Математическое и программное обеспечение навигации с использованием систем ГЛОНАСС/GPS/WAAS

• Автор: Куршин, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 339 с. : ил.

1.1. Системы координат

1.2. Навигационные измерения

1.3. Навигационные алгоритмы

1.3.1. Алгоритм на основе одномоментных измерений.

1.3.2. Алгоритм на основе измерений нарастающего объема

1.4. Тестирование навигационных алгоритмов

1.5. Результаты навигационных определений стационарного и авиационного потребителей.

1.6. Выводы к главе 1.

Глава 2 Алгоритмы, повышающие точность навигации

2.1. Адаптивный навигационный алгоритм в условиях действия

селективного доступа

2.1.1. Построение адаптивного навигационного алгоритма.
2.1.2. Анализ результатов расчетов применения адаптивного
навигационного алгоритма
2.2. Навигационный алгоритм на основе дальномерных и фазовых
измерений.
2.2.1. Постановка задачи.
2.2.2. Навигационный алгоритм
2.2.3. Анализ результатов расчетов.
2.3. Выводы к главе 2.
Глава 3 Совместное использование навигационных систем и ГЛОНАСС
3.1. Навигация потребителя на основе комплексирования систем и ГЛОНАСС
3.2. Сравнительный анализ и ГЛОНАСС навигации.
3.2.1. ГЛОНАСС навигация в условиях селективного
доступа к системе
3.2.2. ГЛОНАСС навигация при отсутствии селективного
доступа к системе .
3.3. ГЛОНАСС навигация
3.4. Определение скорости потребителя при помощи спутниковой
навигации.
3.5. Программная реализация ГЛОНАСС навигационного
алгоритма.
3.6. Выводы к главе 3.
Глава 4 Широкозонная дифференциальная система
4.1. Основные компоненты системы
4.2. Сообщения системы
4.2.1. сообщение 0.
4.2.2. сообщение 1.
4.2.3. сообщения .
4.2.4. сообщение 6.
4.2.5. сообщение 7.
4.2.6. сообщение 9.
4.2.7. сообщение
4.2.8. сообщение
4.2.9. сообщение
4.2 сообщения
4.2 сообщения и
4.2 сообщение .
4.2 А сообщения и
4.3. Вычисление и V Для навигационного режима точной посадки.
4.3.1. Вычисление дисперсии ошибки, компенсируемой быстрой и
долговременной коррекциями
4.3.1.1. Изменение быстрой коррекции
4.3.1.2. Изменение параметра
4.3.1.3. Изменение долговременной коррекции.
4.3.1.4. Определение параметра еег
4.3.2. Вычисление дисперсии ошибки в измерении дальности, вносимой ионосферной рефракцией
4.3.3. Вычисление дисперсии ошибки в измерении дальности, вносимой шумами приемника и многолучевостью
4.3.4. Вычисление дисперсии ошибки в измерении дальности, вносимой тропосферной рефракцией.
4.4. Вычисление и V Для обычных режимов
4.5. Выводы к главе
Глава 5 Навигация авиационного потребителя при использовании
спутниковой системы
5.1. Тестирование навигационных алгоритмов с использованием
симулятора.
5.1.1. Сценарий взлет, полет по маршруту, посадка.
5.1.2. Сценарий разгон, полет с постоянной высотой, торможение
5.2. навигация в режиме точной посадки
5.3. Тестирование алгоритмов в полетах.
5.4. Выводы к главе
Глава 6 Навигация потребителя при совместном использовании спутниковых и других дополнительных измерений
6.1. Определение положения потребителя при совместном
использовании системы и высотомера.
6.1.1. Алгоритм комплексирования и
барометрических данных в задаче навигации.
6.1.2. Вычисление дисперсии ошибки высотомера
6.1.3. Результаты совместного использования системы
и высотомера в тестовых полетах
6.2. Определение положения потребителя при совместном использовании системы ГЛОНАСС и магнитного датчика
6.2.1. Постановка задачи навигации с использованием
спутниковых и угловых измерений.
6.2.2. Навигационный алгоритм, использующий спутниковые и
угловые измерения.
6.2.3. Схема имитационного моделирования.
6.2.4. Анализ результатов расчетов.
6.3. Выводы к главе 6.
Глава 7 Алгоритм автономного контроля целостности данных при
использовании систем ГЛОНАСС
7.1. Пример неверного измерения
7.2. Алгоритм I для обработки далыюмерных измерений
7.3. Модифицированный I алгоритм.
7.4. Алгоритм I для обработки доплеровских измерений.
7.5. Выводы к главе 7.
Глава 8 Навигация авиационного потребителя на основе цифровых
8.1. Применение цифровых карт в навигации.
8.2. vi визуализация положения движущегося объекта при
помощи цифровых карт
8.2.1. Цифровые карты vi
8.2.2. Программная реализация vi
8.2.2.1. vi i
8.2.2.2. vi x .
8.2.2.3. vi .
8.2.2.4. vi i
8.2.2.5. vi i.
8.2.2.6. Запуск программы vi
8.2.3. Окно vi
8.2.4. Основные режимы vi.
8.2.4.1. vi режим .
8.2.4.2. vi режим
8.2.4.3. vi режим
8.2.4.4. vi режим .
8.2.4.5. vi режим .
8.2.4.6. vi режим
8.2.4.7. vi режим
8.2.4.8. viрежим v.
8.2.4.9. vi режим .
8.2.5. vi навигация в режиме посадки.
8.2.5.1. vi режим , функция .
8.2.5.2. vi режим , функция .
8.2.6. Дополнительные возможности vi.
8.2.6.1. Применение компаса при навигации
8.2.6.2. Настройка окна vi
8.2.6.3. Вертикальное расположение дисплея.
8.2.7. транспондер
8.2.8. Тестирование vi
8.2.9. Настроечные параметры vi.
8.2 Демонстрационная версия vi
8.3. Выводы к главе 8.
Выводы по диссертации.
Литература


Определение координат потребителя при помощи навигационных спутников. Число спутников , участвующих в навигационном сеансе, определяется, вопервых, какая НСС используется , ГЛОНАСС или ГЛОНАСС. Поэтому, число спутников может быть от 1 навигация в городе до ГЛОНАСС навигация на открытой местности. При использовании системы потребителю обычно видны 6 спутников. З погрешность измерения дальности между потребителем и спутником, положения и скорость которого известны с некоторыми погрешностями. Поскольку в действительности происходит непрерывное дальномерное слежение, поэтому измерения дальностей до спутников происходят в один момент времени, то есть измерения являются одномоментными. Селективный доступ в НСС ГЛОНАСС отсутствует, поэтому погрешность i для измерений дальности до ГЛОНАССспутников равна 0. В случае отключения селективного доступа в системе эта величина также равна 0. Вычисление ионосферной и тропосферной поправок измерений, а также уход часов каждого спутника основывается на данных, передаваемых в навигационном кадре 7, 7, 3. Вкратце изложим алгоритмы вычислений ионосферной и тропосферной поправок. О, АМР О 1 0. Остальные величины, используемые для вычисления ионосферной поправки, находятся по следующим формулам фя ф. Я, Я у i А ф,, к ф у Ауф 0. Ру температуры Ту давления насыщенных водяных паров еу зависимости температуры от высоты и градиента изменения испарения воды Я. Ф, 0 ,ф А4ф 2 5. Д4 среднее и сезонное изменение параметра. Для определения значения каждого из пяти метеорологических параметров для широты приемника используется интерполяция данных, представленных в таблице 1. Значения метеорологических параметров для северного и южного полушарий одинаковы. Таблица 1. ДжкгК, 9. Е 1. Е не менее 5 градусов. Поскольку радиочастоты 1 систем и ГЛОНАСС близки, то для вычисления ионосферных и тропосферных задержек распространения дальномерного сигнала системы ГЛОНАСС будем использовать модель 1. Для ГЛОНАССспутников и при отсутствии селективного доступа для СРБспутников погрешность С, равна 0. Для построения навигационных алгоритмов введем в рассмотрение вектор вычисленных Гсасиам И ИЗМврвННЫХ 7теа5иге ИЗМрНИЙ. Вектор тсасиа вычисляется на основе априорной информации о фазовом векторе потребителя и эфемеридной информации, передаваемой в навигационных сообщениях. Заметим, что данный вектор учитывает релятивистский эффект, а также изменение фазового вектора навигационных спутников и измерений за счет вращения Земли. Вектор Гтеа5игес определяется при помощи измерительного блока навигационного приемника. Вектор иешиг7 корректируется вычисленными задержками распространения радиосигнала. ГГС, й ,
7 , А А
1. В англоязычной навигационной литературе данный вектор называется i. Решение задачи навигации потребителя заключается в определении собственного расширенного фазового вектора Х х, у, , Vx, V, V, В, на основе проводимых дальномерных и доплеровских измерения i x, ,. Эти измерения проводятся периодически в кс моменты времени. Связь фазового вектора потребителя с дальномерными и доплеровскими измерениями описывается, соответственно, уравнениями 1. ЛХ. Частота проведения измерений зависит от возможностей навигационного приемника. Как правило, время между навигационными сеансами находится в диапазоне от 0 мсек до сек. Очевидно, что для неподвижного потребителя необходимо определить только вектор местоположения объекта х, у, , В на основе дальномерных измерений. При решении поставленной задачи навигации обычно учитываются только ионосферные и тропосферные погрешности дальномерных измерений. Все остальные погрешности шумы приемника, эфемеридные погрешности считаются неизвестными случайными величинами. В случае действия селективного доступа в системе традиционным является подход, когда погрешности, вносимые селективным доступом, считаются неизвестными величинами и объединяются вместе с погрешностями шума приемника, эфемеридными погрешностями и др. В данной главе приводятся наиболее используемые алгоритмы решения задачи спутниковой навигации.