Глонасс применение: Война и мир системы ГЛОНАСС

Содержание

Война и мир системы ГЛОНАСС

Спутниковые системы глобальной навигации создавались в США и СССР для решения военных задач.

Люди в погонах по обе стороны океана пытались повысить точность появившегося у них после войны дальнобойного ракетного вооружения. Первые ракеты управлялись по радио, а для определения их координат использовались специальные антенны, установленные по трассе полета.

Это решение для военных подходило мало. С развитием автономных систем управления, рассчитывающих с помощью акселерометров положение объекта относительно точки старта, от систем радиоуправления отказались, но вскоре стало ясно, что автономная система накапливает ошибку — и чем дальше полет, тем она больше. Для ядерного боевого блока баллистической ракеты отклонение в сотни метров несущественно, а вот для обычного вооружения такой промах сводит эффективность применения на нет.

Решение этой сугубо военной задачи дало человечеству глобальные спутниковые системы навигации: американскую GPS и российскую ГЛОНАСС. Сегодня они существуют как нечто само собой разумеющееся для обычных граждан, которые, не задумываясь над военной природой этих систем, каждый день используют их для поездок на машине, заказа такси, слежки за домашними питомцами и еще сотен разных дел. Так, незаметно для обитателей Земли, летающие на высоте 20 тысяч километров спутники стали одной из частей критической инфраструктуры, без которой все сложнее представить себе жизнь развитых стран, а экономический эффект их использования не поддается подсчету. Но ГЛОНАСС может намного больше.

На начало 2019 года в России насчитывалось 3,2 миллиона машин, оснащенных системой «ЭРА ГЛОНАСС». Система фиксирует ДТП и вызывает тревожные службы, тем самым спасая жизнь пострадавших, когда счет идет на минуты. Это стало возможно благодаря точному определению при помощи ГЛОНАСС координат ДТП — человеку больше не нужно самостоятельно вызывать «скорую», система это сделает за него, даже если он находится без сознания.

На начало 2019 года в России было 3,2 миллиона автомобилей, оснащенных системой «ЭРА ГЛОНАСС». Она фиксирует ДТП и вызывает экстренные службы

Россия по масштабам внедрения подобных систем — один из мировых лидеров и, вероятно, будет еще долго удерживать пальму первенства. Учитывая, что ни одна новая машина не может официально продаваться в нашей стране без этой системы, через несколько лет ее присутствие в авто станет нормой. Но уже сейчас она спасает сотни жизней.

За время работы «ЭРА ГЛОНАСС» было принято 2 451 000 экстренных вызовов, из которых 16 602 вызова были произведены в автоматическом режиме при тяжелых ДТП, когда пассажиры были без сознания или в шоковом состоянии. Более 700 человек были спасены только благодаря работе системы.

ГЛОНАСС повысит и безопасность полетов. В России уже тестируется функциональное дополнение ГЛОНАСС — система дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ-КФД), которая позволит самолетам заходить на посадку на аэродромах, не оборудованных современными курсоглиссадными системами.

Система собирает данные ГЛОНАСС, вносит корректировку для повышения точности и передает данные в том же диапазоне и формате, что и обычные сигналы ГЛОНАСС. Экипаж может получать информацию о положении самолета с точностью до 1 метра по одному из регулярных каналов навигационного приемника. В результате возможна посадка по приборам даже на самых небольших взлетно-посадочных полосах, которых очень много в регионах России. На многих из них финансово нерационально устанавливать дорогие курсоглиссадные системы — эта инвестиция никогда не окупится. Благодаря системе ГЛОНАСС они не будут уступать в безопасности более крупным аэродромам.

Оборудование для СДКМ-КФД стоит в среднем в 30 раз дешевле и может применяться для захода на посадку при видимости не менее 300 метров. Кроме того, российская система имеет важное преимущество над действующими иностранными аналогами. В отличие от американской системы WAAS и европейской EGNOS, СДКМ-КФД может работать одновременно с GPS и ГЛОНАСС, что повышает точность и надежность системы.

На основе ГЛОНАСС в России создается сеть высокоточной навигации Национальная сеть высокоточного позиционирования (НСВП). Она станет одной из крупнейших в мире наряду с такими глобальными лидерами, как Sapos, OmniStar, Starfire (Navcom).

В основе НСВП более тысячи корректирующих наземных станций по всей стране. Они в режиме реального времени передают поправки к сигналам ГЛОНАСС, повышая его точность до сантиметров.

НСВП позволит автоматизировать многие процессы — от работы дорожной и сельскохозяйственной техники до геодезии и управления железнодорожным транспортом.

Представить современные беспилотники без спутниковых навигационных систем невозможно. Даже полупрофессиональные квадрокоптеры имеют функцию управления по сигналу GPS/ГЛОНАСС. Без подобной системы автоматического управления эти устройства просто не получили бы такое распространение. Именно спутниковая навигация позволяет управлять и контролировать аппараты вне зоны видимости оператора, который, задав контрольные точки полета, может сконцентрироваться на управлении работы камерой или другой полезной нагрузки.

При переходе на массовое использование беспилотников в повседневной жизни ГЛОНАСС становится основой системы координации полетов. Время, когда в воздухе будут находиться одновременно сотни и тысячи аппаратов, не за горами, и в России ведется разработка сразу нескольких систем для обеспечения их безопасного применения. В основе каждой из них — система ГЛОНАСС.

Еще одна малоизвестная сфера, где применяется ГЛОНАСС, — мониторинг особо важных объектов. Это мосты, высотные здания, атомные станции, плотины и многие другие важные объекты.

С помощью специальной коррекции сигналов и сети датчиков подобные системы позволяют выявлять минимальные изменения в геометрии даже очень масштабных объектов, что может помочь предотвратить крайне серьезные последствия. В России уже несколько сооружений оснащены подобной системой мониторинга и с каждым годом их становится все больше.

Применение ГЛОНАСС/GPS мониторинга в сельском хозяйстве

Использование техники в сельском хозяйстве нуждается в автоматизированной системе контроля. Этот факт сегодня уже не вызывает сомнений. Недобросовестные действия водителей, нецелевое использование техники, сливы топлива — эти и другие факторы влияют на снижение эффективности сельскохозяйственных работ, увеличение финансовых расходов.

Повышение экономических показателей возможно только при качественно новом подходе к управлению производственными процессами. На сегодняшний день его может обеспечить только автоматизированная система контроля и управления транспортом на основе ГЛОНАСС/GPSтехнологий.

Практика российских компаний показывает, что применение подобных систем позволяет существенно минимизировать транспортные расходы предприятия и полностью исключить хищение топлива. В результате чего экономия ГСМ составляет в среднем от 25 до 30 %. Оборудованием на базе ГЛОНАСС могут быть оснащены все виды сельскохозяйственной техники, будь то тракторы, грузовики, комбайнеры или рефрижераторы. К системе мониторинга могут быть подключены также дополнительные датчики контроля исполнительных механизмов (плуга, косы, оросителя и т.д.), благодаря которым диспетчер сможет получать информацию о времени, месте и продолжительности работы техники, эти данные позволяют произвести точный расчет расхода топлива на проведение работ.

Система мониторинга сельскохозяйственной техники позволяет отслеживать перемещение транспортных средств в режиме реального времени, записывает историю маршрутов, стоянок и сохраняет полученную информацию в базе данных. При этом фиксируются все необходимые для оценки качества работы техники параметры: пробег, скорости движения, расход топлива, места и время стоянок, общее время работы. Контроль этих параметров способствует повышению производительности труда на предприятии и в целом — улучшению экономической эффективности работы транспорта.

Развитие технологий высокоточного позиционирования в перспективе позволит контролироваться точность обработки полей, выявлять пропуски, факты двойной обработки и учитывать время, потраченное на проведение тех или иных работ. В настоящее время ряд компаний на российском рынке предлагают различное GPS—оборудование, предназначенное для работы в агропромышленной отрасли, и электронные картыполей, однако в целом все существующие решения отличаются высокой стоимостью. Увеличение точности сигнала системы ГЛОНАСС в ближайшем будущем может послужить толчком для появления и широкого распространения аналогичного оборудования отечественного производства.

ГЛОНАСС и GPS: какие отличия и что выбрать

Долгое время созданная в США система глобального геопозиционирования GPS была единственной доступной рядовым пользователям. Но даже с учетом того, что точность гражданских приборов была изначально ниже по сравнению с военными аналогами, ее с головой хватало и для навигации, и для отслеживания координат автомобилей.

Однако еще в Советском Союзе была разработана собственная система определения координат, известная сегодня как ГЛОНАСС. Несмотря на сходный принцип работы (используется расчет временных интервалов между сигналами от спутников), ГЛОНАСС имеет серьезные практические отличия от GPS, обусловленные и условиями разработки, и практической реализацией.

ГЛОНАСС отличается большей точностью в условиях северных регионов. Это объясняется тем, что значительные войсковые группировки СССР, а впоследствии и России, были расположены именно на севере страны. Поэтому и механика ГЛОНАСС рассчитывалась с учетом точности в таких условиях.
Для бесперебойной работы системе ГЛОНАССне требуются корректирующие станции. Для обеспечения точности GPS, спутники которой неподвижны относительно Земли, необходима цепочка геостационарных станций, отслеживающих неизбежные отклонения. В свою очередь, спутники ГЛОНАСС подвижны относительно Земли, поэтому проблема корректировки координат отсутствует изначально.

Для гражданского применения эта разница ощутима. Например, в Швеции еще 10 лет назад активно применялась именно ГЛОНАСС, несмотря на большое количество уже существовавшей аппаратуры под GPS. Немалая часть территории этой страны лежит на широтах российского Севера, и преимущества ГЛОНАСС в таких условиях очевидны: чем меньше склонение спутника к горизонту, тем при равной точности оценки временных интервалов между их сигналами (задаваемой аппаратурой навигатора) вернее можно рассчитать координаты и скорость движения.

Так что же лучше?

Достаточно оценить современный рынок телематических систем, чтобы получить правильный ответ на этот вопрос. Используя в навигационной или охранной системе подключение к спутникам GPS и ГЛОНАСС одновременно, можно добиться трех главных преимуществ.

Высокая точность. Система, анализируя текущие данные, может выбрать наиболее верные из имеющихся. Например, на широте Москвы максимальную точность сейчас обеспечивает GPS, в то время как в Мурманске по этому параметру лидером станет ГЛОНАСС.
Максимальная надежность. Обе системы работают на разных каналах, поэтому, столкнувшись с преднамеренным глушением или посторонним засорением помехами эфира в диапазоне GPS (как в более распространенном), система сохранит возможность геопозиционирования по сети ГЛОНАСС.
Независимость. Так как и GPS, и ГЛОНАСС изначально являются военными системами, пользователь может столкнуться с лишением доступа к одной из сетей. Для этого разработчику достаточно ввести программные ограничения в реализацию протокола связи. Для российского потребителя ГЛОНАСС становится в какой-то мере резервным способом работы в случае недоступности GPS.

Именно поэтому системы «Цезарь Сателлит», предлагаемые нами, во всех модификациях используют именно двойное геопозиционирование, дополненное отслеживанием координат по базовым станциям сотовой связи.

Как работает действительно надежное геопозиционирование

Рассмотрим работу надежной системы отслеживания GPS/ГЛОНАСС на примере Cesar Tracker A.

Система находится в спящем режиме, не передавая данные в сотовую сеть и отключив приемники GPS и ГЛОНАСС. Это необходимо для максимально возможного сбережения ресурса встроенного аккумулятора, соответственно, обеспечения наибольшей автономности системы, защищающей Ваш автомобиль. В большинстве случаев аккумулятора хватает на 2 года работы. Если Вам нужно обнаружить местонахождение своего автомобиля, например при угоне, необходимо обратиться в центр безопасности «Цезарь Сателлит». Наши сотрудники переводят систему в активное состояние и получают данные о местонахождении авто.

Во время перехода в активный режим одновременно происходят три независимых процесса:

Срабатывает приемник GPS, анализируя координаты по своей программе геопозиционирования. Если за заданный промежуток времени обнаружено менее трех спутников, то система считается недоступной. Аналогично происходит определение координат по ГЛОНАСС-каналу.
Трекер сравнивает данные от обеих систем. Если в каждой было обнаружено достаточное количество спутников, трекер выбирает данные, которые считает более достоверными и точными. Это особенно актуально при активном радиоэлектронном противодействии – глушении или подмене сигнала GPS.
GSM-модуль обрабатывает данные геопозиционирования по LBS (базовым станциям сотовой связи). Этот способ считается наименее точным и используется, только если и GPS, и ГЛОНАСС недоступны.

Таким образом, современная система отслеживания имеет тройную надежность, применяя три системы геопозиционирования отдельно. Но, естественно, максимальную точность обеспечивает именно поддержка GPS/ГЛОНАСС в конструкции трекера.

Применение в системах мониторинга

В отличие от маяков-закладок системы мониторинга, применяемые на коммерческом транспорте, осуществляют постоянное отслеживание местоположения автомобиля и его текущей скорости. При таком применении преимущества двойного геопозиционирования GPS/ГЛОНАСС раскрываются еще полнее. Дублирование систем позволяет:

поддерживать мониторинг при кратковременных проблемах с приемом сигнала от GPS или ГЛОНАСС;
сохранять высокую точность независимо от направления рейса. Применяя систему наподобие CS Logistic GLONASS PRO, можно уверенно осуществлять рейсы от Чукотки до Ростова-на-Дону, сохраняя полный контроль над транспортом на протяжении всего маршрута;
защищать коммерческий транспорт от вскрытия и угона. Серверы «Цезарь Сателлит» в режиме реального времени получают информацию о времени и точном месте автомобиля;
эффективно противодействовать угонщикам. Система сохраняет во внутренней памяти максимально возможный объем данных даже при полной недоступности канала связи с сервером. Информация начинает передаваться при малейшем прерывании глушения радиоэфира.

Выбирая систему GPS/ГЛОНАСС, Вы обеспечиваете себе наилучшие сервисные и охранные возможности в сравнении с системами, использующими только один из способов геопозиционирования.

Технологии А-ГЛОНАСС для решения задач экологического мониторинга

Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) изначально были запланированы для использования в военных целях. В дальнейшем эти системы стали применяться для гражданских целей и используются в настоящее время для навигации по всему миру. Значимую роль они могут сыграть и в решении экологических задач, которым государство и общественность уделяют огромное внимание.

Спутниковая навигация: как это работает

Использование ГНСС на сегодняшний день является неотъемлемым практически во всех сферах деятельности человека, в том числе при решении экологических задач (см. «Эковестник» № 2, 2019).

В настоящее время основной технологией спутниковой навигации и позиционирования является прямое использование данных от группировки видимых ГНСС-спутников.

Принцип работы спутниковой навигации базируется на использовании данных от группировки спутников ГНСС. Комплекты спутников разных ГНСС (российской ГЛОНАСС, американской GPS, европейской Galileo, китайской BeiDou) сконфигурированы таким образом, чтобы обеспечивался круглосуточный прием сигналов из любой точки Земли как минимум от четырех спутников, то есть минимума, который требуется для математического решения задачи позиционирования с четырьмя неизвестными (три координаты и время). Навигационный приемник рассчитывает свое местоположение по отношению к видимым спутникам. Чем больше будет количество доступных спутников в зоне и чем сильнее будет уровень получаемого сигнала, тем точнее будут результаты определения координат местоположения.

Навигационный приемник по задержке передачи сигнала определяет расстояние до каждого спутника. Далее, имея пространственные координаты трех точек и три расстояния до искомой точки, можно легко найти место нахождения приемника на плоскости. Поскольку система работает в пространстве, а не на плоскости, требуется наличие четвертого спутника, который позволяет однозначно определить координаты точки в трехмерном пространстве. Но практическое определение — это не решение теоретической геометрической задачи, оно отличается наличием погрешностей определения расстояния до спутников. Это приводит к тому, что результатом определения может стать не точка, а область определенного радиуса. Однако увеличение количества видимых спутников приведет к уменьшению этого радиуса, и, следовательно, точность определения местоположения возрастет. На практике навигационные системы в гражданском исполнении обеспечивают точность с радиусом 30 метров, а военные приемники — до трех метров. Количество видимых спутников зависит от конкретной модели приемника. Кроме того, для качественной работы навигационных систем необходима взаимная точная синхронизация спутника и навигационного приемника, чтобы точно рассчитать задержку от заранее определенного времени отправки сигнала со спутника.

Спутник + мобильная сеть = комплексированные технологии

Спутниковая навигация в наше время имеет самое широкое практическое применение. В частности, она используется в навигаторах, где привязана к электронным картам. Такая привязка позволяет не только определять координаты местонахождения абонента, но и планировать маршрут передвижения в соответствии со способом перемещения и другими исходными требованиями. Многие модели мобильных телефонов оснащены спутниковыми навигаторами. Сочетание мобильной связи с системой глобального позиционирования привело к созданию новой вспомогательной технологии — A-ГНСС (Assisted ГНСС), которая предполагает использование сетей мобильной связи для улучшения качества работы базовой системы позиционирования по двум направлениям. Рассмотрим, в чем состоит улучшение.

Во-первых, навигационный приемник после включения в первую очередь определяет местоположение спутников. Иногда по причине слабого сигнала процедура может растянуться на несколько минут.

А при помощи технологии A-ГНСС информация о месторасположении спутников запрашивается через мобильную сеть связи в специальных дата-центрах.

Во-вторых, для вычисления местоположения от большого количества спутников при условиях прохождения спутниковых сигналов в реальной атмосфере (искажающей сигналы) требуются производительные вычислительные мощности, которые присутствуют далеко не во всех приемниках. Отправка полученных предварительных значений в дата-центры и получение готовых координат могут существенно ускорить процесс первоначального позиционирования.

Кроме того, доступ к мобильной сети может использоваться для других целей. Это могут быть, например, синхронизация или получение информации о состоянии атмосферы, что может оказать заметное влияние на расчеты. При использовании ГНСС существуют следующие проблемы:

При первом определении координат время зависит от актуальности орбитальных данных и от актуальности хранящейся в приемнике истории. Другими словами: чем дольше устройство было отключено, тем больше оно должно получить информации до момента, когда определение позиции станет возможным.
Например, если устройство было отключено 2–6 часов, то ему понадобится примерно 45 секунд. Если же устройство не работало несколько дней либо при его значительном перемещении без получения спутниковой информации (сотни километров) — более 10 минут.
Существуют сильные ограничения получения сигналов от спутников в городских условиях (требуется прямая видимость небосвода), а в туннелях или закрытых помещениях получение сигналов от спутников вообще невозможно.

Именно для решения этих проблем и применяются технологии передачи ассистирующей информации по каналам мобильной связи.

Преимущества новой технологии

Среди преимуществ этой технологии стоит отметить быстрое получение местоположения сразу после включения и повышенную чувствительность приема слабых сигналов в проблемных зонах (в тоннелях, впадинах, помещениях, на узких городских улицах, в густом лиственном лесу).

При проведении экологического мониторинга часто эксперты встречаются с проблемами частичного затенения спутниковых навигационных сигналов или долгого первого определения координат (так называемого холодного старта).

В России использование индивидуальных средств навигации для экологического мониторинга только начинает приживаться. При этом значительная часть экологических экспертов перемещается внутри плотной городской застройки, где прием сигналов сильно затруднен или ограничен. Почти вся современная навигационная аппаратура может использовать ассистирующую информацию, передаваемую по каналам мобильной связи. При этом вся иностранная аппаратура без исключения в настоящее время подключена к зарубежным сервисам, таким как Nokia, Google, Apple и другие.

Зарубежные платформы предоставляют такой сервис на безвозмездной основе. Но есть ряд недостатков. Во-первых, они обеспечивают поддержку навигационных приемников импортного производства, тем самым продвигая продукты своей радиоэлектронной промышленности. Во-вторых, информация обо всех перемещениях пользователя остается в этих платформах, соответственно, она может быть доступна зарубежным спецслужбам. И, наконец, третий, не менее важный минус: с точки зрения качественной наземной навигации Российская Федерация полностью в настоящее время зависит от зарубежных компаний.

КАП А-ГЛОНАСС — новый подход к решению важных задач

Именно созданный отечественный аппаратно-программный комплекс А-ГЛОНАСС (КАП А-ГЛОНАСС) решит все вышеперечисленные проблемы.

С точки зрения научной новизны не только решена классическая задача обеспечения ассистирующей информацией навигационной аппаратуры, присутствующей массово на российском рынке, но и разработан уникальный протокол передачи ассистирующей информации ПИН-ГЛОНАСС, который будет массово внедряться при производстве отечественных навигационных чипсетов, тем самым обеспечивая конкурентное преимущество отечественным предприятиям радиоэлектронной промышленности.

При выполнении работы была задействована инфраструктура самого крупного с точки зрения зоны покрытия подвижной радиотелефонной связью оператора Российской Федерации — АО «ГЛОНАСС» с уникальной технологической инфраструктурой, что позволило реализовать все технические требования. Кроме подвижной радиотелефонной связи, в работе использованы и другие каналы связи — Wi-Fi, LpWan, что расширяет географию применения КАП А-ГЛОНАСС.

Основной целью экологического мониторинга является сбор, систематизация и анализ данных об экологической обстановке для обеспечения информационной поддержки принятия управленческих решений. Это может быть решение таких задач, как:

организация и проведение наблюдения за количественными и качественными показателями, характеризующими состояние окружающей среды;
оценка состояния окружающей среды, своевременное выявление и прогноз развития негативных процессов, влияющих на состояние окружающей среды, выработка рекомендаций по предотвращению вредных воздействий на нее;
информационное обеспечение органов государственной власти, органов местного самоуправления, юридических и физических лиц по вопросам состояния окружающей среды;
формирование государственных информационных ресурсов о состоянии окружающей среды;
обеспечение участия Российской Федерации в международных системах экологического мониторинга.

Как правило, данные для экологического мониторинга поступают от различных датчиков, стационарных и мобильных лабораторий. Везде, где используются мобильные лаборатории и датчики, место проведения экологического мониторинга целесообразно определять, используя ГНСС и в качестве дополнительного сервиса КАП А-ГЛОНАСС.

Помимо экологического мониторинга современные экологи очень много работают с картографическими материалами, на которые наносят специальные экологические слои и другую необходимую информацию (например, место или источник загрязнения). Спутниковая навигация и данные от КАП А-ГЛОНАСС позволят быстро и точно определить место для последующего нанесения информации на карту.

Каждому источнику выбросов присваивается свой номер, каждому такому номеру присваиваются координаты, которые также получены от ГНСС с использованием КАП А-ГЛОНАСС (таким источником выброса является даже городская парковка).

***

Тем самым российский КАП А-ГЛОНАСС поможет в решении задач экологического мониторинга на территории Российской Федерации и внесет свой вклад в сохранение благоприятной экологической обстановки в нашей стране.

Авторы:

Михаил КОРАБЛЕВ, главный конструктор АО «ГЛОНАСС»

Мария МОНАХОВА, начальник отдела проектирования АО «ГЛОНАСС»

Алексей СЕЧЕНЫХ, старший специалист отдела развития радиоэлектронных технологий

ФГУП «МНИИРИП»

Источник: http://ekovestnik.ru/article/393814/

ГЛОНАСС

ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система (ГЛОНАСС, GLONASS) – российская спутниковая система навигации.

На сегодня в мире функционируют две основных системы глобальной спутниковой навигации: GLONASS и GPS.

GPS (англ. Global Positioning System) — система глобального позиционирования. Спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположение во всемирной системе координат WGS 84. Система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США, при этом в настоящее время доступна для использования для гражданских целей

Существуют также системы на этапе развития:

Galileo — совместный проект Европейского союза и Европейского космического агентства, анонсированный в 2002 году. С декабря 2016 года начата опытная эксплуатация. Полнофункциональное использование системы начнется не ранее 2020 года.

Beidou – китайская региональная навигационная система. Обеспечивает покрытие в границах Азии и Тихоокеанского региона. К 2020 году планируется довести орбитальную группировку до 35 космических аппаратов и сделать систему глобальной.

QZSS – японская региональная навигационная система. Предназначена для обслуживания потребителей в Тихоокеанско-Азиатском регионе.

NAVIC – автономная региональная навигационная система на Индийском полуострове.

Основное отличие от системы GPS в том, что спутники ГЛОНАСС в своем орбитальном движении не имеют резонанса (синхронности) с вращением Земли, что обеспечивает им большую стабильность. Таким образом, группировка КА ГЛОНАСС не требует дополнительных корректировок в течение всего срока активного существования.

Система навигации ГЛОНАСС предназначена для оперативного навигационно-временного обеспечения неограниченного числа пользователей. Благодаря ГЛОНАСС можно осуществлять спутниковый мониторинг наземного, морского и воздушного транспорта. Доступ к гражданским сигналам навигации ГЛОНАСС в любой точке земного шара, на основании указа Президента РФ, предоставляется российским и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без ограничений.

Благодаря ГЛОНАСС можно осуществлять не только навигацию, но и спутниковый мониторинг транспорта.

Задачи, решаемые с использованием технологии ГЛОНАСС:

централизованное навигационное обеспечение всех видов пользователей;
навигационно-информационное обеспечение геодезических, строительных, транспортных, сельскохозяйственных, природопользовательских и других работ, требующих высокой точности позиционирования с использованием ГЛОНАСС/GPS;
навигационно-информационное обеспечение мониторинга и прогнозирования опасных природно-техногенных явлений, в том числе геодинамических процессов, критически важных объектов, подвижных объектов различного назначения;
навигационный мониторинг и прогноз состояния объектов инфраструктуры и крупных инженерных сооружений.

Возможные сферы применения технологии ГЛОНАСС в прикладных задачах координатно-временного и навигационного обеспечения хозяйственной деятельности:

кадастр недвижимости, землеустройство и мониторинг земель, в том числе определение координат поворотных точек границ административных образований, земельных участков, координат объектов недвижимости, координатное обеспечение аэрофотосъёмки и создание крупномасштабных кадастровых карт и планов, другие кадастры;
геодезия и картография, в том числе создание геодезических сетей различного назначения, создание топографических карт и планов;
планирование территорий, градостроительство, в том числе определение или вынос в натуру границ поселений, красных линий в них, проектно-изыскательские работы, исполнительные съёмки;
строительство промышленных и других объектов, проектно-изыскательские работы, вынос объектов в натуру, исполнительные съёмки, разбивка строительных сеток, обеспечение маркшейдерских работ;
прокладка железнодорожных и автомобильных магистралей, мостов и других сооружений на дорогах, нефте- и газопроводов, линий электропередач и связи, проектно-изыскательские работы, исполнительные съёмки;
разработка природных ресурсов, в том числе проектно-изыскательские работы, разработка карьеров, управление техникой (бульдозеры и пр. ) координирование скважин и других ресурсодобывающих объектов, исполнительные съёмки, природоохранные мероприятия;
коммунальное хозяйство, в том числе вынос объектов в натуру, исполнительные съёмки, крупномасштабное картографирование объектов (колодцев, задвижек, коллекторов и т.д.), отыскание колодцев и других объектов в трудных условиях, например, зимой под снегом;
сельское хозяйство, в том числе управление сельскохозяйственными машинами;
геодинамика и мониторинг геологической среды, деформации и смещения инженерных сооружений и грунтов;
мониторинг передвижения специального транспорта, когда требуется его позиционирование с ошибками 1 м и менее, позиционирование дорожно-транспортных происшествий, охранные мероприятия.

Система «ЭРА-ГЛОНАСС»

1 января 2014 года вступил в силу Федеральный закон «О Государственной автоматизированной информационной системе «ЭРА-ГЛОНАСС», регулирующий отношения, возникающие в связи с созданием и функционированием системы.

«ЭРА ГЛОНАСС» представляет собой систему спутникового мониторинга транспорта и предназначена для автоматического оповещения служб экстренного реагирования при авариях и других чрезвычайных ситуациях, что позволит снизить уровень смертности и травматизма на дорогах. Система включает навигационно-телекоммуникационные терминалы, устанавливаемые на транспортные средства, и соответствующую инфраструктуру операторов мобильной связи и экстренных служб

«ЭРА ГЛОНАСС» полностью совместима с европейской системой eCall/E112. В случае аварии необходимая информация о транспортном средстве, включая его точные координаты, автоматически передается в диспетчерский пункт системы-112. Диспетчер, связавшись с водителем и получив подтверждение об аварии, организует выезд на место происшествия служб экстренного реагирования (МЧС, ГИБДД, Скорая помощь).

Автомобильные терминалы «ЭРА-ГЛОНАСС» по желанию владельцев автомобилей могут использоваться для оказания целого комплекса дополнительных услуг, связанных с навигацией, информационным обменом, удаленной диагностикой транспортных средств и т. д.

В соответствии с Правилами оснащения транспортных средств категорий М2, М3 и транспортных средств категории N, используемых для перевозки опасных грузов, аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS, утвержденных постановлением Правительства Российской Федерации от 13.02.2018 № 153, все владельцы автобусов и перевозчики опасных грузов должны сообщать о местонахождении своих транспортных средств через оператора системы «ЭРА-ГЛОНАСС» в Ространснадзор.

В рамках проведения чемпионата мира по футболу FIFA 2018 года, на территории населенных пунктов, в которых проводятся матчи, Постановлением Правительства РФ от 25 ноября 2017 г. N 1426 утверждены:

Положение о порядке оснащения автобусов аппаратурой спутниковой навигации, идентификации ее в Государственной автоматизированной информационной системе «ЭРА-ГЛОНАСС», составе информации о местонахождении, направлении и скорости движения автобусов, а также о порядке передачи такой информации в автономную некоммерческую организацию «Транспортная дирекция чемпионата мира по футболу 2018 года в Российской Федерации»;

Положение о порядке направления владельцами автобусов уведомлений о планируемом въезде автобусов на территории населенных пунктов, в которых проводятся матчи чемпионата мира по футболу FIFA 2018 года, составе содержащихся в них сведений, а также о порядке передачи таких сведений в соответствующие территориальные органы Министерства внутренних дел Российской Федерации.

Использование данных дистанционного зондирования Земли

Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) — изучение Земли по измеренным на расстоянии, без непосредственного контакта с поверхностью, характеристикам. Различные виды съемочной аппаратуры для осуществления дистанционного зондирования устанавливаются на космических аппаратах, самолетах или других подвижных носителях.

Сферы применения:

Обновление топографических карт
Прогноз и контроль развития наводнений, оценка ущерба
Мониторинг сельского хозяйства
Контроль гидротехнических сооружений на каскадах водохранилищ
Реальное местонахождение морских судов
Отслеживание динамики и состояния рубок леса
Природоохранный мониторинг
Оценка ущерба от лесных пожаров
Соблюдение лицензионных соглашений при освоении месторождений полезных ископаемых
Мониторинг разливов нефти и движения нефтяного пятна
Наблюдение за ледовой обстановкой
Контроль несанкционированного строительства
Прогнозы погоды и мониторинг опасных природных явлений

Методы ДЗЗ могут быть пассивные, использующие естественное отраженное или вторичное тепловое излучение объектов, обусловленное солнечной радиацией, и активные — использующие вынужденное излучение объектов, инициированное искусственным источником направленного действия. Диапазон измеряемых электромагнитных волн — от долей микрометра (видимое оптическое излучение) до метров (радиоволны). Возможность идентификации и классификации объектов основывается на том, что объекты разных типов — горные породы, почвы, вода, растительность и т. д. — по разному отражают и поглощают электромагнитное излучение в том или ином диапазоне длин волн

Снимки поверхности Земли Космические аппараты дистанционного зондирования Земли используются для изучения природных ресурсов и решения задач метеорологии, они оснащаются в основном оптической и радиолокационной аппаратурой. Преимущества последней заключаются в том, что она позволяет наблюдать поверхность Земли в любое время суток, независимо от состояния атмосферы.

Для создания точных карт на основе данных дистанционного зондирования, необходима трансформация, устраняющая геометрические искажения. Снимок поверхности Земли аппаратом, направленным точно вниз, содержит неискаженную картинку только в центре снимка. При смещении к краям расстояния между точками на снимке и соответствующие расстояния на Земле все более различаются. Коррекция таких искажений производится в процессе фотограмметрии. С начала 1990-х большинство коммерческих спутниковых изображений продается уже скорректированными. Кроме того, может требоваться радиометрическая или атмосферная коррекция. Радиометрическая коррекция преобразует дискретные уровни сигнала в их истинные физические значения. Атмосферная коррекция устраняет спектральные искажения, внесенные наличием атмосферы.

Правительством Калининградской области совместно с НИИ прикладной информатики и математической геофизики при БФУ им. И. Канта создан общедоступный геопортал «Центр космических услуг Калининградской области».

К задачам регионального центра космических услуг относятся сбор, хранение и предоставление потребителям данных дистанционного зондирования Земли, создание и поддержка программных продуктов для использования данных дистанционного зондирования Земли, оказание консультационных и обучающих услуг, пропаганда использования космических продуктов с различных сферах жизнедеятельности.

Глонасс / ГЛОНАСС / Описание технологии

ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система — ГЛОНАСС

Система ГЛОНАСС представляет собой высокоинтеллектуальный продукт военно-промышленного комплекса, наиболее яркий реальный пример конверсии, который предоставлен военными для широкого гражданского использования.

Спроектированная в конце 70-х годов система ГЛОНАСС была полностью развернута в середине 90-х и принята в эксплуатацию Вооруженными Силами Российской Федерации. В силу экономических трудностей в конце 90-х годов финансирование системы ГЛОНАСС было значительно сокращено, что привело к деградации орбитальной группировки и значительному отставанию от США, стран Европы и Японии в использовании спутниковых навигационных технологий в интересах обороны и транспорта.

Лавинообразный рост гражданских применений технологий спутниковой навигации американской системы GPS сделал объективным шаг в направлении придания системе ГЛОНАСС статуса системы двойного назначения и резкому увеличению финансирования для ее развития. В настоящее время формирование орбитальной группировки космических аппаратов системы ГЛОНАСС завершено. Системы GPS и ГЛОНАСС превратились в глобальное стратегическое средство для обеспечения национальной безопасности и экономического развития. Работы по созданию аналогичных систем ведутся странами Европы (Gallileo) и Китаем (Compass).

Задачи поддержания системы ГЛОНАСС, улучшения ее эксплуатационных характеристик, повышения качества навигационных услуг и обеспечения использования системы ГЛОНАСС наряду с GPS в России и во всем мире по значимости и масштабности сравнимы с национальными проектами по экспорту углеводородов или информатизации общества и находятся в постоянном поле зрения Президента Российской Федерации и Правительства Российской Федерации.

Государственная политика

Первым шагом, направленным на ускоренное развитие и использование системы ГЛОНАСС, стало принятие Правительством Российской Федерации федеральной целевой программы «Глобальная навигационная система» на 2002-2012 гг. Успешное поступательное выполнение программных мероприятий уже через 5 лет позволило обеспечить возможность применения российской навигационной системы в глобальном масштабе. Это подтверждает Указ Президента Российской Федерации от 17 мая 2007 года, которым международному сообществу предоставлен гарантированный доступ к навигационным сервисам системы ГЛОНАСС без ограничений и на безвозмездной основе. С 2012 по 2020 гг. предусмотрена реализация федеральной целевой программы «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС», ориентированной на качественное повышение навигационного обслуживания гражданских потребителей.

В августе 2008 года Правительством Российской Федерации принято постановление «Об оснащении транспортных, технических средств и систем аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS». Одна из целей принятия документа – повышение эффективности управления движением транспорта, уровня безопасности перевозок пассажиров, специальных и опасных грузов.

14 февраля 2009 года вступил в силу Федеральный закон Российской Федерации «О навигационной деятельности», в соответствии с которым система ГЛОНАСС является собственностью Российской Федерации, а финансовое обеспечение ее поддержания и развития – расходным обязательством государства. Законом предусматривается обязательное использование российской навигационной системы ГЛОНАСС не только федеральными органами исполнительной власти, но и субъектами Российской Федерации, органами местного самоуправления при выполнении перевозок пассажиров, специальных и опасных грузов, проведении геодезических и кадастровых работ.

В 2010 году был принят ряд постановлений Правительства Российской Федерации об утверждении технических регламентов о безопасности транспортных средств различного назначения, предусматривающих их обязательное оснащение аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS. В частности, были приняты регламенты о безопасности колесных транспортных средств, железнодорожного подвижного состава и высокоскоростного железнодорожного транспорта, объектов морского и внутреннего водного транспорта.

Правительством Российской Федерации подписан ряд соглашений о сотрудничестве в области использования и развития российской глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС с Кабинетом министров Украины, Правительством Индии, Казахстана и других государств.

Основное назначение системы

Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС предназначена для определения местоположения (координат), скорости движения (составляющих вектора скорости) и точного времени различными категориями потребителей (морскими, воздушными, наземными и др.).
Она обеспечивает глобальное, непрерывное навигационное обслуживание всех категорий потребителей круглогодично, в любое время суток вне зависимости от метеорологических условий, неограниченное количество одновременно и непрерывно обслуживаемых мобильных и стационарных потребителей на всей поверхности Земли и на высотах до 2000 км.

Доступ к гражданским навигационным сигналам системы предоставляется как российским, так и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без ограничений.

Состав системы ГЛОНАСС

Технология ГЛОНАСС базируется на трех подсистемах:

подсистемы космических аппаратов;
подсистемы контроля и управления;
подсистемы навигационной аппаратуры потребителей.

Подсистема космических аппаратов системы ГЛОНАСС состоит из 24 космических аппаратов, находящихся на круговых орбитах высотой 19100 км, в трех орбитальных плоскостях. В каждой орбитальной плоскости размещаются по 8 спутников с равномерным сдвигом. Такая конфигурация позволяет обеспечить непрерывное и глобальное покрытие земной поверхности и околоземного пространства навигационным полем. Космические аппараты «Глонасс-М» со сроком активного существования 7 лет излучают навигационные спутниковые сигналы в двух частотных диапазонах L1 и L2.

Подсистема контроля и управления состоит из Центра управления системой ГЛОНАСС и сети станций измерения, управления и контроля, рассредоточенной по всей территории России. В задачи ПКУ входят контроль правильности функционирования космических аппаратов системы ГЛОНАСС и выдача команд управления.

Навигационная аппаратура потребителей предназначена для приема навигационных сигналов спутников ГЛОНАСС и вычисления собственных координат, скорости и времени. Технические характеристики и потребительские свойства навигационной аппаратуры потребителей, используемой для личных нужд пользователей (по усмотрению производителей) могут подтверждаться системами добровольной сертификации. Аппаратура, используемая в качестве средства измерения, в соответствии с российским законодательством, подлежит процедуре обязательной сертификации.

Концепция навигационных определений в технологии ГЛОНАСС

Навигационной аппаратурой потребителей системы ГЛОНАСС выполняются беззапросные измерения до четырех спутников ГЛОНАСС, а также прием и обработка навигационных сообщений. В навигационном сообщении описывается положение спутника в пространстве и времени. В результате обработки полученных измерений и принятых навигационных сообщений определяются три координаты потребителя, три составляющие вектора скорости его движения, а также осуществляется «привязка» шкалы времени потребителя к шкале Госэталона координированного всемирного времени UTC(SU).

Перспективы развития системы ГЛОНАСС

Поддержание орбитальной группировки на уровне 24–30 космических аппаратов с учетом их орбитального резерва (24 штатных КА + до 6 резервных КА, по 2 КА в каждой орбитальной плоскости).
Плановая замена космических аппаратов «Глонасс-М» космическими аппаратами нового поколения «Глонасс-К» со сроком активного существования до 10 лет (летные испытания «Глонасс-К» начаты в 2011 году), обеспечивающими:

введение в дополнение к существующим новых гражданских навигационных сигналов с кодовым разделением каналов в диапазонах L1 и L3;
повышение точности навигационных определений пользователя до уровня – не хуже 3 метров;
погрешность передачи потребителю системной шкалы времени системы ГЛОНАСС на любом суточном интервале – не хуже 12 нс;
доступность навигационного поля на суточном интервале – не хуже 98%;
совместимость и взаимодополняемость с системой GPS и перспективными системами Gallileo и Compass;
реализацию функции поиска и спасания в качестве среднеорбитального сегмента системы КОСПАС/SARSAT.

Сферы применения

Современные средства спутниковой навигации уже сейчас широко используются в различных областях социально-экономической сферы и позволяют выполнять:

навигацию наземных, воздушных, морских, речных и космических средств, управление транспортными потоками на всех видах транспорта, контроль перевозок ценных и опасных грузов, контроль рыболовства в территориальных водах, поисково-спасательные операции, мониторинг окружающей среды;
геодезическую съемку и определение местоположения географических объектов с сантиметровой точностью при прокладке нефте- и газопроводов, линий электропередач, в строительстве;
синхронизацию в системах связи, телекоммуникаций и электроэнергетике;
решение фундаментальных геофизических задач;
персональную навигацию индивидуальных потребителей.

Спутниковая навигация уже применяется и в сельском хозяйстве, где используется для автоматической обработки земельных угодий комбайнами, и в горнодобывающей промышленности.
Круг применения технологий спутниковой навигации постоянно расширяется, и сейчас даже трудно представить, какие еще области применения космических навигационных систем появятся. Достаточно заметить, что сейчас точность позиционирования в реальном времени в абсолютном пространстве составляет до 3 сантиметров.

Оригинальные возможности применения Глонасс

Главное назначение спутниковой системы навигации во всем мире – это транспортный мониторинг, построение маршрутов транспорта и геодезические работы. Хотите лично оценить достоинства и преимущества системы – купить Глонасс в Краснодаре предлагает компания ЭТР ЮГ. Однако транспорт и геодезия – не единственные возможности спутниковой навигации. В США, например, GPS имеет массу интересных применений. В этой статье мы расскажем о некоторых из них.

В некоторых американских штатах спутниковая система Глонасс весьма эффективно применяется в школах колледжах для борьбы с учениками-прогульщиками. Наиболее нерадивых школьников обязывают носить GPS-передатчик, который дает возможность отследить нахождение ученика в реальном времени. Это является частью программы улучшения посещаемости. Впервые комплексный эксперимент по улучшению посещаемости учебных занятий был проведен еще в 2006 году в штате Техас.

Программа была применена для прогульщиков в ста школах трех штатов, в результате внедрения которой процент посещаемости занятий составил 97 процентов. После завершения работы программы, к радости ее разработчиков, посещаемость снизилась незначительно, оставаясь не ниже 93%. Кроме этого, GPS-навигаторы в качестве браслетов достаточно широко применяются в Америке и Европе для контроля за людьми, находящимися под домашним арестом.

Если уж речь зашла об использовании спутниковой навигации в системе образования, то уместно вспомнить, что в 2007-м в американском университете Монтклер всех студентов обязали приобрести и использовать телефон с GPS-навигацией. Руководство учебного заведения считало, что таким образом можно значительно повысить безопасность учащихся – они будут иметь возможность сообщать о нестандартных опасных ситуациях в полицию университета, а та сможет оперативно отреагировать, зная точное местоположение студента. В год такой телефон обходился каждому студенту в 400 долларов.

В 2007 году в Нью-Йорке было решено оснастить всех официально работающих таксистов GPS-навигаторами для того, чтобы бороться с сокрытием сверхдоходов и обманом клиентов. Анализируя в течение двух лет логи GPS, специально созданная комиссия выяснила, что за этот период 36 тысяч нью-йоркских таксистов получили более восьми миллионов долларов необлагаемых налогами доходов.

Данные спутниковой навигации помогают крупной американской компании Sense Networks изучать поведение жителей городов, собирая координаты всевозможных пользовательских устройств. Сведения эти используются компанией в коммерческих целях – например, позволяют определить самое выгодное в конкретном районе место для открытия ресторана быстрого питания или супермаркета.

Не секрет, что маячки GPS активно использует ФБР для скрытой слежки за персонами, деятельность которых по каким-то причинам кажется этой структуре подозрительной. Такие случаи нередко становятся достоянием общественности, и, естественно, вызывают возмущение. Недавно один американец египетского происхождения подал на ФБР в суд за несанкционированную установку на его автомобиль GPS-маячка.

Так как в России массовое применения систем спутниковой навигации еще впереди, конечно, не все возможности ее полноценно используются. Мониторинг транспорта пока – наиболее востребованное направление использования навигации, однако уже сегодня россияне могут похвастаться интересными идеями использования навигаторов. Так, ошейники, оснащенные маячками, помогают отслеживать миграцию и место положение ряда редких животных и помогают обеспечить их защиту.

В России все шире используются навигаторы для отслеживания перемещения сотрудников и персонала в крупных компаниях при помощи персональных трекеров. Чаще всего такие возможности применения Глонасс используются сервисными и нефтегазовыми компаниями для контроля за сотрудниками, занимающимися обходом объектов.

При помощи персонального трекера можно не только контролировать местоположение сотрудника, но и иметь обратную связь со специалистом за диспетчерским пультом для передачи данных о состоянии контролируемого объекта и оперативного сообщения ему о внештатных ситуациях. Помимо нефтегазовой сферы, персональные трекеры позволяют контролировать работу мерчендайзеров и торговых агентов.

Неуклонное развитие спутниковой навигации дает возможность людям получить новые возможности – компаниям увеличить эффективность бизнеса, рядовым гражданам иметь больше сервисных возможностей и больше комфорта, а государству в целом повышать уровень безопасности. В России навигационные технологии сегодня находятся на этапе укрепления и дальнейшего совершенствования, так что в самое ближайшее время мы можем рассчитывать на появление новых GPS-приложений для различных сфер нашей жизни.

Интересует установка Глонасс в Краснодаре? Компания ЭТР Юг специализируется на установке и обслуживании систем мониторинга транспорта.

(PDF) РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ГЛОНАСС В АВИАЦИОННЫХ ПРИМЕНЕНИЯХ

Дж. Чвиклак, К. Красуски

[8] Лоу Д., Уолш Д., Капаччо С., Дали П., Ричардс Г., Шарки, С., Разностное

позиционирование самолетов в реальном времени с использованием GPS и ГЛОНАСС, Протоколы 52-го ежегодного собрания

Института навигации, стр. 49-56, Кембридж, Массачусетс, июнь 1996 г.

[9] Гжегожевский М., Ярушевский В., Феллнер А., Ощак С., Василевский А., Жепецка З.,

Капча Ю., Поплавски Т., Предварительные результаты позиционирования самолетов DGPS/ДГЛОНАСС

при заходах на посадку и посадках, Навигационный ежегодник, № 1, стр. 41-53, 1999.

[10] Grzegorzewski, M., Навигация самолета с помощью позиционного потенциала в трехмерном пространстве, Annual of Navigation, No. 9, pp. 1-111, 2005.

[11] Tsujii, T. ., Харигае М., Инагаки Т., Канаи Т., Летные испытания точного позиционирования GPS/ГЛОНАСС

в сравнении с двухчастотным профилем KGPS, Earth Planets Space, Vol. 52, pp. 825-829,

2000.

[12] Уолтер, Т., Бланч, Дж., Чой, М.Дж., Рейд, Т., Энге, П., Внедрение ГЛОНАСС в авиацию

RAIM-приемники, Материалы Международного технического совещания 2013 г. Института навигации

, стр. 239-249, Сан-Диего, Калифорния, январь 2013 г.

[13] Эль-Мовафи, А., Экспериментальная оценка интеграции ГЛОНАСС, Galileo и BeiDou с GPS в

Араим, Искусственные спутники, Том. 51, № 1, с.31-44, 2016, DOI: 10.1515/arsa-2016-0003,

2016.

. самолет в режиме летных испытаний: тематическое исследование, Научный журнал Силезского

Технологического университета. Серия Транспорт, Том. 97, pp. 69-80, DOI: 10.20858/

sjsutst.2017.97.7, 2017.

[15] Marathe, T., Pai, K.P, Suhas, HN, Rakesh Nayak, A., GPS ГЛОНАСС Приемник SBAS для бортовых приложений

, Международная конференция NAVCOM 2012 Pearl Jubilee по навигации

и связи, стр.1-4, Хайдарабад, Индия, 20-21 декабря 2012 г.

[16] Гао, З. , Шен, В., Чжан, Х., Ню, X., Ге, М., Кинематическое позиционирование в реальном времени INS плотно

с поддержкой нескольких GNSS ионосферных ограничений PPP, Scientific Reports, Vol. 6, 30488, стр. 1-16,

2016, DOI: 10.1038/srep30488, 2016.

[17] Сунь, Х., Ли, Л., Дин, X., Го, Б., Точный многомодовый режим Позиционирование GNSS для БПЛА и его применение

в крупномасштабной фотограмметрии, Geospatial Information Science, Vol.19:3,

pp. 188-194, 2016, DOI: 10.1080/10095020.2016.1234705, 2016.

[18] He, K., DGNSS определение кинематического положения и скорости для аэрогравиметрии,

2 Научный отчет. /04, GFZ German Research Center for Geosciences, 2015,

DOI: 10.2312/GFZ.b103-15044, 2015.

[19] Cai, C., Gao, Y., Моделирование и оценка комбинированной точности GPS/ГЛОНАСС точка

позиционирование, решения GPS, Vol. 17, стр. 223-236, 2013, DOI: 10.1007/s10291-012-0273-9,

2013.

[20] Hofmann-Wellenhof, B. , Lichtenegger, H., Wasle, E., GNSS – глобальные навигационные спутниковые системы

: GPS, ГЛОНАСС, Galileo , и др., Springer, Wien, NewYork 2008.

[21] Красуски К., Чвиклак Дж., Яферник Х. Позиционирование летательных аппаратов с использованием метода PPP в системе ГЛОНАСС

, Авиастроение и аэрокосмические технологии, статья принята для печати, 2017,

DOI: 10.1108/AEAT-06-2017-0147, 2017.

[22] Takasu, T., RTKLIB ver. 2.4.2 Руководство, RTKLIB: пакет программ с открытым исходным кодом

для GNSS-позиционирования, 2013 г. Документ доступен на веб-сайте: http://www.rtklib.com/prog/

manual_2.4.2.pdf, актуален на 2018 г.

[23] Родригес-Бильбао, И., Радичелла, С.М., Родригес-Кадерот, Г., Эрраис, М., Точная точка

характеристики позиционирования в присутствии 28 октября 2003 г. внезапное увеличение общего содержания электронов

, Космическая погода, Vol.13, pp. 698-708, 2015, DOI: 10.1002/2015SW001201,

2015.

Рукопись получена 18 мая 2018 г. ; допущено к печати 31 августа 2018 г.

ГЛОНАСС

Перейти к: Цели миссии, Инструментарий миссии, Параметры миссии, Дополнительная информация

Фотографии миссии:

Цели миссии:

Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОБальная навигационная спутниковая система, ГЛОНАСС) основана на созвездии активных спутников, спонсируемых Министерством обороны Российской Федерации, которые непрерывно передают кодированные сигналы в двух диапазонах частот, которые могут быть приняты пользователей в любом месте на поверхности Земли, чтобы определить свое положение и скорость в режиме реального времени.Основное применение ГЛОНАСС — позиционирование и передача времени. Все спутники весят около 1400 кг и находятся на круговых орбитах с перигеем около 19000 км; с эксцентриситетом от 0,0001 до 0,0035; с наклоном от 64,2 до 65,6 градусов; и с периодом обращения 676 минут.

Система является аналогом Глобальной системы позиционирования США. (GPS) и обе системы используют одни и те же принципы передачи данных и позиционирования методы.12 октября 1982 года были запущены первые спутники ГЛОНАСС. орбите, и началась экспериментальная работа с ГЛОНАСС. За этот промежуток времени, система была протестирована, и были улучшены различные аспекты, в том числе сами спутники. Хотя первоначальные планы указывали на 1991 г. полная операционная система, развертывание полного созвездия спутники были завершены в конце 1995, начале 1996 года. ГЛОНАСС-1 через -61 уже не на вооружении.

Примечание: ГЛОНАСС-40 и -41 запущены со спутником «Эталон-1». ГЛОНАСС-42 и -43 запускались с Эталон-2.

ГЛОНАСС, как и GPS, состоит из трех сегментов: ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ, УПРАВЛЯЮЩИЙ и ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ. сегментов:

КОСМИЧЕСКИЙ сегмент ГЛОНАСС, образован 24 спутниками, расположенными на трех орбитальных самолеты. Каждый спутник идентифицируется по номеру слота, который определяет плоскость орбиты. (1-8, 9-16,17-24) и расположение внутри плоскости. Три орбитальные плоскости разделены на 120 градусов. В трехорбитальной плоскости восемь спутников разделены на 45 градусов. Орбиты ГЛОНАСС представляют собой круговые орбиты длиной 19 140 км и наклонением 64,8°. градусов и периодом 11 часов 15 минут 44 секунды.
Сегмент CONTROL ГЛОНАСС полностью расположен на территории бывшего СССР. Наземный центр управления и эталонов времени находится в Москве, а центр телеметрии и слежения станции находится на ул.Петербург, Тернополь, Енисейск, Комсомольск-на-Амуре.
Сегмент USER состоит из антенн и приемников-процессоров, обеспечивающих позиционирование, скорость и точное время для пользователя.

Ожидаемый срок службы каждого спутника ГЛОНАСС составляет от 3 до 5 лет.

Приборы миссии:

Спутники ГЛОНАСС имеют на борту следующую аппаратуру:

Солнечная батарея
12 первичных антенн для передач L-диапазона
Цезиевые атомные часы
Рефлекторная решетка

Параметры миссии:

Таблица созвездий ГЛОНАСС

«>0102031231

Западный ГЛОНАСС Номер	Русский ГЛОНАСС Номер	Космос Номер	КОСПАР ID	ИЛРС Спутник ID	МСФО СИК	Спутник Каталог (НОРАД) Номер	Орбита Самолет	Частота Канал	Слот	Запуск Дата	Дата Отозвано	Тип М?
40		1987	1989-001А	8 1	6666	19749				10 января 1989 г.
41		1988	1989-001Б	8 2	7777	19750				10 января 1989 г.
44		2079	1990-045А	01	1111	20619				19 мая 90
47		2109	1990-110А	01	2222	21006				8 декабря 90
49	249	2111	1990-110С	03	9049	21008				8 декабря 90	15 августа 96
50	750	2139	1991-025А		3333	21216				4 апреля 91	14 ноября 94
51	753	2140	1991-025Б		4444	21217				4 апреля 91	4 июня 1993 г.
52	754	2141	1991-025C		9052	21218				4 апреля 91	16 июня 1992 г.
53	768	2177	1992-005А		01	9053	21853				29 января 1992 г.	29 июня 1993 г.
54	769	2178	1992-005Б		02	9054	21854				29 января 1992 г.	25 июня 1997 г.
55	771	2179	1992-005C		03	9055	21855				29 января 1992 г.	21 декабря 96
56	774	2206 (2204)	1992-047А		01	9056	22056				30 июля 92	26 августа 96
57	756	2204 (2205)	1992-047Б		02	9057	22057				30 июля 92	4 августа 1997 г.
58	772	2205 (2206)	1992-047С		03	9058	22058				30 июля 92	27 августа 94
59	773	2234	1993-010А	01	9059	22512				17 февраля 1993 г.	17 августа 1994 г.
60	757	2236 (2235)	1993-010Б	02	9060	22513				17 февраля 1993 г.	23 августа 1997 г.
61	759	2235 (2236)	1993-010C	03	9061	22514				17 февраля 1993 г.	4 августа 1997 г.
62	760	2276 (2275)	1994-021А	9402101	9062	23043	3	24	17	11 апреля 94	9 сентября 1999 г.
63	761	2277 (2276)	1994-021Б	9402102	9063	23044				11 апреля 94	29 августа 1997 г.
64	758	2275 (2277)	1994-021С	9402103	9064	23045	3	10	18	11 апреля 94	15 января 2000 г.
65	767	2287	1994-050А	9405001	9065	23203	2	22	12	11 августа 94	3 февраля 1999 г.
66	775	2289 (2288)	1994-050Б	9405002	9066	23204	2	22	16	11 августа 94	28 сентября 00
67	770	2288 (2289)	1994-050К	9405003	9067	23205	2	9	14	11 августа 94	15 января 2000 г.
68	763	2295 (2294)	1994-076А	9407601	9068	23396	1	21	3	20 ноября 1994 г.	5 октября 99
69	764	2296 (2295)	1994-076Б	9407602	9069	23397	1	13	6	20 ноября 1994 г.	30 ноября 1999 г.
70	762	2294 (2296)	1994-076С	9407603	9070	23398	1	12	4	20 ноября 1994 г.	19 ноября 1999 г.
71	765	2307	1995-009А	9500901	9071	23511	3	1	20	7 марта 95	19 ноября 1999 г.
72	766	2308	1995-009Б	9500902	9072	23512	3	10	22	7 марта 95	5 февраля 01
73	777	2309	1995-009C	9500903	9073	23513				7 марта 95	26 декабря 1997 г.
74	780	2316	1995-037А	9503701	9074	23620	2	4	15	24 июля 95	6 апреля 1999 г.
75	781	2317	1995-037Б	9503702	9075	23621	2	9	10	24 июля 95	15 октября 01
76	785	2318	1995-037С	9503703	9076	23622	2	4	11	24 июля 95	6 апреля 01
77 (ILRS: 79)	776	2323	1995-068С	9506803	9079	23736	2	6	9	14 декабря 1995 г.	28 ноября 00
78	778	2324	1995-068Б	9506802	9078	23735	2	11	15	14 декабря 95
79 (ILRS: 77)	782	2325	1995-068А	9506801	9077	23734	2	6	13	14 декабря 1995 г.	15 октября 01
80	786	2362 (2364)	1998-077С	9807703	9080	25595	1	7	7	30 декабря 1998 г.
81	784	2363	1998-077Б	9807702	9081	25594	1	8	8	30 декабря 1998 г.
82 (ILRS: 80)	779	2364 (2362)	1998-077А	9807701	9082	25593	1	2	1	30 декабря 1998 г.
83	783	2374 (2376)	2000-063C	0006303	Подлежит уточнению	26566	3	10	18	13 октября 00
84	787	2375 (2374)	2000-063А	0006301	Подлежит уточнению	26564	3	5	17	13 октября 00
85 (ILRS: 84)	788	2376 (2375)	2000-063Б	0006302	9084	26565	3	3	24	13 октября 00
86	790	2380	2001-053C	0105303	9086	26989	1	9	6	01 декабря 01
87	789	2381	2001-053Б	0105302	9087	26988	1	12	3	01 декабря 01
88	711	2382	2001-053А	0105301	9088	26987	1	7	5	01 декабря 01		М (Прото)
89	791	2394	2002-060А	0206001	9089	27617	3	10	22	25 декабря 2002 г.
90	792	2395 (2396)	2002-060К	0206003	9090	27619	3	8	21	25 декабря 2002 г.
91	793	2396 (2395)	2002-060Б	0206002	9091	27618	3	11	23	25 декабря 2002 г.
92	701	2404	2003-056А	0305601	9092	28112	1	1	6	10 декабря 03		М
93	794	2402	2003-056Б	0305602	9093	28113	1	1	2	10 декабря 03
94	795	2403	2003-056К	0305603	9094	28114	1	6	4	10 декабря 03
95	712	2411	2004-053Б	0405302	9095	28509	1	5	7	26 декабря 2004 г.		М
96	797	2412	2004-053К	0405303	9096	28510	1	6	8	26 декабря 2004 г.
97	796	2413	2004-053А	0405301	9097	28508	1	7	1	26 декабря 2004 г.
98	798	2417	2005-050К	0505003	9098	28917	3	10	22	25 декабря 2005 г.
99	713	2418	2005-050Б	0505002	9099	28916	3	2	24	25 декабря 2005 г.		М
100	714	2419	2005-050А	0505001	9100	28915	3	3	23	25 декабря 2005 г.		М
101	715	2424	2006-062К	0606203	9101	29672	2	4	14	25 декабря 2006 г.		М
102	716	2425	2006-062А	0606201	9102	29670	2	0	15	25 декабря 2006 г.		М
103	717	2426	2006-062Б	0606202	9103	29671	2	4	10	25 декабря 2006 г.		М
104	718	2431	2007-052К	070520с	9104	32277	3	-1	17	26 октября 07		М
105	719	2432	2007-052Б	0705202	9105	32276	3	2	20	26 октября 07		М
106	720	2433	2007-052А	0705201	9106	32275	3	3	19	26 октября 07		М
107	721	2434	2007-065А	0706501	9107	32393	2	-2	13	25 декабря 2007 г.		М
108	722	2435	2007-065Б	0706502	9108	32394	2	-2	9	25 декабря 2007 г.		М
109	723	2436	2007-065К	0706503	9109	32395	2	0	11	25 декабря 2007 г.		М
110	724	2442	2008-046А	0804601	9110	33378	3	-3	18	25 сентября 2008 г.		М
111	725	2443	2008-046Б	0804602	9111	33379	3	-1	21	25 сентября 2008 г.		М
112	726	2444	2008-046К	0804603	9112	33380	3	-3	22	25 сентября 2008 г.		М
113	728	2447	2008-067А	0806701	9113	33466	1	5	3	25 декабря 2008 г.		М
114	728	2448	2008-067К	0806703	9114	33468	1	1	2	25 декабря 2008 г.		М
115	729	2449	2008-067Б	0806702	9115	33467	1	6	8	25 декабря 2008 г.		М
116	730	2456	2009-070А	0	9116	36111	1	1	1	14 декабря 2009 г.		М
117	733	2457	2009-070Б	0	9117	36112	1	4	6	14 декабря 2009 г.		М
118	734	2458	2009-070К	0	9118	36113	1	5	5	14 декабря 2009 г.		М
119	731	2459	2010-007А	1000701	9119	36400	3	-3	22	02 марта 2010 г.	28 февраля 2021	М
120	732	2460	2010-007С	1000703	9120	36402	3	3	23	02 марта 2010 г.	01 марта 2021	М
121	735	2461	2010-007Б	1000702	9121	36401	3	2	24	02 марта 2010 г.		М
122	736	2464	2010-041С	1004103	9122	37139	2	-1	16	02 сентября 2010 г.		М
123	737	2465	2010-041Б	1004102	9123	37138	2	-1	12	02 сентября 2010 г.		М
124	738	2466	2010-041А	1004101	9124	37137				02 сентября 2010 г.		М
125	801	2471	2011-009А	1100901	9125	37372	3	-5	(20)	26 февраля 2011 г.	17 июля 2020	К
126	742	2474	2011-055А	1105501	9126	37829	1	6	4	02 октября 2011 г.		М
127	743	2475	2011-064С	1106403	9127	37869	1	6	8	04 ноября 2011 г.		М
128	744	2476	2011-064А	1106401	9128	37867	1	5	3	04 ноября 2011 г.		М
129	745	2477	2011-064Б	1106402	9129	37868	1	5	7	04 ноября 2011 г.		М
130	746	2478	2011-071А	1107101	9130	37938				28 ноября 2011 г.		М
131	747	2485	2013-019А	1301901	9131	39155	1	-4	2	26 апреля 2013 г.		М
132	754	2491	2014-012А	1401201	9132	39620	3	-3	18	23 марта 2014 г.		М
133	755	2500	2014-032А	1403201	9133	40001	3	4	21	14 июня 2014 г.		М ⁺
134	702К	2501	2014-075А	1407501	9134	40315	2	-6	9	30 ноября 2014 г.		К1
135	751	2514	2016-008А	1600801	9135	41330	3	4	17	07 февраля 2016 г.		М
136	753	2516	2016-032А	1603201	9136	41554	2	0	11	29 мая 2016 г.	23 ноября 2021	М
137	752	2522	2017-055А	1705501	9137	42939	2	-7	14	22 сентября 2017 г.		М
138	756	2527	2018-053А	1805301	9138	43508	1	01	05	16 июня 2018 г.		М
139	757	2529	2018-086А	1808601	9139	43687	2	00	15	03 ноября 2018 г.		М
140	758	2534	2019-030А	1	9140	44299	2	-1	12	27 мая 2019 г.		М
141	759	2544	2019-088А	1	1	9141	44850	1	06	04	11 декабря 2019 г.		М
142	760	2545	2020-018А	2001801	9142	44358	3	-6	24	16 марта 2020		М
143		2545	2020-075А	2007501	9143	46805				25 октября 2020 г.		К

Примечания:

Каталожный номер NORAD также известен как U.S. Номер объекта Space Command (USSPACECOM) и каталожный номер НАСА.
Числа, перечисленные первыми в столбце «Космос Числа», являются обозначениями. присваивается Российской Федерацией. В тех случаях, когда они отличаются от обозначений, присвоенных США, последние указаны в скобках. (От редактора примечание: различающиеся обозначения заключены в красные скобки)
Номер канала, k, указывает несущие частоты L1 и L2:
L1 = 1602.+ 0,5625 к (МГц) к
L2 = 1246. + 0,4375 k (МГц) k
Дата изъятия: указанная дата — это дата, когда спутник был выведен из эксплуатации. (время московское) по данным Координационного научно-информационного центра, Москва.
Схема нумерации ГЛОНАСС, используемая в этой таблице, включает 8 «пустышек». спутники, вращавшиеся в качестве балласта вместе с «настоящими» спутниками на первых 7 ГЛОНАСС запускается. Второе число в столбце «Номера ГЛОНАСС» означает, что присваивается Космическими войсками России.
Новое распределение каналов ГЛОНАСС было введено в сентябре 1993 г. с целью помехи радиоастрономии. Обратите внимание на использование одного и того же канала на парах противоположных спутники.
В этой версии таблицы исправлены международный идентификатор и каталожный номер NORAD ГЛОНАСС 786, 784 и 779.
Спутниковые идентификаторы, составленные Ричардом Б. Лэнгли, кафедрой геодезии и геоматики. Инженерия, Университет Нью-Брансуика (lang@unb.ок).
Соглашения об именах ГЛОНАСС-80–82 были изменены в приведенной выше таблице на основе исследования Вернера Гуртнера и Роджера Вуда. Принятые числа теперь согласуются с обоими российский статус созвездия и двухстрочные элементы NORAD.

Дополнительная информация:

веб-сайтов:

Публикации:

Эпплби, Г. и Оцубо, Т., «Сравнение наблюдений и орбит SLR с микроволновыми орбитами ГЛОНАСС и GPS», Презентация на 12-м Международном семинаре по лазерной локации, Матера, Италия, 13-17 ноября 2000 г.
Барлье, Ф., Бергер, К., Боннефон, П., Эксертье, П., Лорейн, О., Манжен, Дж. Ф. и Торре, Дж. М., «Лазерная проверка орбит ГЛОНАСС методом короткой дуги», Журнал геодезии Vol. 75, Числ. 11, стр. 600-612, 2001.
Чао Б.Ф. и Ю Ю. (2020). «Изменение экваториальных моментов инерции, связанное с 6-летним вращательным движением Земли на запад», Письма о науке о Земле и планетах, 542 (116316), DOI: 10.1016/j.epsl.2020.116316
Дуань Б.Б., Хугентоблер У., Хофакер М., Зельме И. (2020). «Улучшение моделирования давления солнечного излучения для спутников ГЛОНАСС», J. Geodesy, 94(8), 72, DOI: 10.1007/s00190-020-01400-9
Eanes, RJ, Nerem, RS, Abusali, PAM, Bamford, W ., Ки, К., Рис, Дж. К., и Шутц, Б. Е., «Определение орбиты ГЛОНАСС в Центре космических исследований», представлено на Международном семинаре по эксперименту ГЛОНАСС (IGEX-98), Нэшвилл, Теннесси, 13-14 сентября 1999 г.
Манжен, Дж. Ф., Торре, Дж.М., Фероди Д., Фуриа М., Журне А. , Вигуру Г., Бергер К., Барлье Ф. и Эксертье П., «Наблюдения ГЛОНАСС на станции LLR в Грассе, связанные с коррекциями». к эффекту лазерной сигнатуры и местоположению центра масс», Презентация на 12-м Международном семинаре по лазерной локации, Матера, Италия, 13-17 ноября 2000 г.
Митрикас В.В., Ревнивых С.Г., Быханов Е.В., «Определение параметров преобразования WGS84/PZ90 на основе лазерной и эфемеридной обработки долговременных орбитальных данных ГЛОНАСС», Тр.11-го Международного семинара по лазерной локации, Деггендорф, Германия, 21-25 сентября, с. 279, 1998.
Оцубо, Т., Эпплби, Г.М., и Гиббс, П., «Систематическая погрешность дальности, связанная с матрицей отражателей ГЛОНАСС», Презентация на 12-м Международном семинаре по лазерной локации, Матера, Италия, 13-17 ноября 2000 г.
Оцубо Т., Г. М. Эпплби и П. Гиббс, Точность лазерной локации ГЛОНАСС с эффектом сигнатуры спутников, Surveys in Geophysics, 22, 6, 507-514, 2001.
Слейтер, Дж., Нолл, К. , и Гоуи, К., «Международный эксперимент ГЛОНАСС IGEX-98, Материалы конференции», Пасадена, Калифорния: Лаборатория реактивного движения, май, 2000 г.
Зибарт, М., и Дэр, П., «Аналитическое моделирование давления солнечного излучения для ГЛОНАСС с использованием массива пикселей», J GEODESY, v.75, 11, 587-599, ноябрь, 2001.

Однокристальный кремниевый биполярный приемник для

Аннотация: В этой статье описывается конструкция кремниевой биполярной ASIC для высококачественных приемников GPS, которая обеспечивает опорную частоту и выходные сигналы ПЧ для отслеживания спутников ГЛОНАСС.Приемник площадью 3,2 мм² работает при минимальном напряжении питания 2,7 В в диапазоне температур от -40°C до +85°C. Он имеет коэффициент шума 4 дБ (включая ВЧ-фильтры), общее усиление на кристалле 130 дБ и IIP3 -31 дБм. Конференция

: Международная конференция IEEE по твердотельным схемам, 1999 г.
Сессия: Связь
Автор: Майкл Дж. Маккаллах
Принадлежность: Symmetricom Ltd

Контактная информация:

Michael J. MCCullagh
Главный дизайн инженера,
Symmetricom Ltd
Mansard Blow
WestGate
Northampton
NN5 5DL
England

тел +44 (0) 1604 586744
Факс +44 (0 )1604 585599

Кремниевая биполярная ВЧ/ПЧ микросхема ASIC, ROCIII (приемник-на-чипе) была разработана для предоставления решения в качестве приемника для ряда продуктов GPS/ГЛОНАСС, предназначенных для профессионального рынка.Эти приложения включают синхронизацию базовых станций сотовой связи (высокая устойчивость к блокировке) и приемников геодезического класса с точностью до сантиметра (низкий амплитудный и фазовый шум). ROCIII продемонстрировал успешную работу после единственного этапа проектирования и теперь запущен в производство. ASIC упакован в модули «чип на плате» (COB), которые также содержат дополнительные пассивные компоненты и контуры управления. Каждый модуль COB предназначен для определенного набора приложений и имеет то преимущество, что он является прочным компонентом, который может быть непосредственно размещен на цифровой материнской плате с использованием стандартных технологий поверхностного монтажа.

Упрощенная схема ROCIII, встроенного в COB-модуль GPS/ГЛОНАСС, содержится в Рисунок 1 . ASIC размером 1,91 мм x 1,71 мм был разработан на кремниевой биполярной технологии Maxim GST-2 с максимальной частотой Ft 27 ГГц. Он работает от напряжения питания от 2,7 В до 3,3 В и потребляет постоянный ток 53 мА. Диапазон рабочих температур от -40° до +85°C. Информация об усилении, коэффициенте шума и входном сигнале IP3 (IIP3) для каждого каскада и всего приемника содержится в таблице 1. В приемнике используется схема двойного преобразования с понижением частоты, которая обеспечивает хорошую частотную избирательность и высокое затухание откликов изображения, что может поставить под угрозу качество изображения. внеполосное глушение.Другим преимуществом является дополнительный запас стабильности, обеспечиваемый за счет распределения усиления между частотами RF, 1 ^st IF и 2 ^nd IF, особенно с учетом того, что общее рабочее усиление на кристалле для номинальных условий AGC составляет 130 дБ. 1 ^st Излучение гетеродина также низкое, что важно для систем с несколькими приемниками.

Рис. 1. Упрощенная схема ROCIII, встроенного в COB-модуль GPS/ГЛОНАСС.

Таблица 1. Усиление, коэффициент шума и IP3 для цепей ROCIII и приемника в сборе.

Цепь	НФ дБ	Усиление дБ	IIP3 дБм	Комментарии
Фильтр предварительного выбора	1	-1		Двухполюсный керамический
МШУ	2,2	18	-14,3	Внешнее соответствие не требуется
Фильтр подавления изображений	2,5	-2,5		1575 МГц РЧ ПАВ
ВЧ преобразователь с понижением частоты	10.8	25	-16,6	Коэффициент преобразования напряжения Согласование с потерями на входе
1 ^St Фильтр ПЧ	16	-16		135 МГц SAW Эффективная точка отсечки IP3
Понижающий преобразователь ПЧ	10,1	36	-28	NF включает дифференциальную входную нагрузку 100 Ом вне кристалла
2 ^nd Фильтр ПЧ		-1		Дискретный LC-фильтр
Усилитель с регулируемым усилением		11		Работа на 7 дБ ниже максимального усиления
Усилитель с фиксированным усилением		40
Общий приемник	4. 0	109,5	-31,2

Ключевой особенностью приемника является то, что он сочетает в себе хорошую линейность с высоким уровнем усиления ВЧ, что обеспечивает высокую избирательность, но высокие вносимые потери, устройство на ПАВ, как фильтр ПЧ 1 ^st. Этот фильтр обеспечивает высокую степень помехозащищенности, близкую к несущей, а также действует как эффективный интермодулятор порядка 3 ^rd. точка отсечки продукта. Рисунок 2 содержит график мощностей помех, близких к несущей, для модуля ROCIII COB по сравнению с приемником GPS, который был разработан специально для военных приложений с кодом C/A.Улучшение до 40 дБ является очень значительным. Оба приемника обеспечивают одинаковую эффективность блокировки в основных диапазонах сотовой связи 940 и 1840 МГц. Обратите внимание, что мощность внутриполосных помех ограничена полосой пропускания контура отслеживания несущей в DSP. Частотная характеристика полосы GPS приемника содержится в Рисунок 3 и была получена путем свипирования входной частоты RF от 1570,42 МГц до 1580,42 МГц и записи выходного сигнала ПЧ GPS 2 ^и.

Рис. 2.Сравнение мощностей глушения вблизи несущей для модуля ROCIII и коммерческого приемника.

Рис. 3. Развертка частотной характеристики полосы GPS приемника, относительный масштаб по оси Y.

Частотный план, захваченный в ROCIII, работает с низким эталоном стоимости 20 МГц и имеет RF = 1575,42 МГц, 1 ^st IF = 135,42 МГц, 2 ^nd IF = 15,42 МГц. Отдельный выход на частоте 90 МГц обеспечивается синтезатором ROCIII, который выступает в качестве эталона для внешнего недорогого модуля ПЧ ГЛОНАСС.Этот модуль основан на двух коммерческих микросхемах, преобразователе частоты VHF с понижением частоты и предварительном делителе с двойным модулем. Дополнительное деление в этом модуле (f/160) обеспечивает частоту сравнения PLL 0,5625 МГц, которая точно соответствует разносу каналов ГЛОНАСС и, следовательно, позволяет устройству выбирать различные спутники ГЛОНАСС. Понижающий преобразователь VHF управляется через фильтр ПЧ выходами ВЧ-микшера ROCIII.

МШУ использует топологию двухкаскадной шунтирующей/последовательной обратной связи и не требует внешнего согласования. Питание постоянного тока подается через полосковую линию 1/4, подключенную к выходному порту, и схема является самосмещающейся.График коэффициента шума в интересующей полосе и на трех уровнях Vcc содержится в Рисунок 4 . Измеренные характеристики, представленные в Таблице 1, хорошо согласуются с результатами моделирования, полученными с помощью системы аналогового проектирования (ADS) Maxim SPICE, которые имеют коэффициент усиления = 18,5 дБ, NF = 2,4 дБ и IIP3 = -13,9 дБм.

Рис. 4. Отношение коэффициента шума к частоте для LNA ROCIII при трех значениях Vcc.

Понижающий ВЧ-преобразователь основан на ячейке Гилберта с двойной балансировкой и гетеродинным возбуждением, обеспечиваемым дифференциальной парой с низким импедансом.И ячейка Гилберта, и гетеродинный привод имеют смещение PTAT по классической схеме. Ток смещения для обоих каскадов оптимизирован для минимизации коэффициента шума, максимального IP3 и максимального усиления. ВЧ-вход согласовывается извне с помощью метода согласования с потерями. Типичным источником для этой схемы является несимметричный ВЧ ПАВ с сопротивлением 50 Ом, используемый в качестве режекторного фильтра изображения. Выход ПЧ подается через эмиттерные повторители с низким выходным импедансом и подходит для непосредственного управления ПЧ ПАВ 135 МГц. Преднамеренное несоответствие удерживает искажение групповой задержки ПАВ на приемлемом уровне за счет ослабления отклика тройного прохождения.Одним из аспектов характеристик схемы, не отраженным в таблице 1, является мощность гетеродина на ВЧ-входе смесителя = -49 дБм (эквивалентно 40 дБ изоляции гетеродина по отношению к ВЧ).

Понижающий преобразователь ПЧ имеет предусилитель плюс топологию типа ячейки Гилберта со смещением PTAT. Схема оптимизирована для обеспечения высокого коэффициента преобразования при хорошем коэффициенте шума. Оконечный резистор дифференциального входа (вне микросхемы) номиналом 100 Ом используется для минимизации искажений групповой задержки на ПАВ. Умеренное значение IIP3 в -28 дБм для этой схемы более чем достаточно, учитывая относительно узкую полосу пропускания предыдущего 1 ^st IF SAW (2.8МГц).

Усилитель с регулируемым усилением компенсирует изменение общего усиления приемника, чтобы гарантировать, что шумовой сигнал, подаваемый на 3-уровневый дигитайзер, всегда имеет правильный уровень для оптимального кодирования. В сочетании с DSP, VGA также реализует адаптивную пороговую схему оцифровки, которая помогает смягчить сигналы внутриполосных помех. Схема имеет полезный диапазон регулировки усиления более 60 дБ с максимальным уровнем усиления 18 дБ. И абсолютный уровень усиления, и диапазон усиления, и крутизна усиления компенсированы колебаниями температуры и подачи.Вход управления усилением обрабатывается компенсационным усилителем управляющего сигнала перед подачей на ядро управления током VGA. Этот компенсационный усилитель основан на многоканальном дублетном входном каскаде, который обеспечивает очень линейную крутизну усиления. Схема усилителя с фиксированным коэффициентом усиления обеспечивает дифференциальное усиление 40 дБ, связанное по постоянному току, и может обеспечить размах несимметричного сигнала около 1 В перед входом в компрессию. Он предназначен для управления либо отдельным дигитайзером, либо сопутствующей цифровой ASIC (в стадии разработки).Чтобы гарантировать, что полный размах доступен во всем диапазоне температур, конечный выходной каскад смещен от источника, который обеспечивает постоянный ток с температурой, а не PTAT.

Ядро ГУН L-диапазона основано на топологии Клаппа с общим коллектором со смещением PTAT с квадратным корнем и извлечением сигнала из базового узла. Эта схема была оптимизирована для обеспечения низкого уровня шума, высокого размаха сигнала без асимметричного ограничения и максимальной добротности резонатора. Сигнал подается на две структуры усилителя-ограничителя, которые предназначены для обеспечения постоянного размаха сигнала в зависимости от температуры.Схема работает с внешней проволочной катушкой индуктивности и варакторным диодом. Рисунок 5 содержит график обратной зависимости коэффициента отражения на порте резонатора ГУН от температуры и напряжения питания. Фазовый шум при смещении 100 кГц составляет -103 дБн/Гц, этот показатель можно улучшить на 5 дБ, используя коаксиальный керамический резонатор.

Рис. 5. Обратная зависимость коэффициента отражения на входе резонатора при -40, 23 и 85°C. Каждый локус также включает Vcc=2,7, 3,0 и 3.измерения 3В.

Синтезатор принимает выходной сигнал дифференциального цифрового буфера генератора и делит частоту от 1,44 ГГц до 120 МГц для 2 ^и гетеродина, 20 МГц для фазово-частотного детектора (PFD) и 90 МГц для опорного выхода ГЛОНАСС. Он основан на традиционных логических методах токового режима с использованием дифференциальных сигналов. Блоки делителей устроены таким образом, чтобы привод гетеродина 2 ^и имел минимальное искажение рабочего цикла и, следовательно, минимальное ухудшение свойств двойного баланса понижающего преобразователя ПЧ. Функция сброса в PFD использует несимметричную схему, которая блокирует тактовую линию. Этот метод позволяет работать при напряжении питания до 2,7 В во всем диапазоне температур.

ROCIII содержит аналоговую схему смещения, основанную на ячейке с запрещенной зоной, которая подает опорные напряжения и токи на различные микросхемы. Цифровая схема смещения обеспечивает отдельное опорное напряжение для цифровых ячеек, что обеспечивает постоянный размах логического уровня во всем диапазоне рабочих температур.ASIC использует шесть отдельных линий Vcc и земли, каждая из которых имеет соответствующую область подложки для максимальной изоляции между цепями. Все источники развязаны независимо друг от друга вне микросхемы, а все контактные площадки защищены от электростатического разряда. Кристалл ROCIII прикрепляется проводящей эпоксидной смолой к контактной площадке с золотым напылением и несколькими переходными отверстиями заземления на модуле COB, чтобы облегчить изоляцию цепи.

Содержание этой веб-страницы защищено законами об авторском праве США и других стран.Для запросов на копирование этого контента, свяжитесь с нами.

ПРИЛОЖЕНИЕ 640:
ПРИМЕЧАНИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ 640, АН640, АН 640, АРР640, Приложение640, Приложение 640

maxim_web:en/products/power/display-power-control/display-drivers,maxim_web:en/products/comms/wireless-rf/asic-design-services,maxim_web:en/products/comms/wireless-rf

Southwest Antennas выпускает прочную антенну GPS/ГЛОНАСС

Southwest Antennas представила высокоэффективную активную патч-антенну L1/L2 GPS и ГЛОНАСС для высокоточных приложений определения местоположения, синхронизации и навигации.

Часть № 1065-042 охватывает диапазоны L1 и L2, поддерживая военные, коммерческие и промышленные приложения. Для военных пользователей антенна поддерживает код GPS P/Y с полосой пропускания +/-20 МГц, что обеспечивает повышенную точность, устойчивость к помехам и шифрование для авторизованных военных приложений.

Фото: Southwest Antennas

Встроенный в антенну малошумящий усилитель (МШУ) и фильтры обеспечивают общее активное усиление системы +28 дБ и подавление внеполосных частот >50 дБ (+50 МГц / -35 МГц L1, +35 МГц). МГц/-45 МГц L2).Спецификации позволяют антенне работать в оспариваемых и перегруженных радиочастотных (РЧ) средах.

«Наша цель — предоставить операторам связи, которым требуются высокоточные решения GNSS, больше возможностей для развертывания и монтажа», — сказал Бенджамин Калвер, президент и совладелец Southwest Antennas. «Добавив к нашей существующей линейке GPS-антенн и вариантов крепления на гибкой стойке, пользователи теперь имеют больше свободы выбора в размещении антенны, что помогает решить проблемы с приемом в сложных условиях.

Низкопрофильный обтекатель позволяет легко спрятать антенну в карманы или сумки для легкого модульного снаряжения (MOLLE) и установить на бронежилете, жилете, рюкзаке или другом тактическом снаряжении. Специальный черный хромированный разъем SMA(f) RF обеспечивает водонепроницаемость антенны, позволяя пользователям полностью настроить размещение антенны на своем оборудовании и выбрать собственный тип и длину кабеля в соответствии со своими предпочтениями для установки вдали от приемника.

Для дополнительной гибкости в выборе места установки, деталь № 1065-042 имеет магнитное крепление, встроенное заподлицо с обтекателем антенны, что позволяет быстро закрепить и снять ее с любой ферромагнитной поверхности.Это расширяет эксплуатационные возможности антенны за счет возможности удаленного определения местоположения антенны вдали от подключенной радиосистемы для повышения скорости захвата спутников и усиления сигнала при работе в условиях плохого обзора неба.

Приложения включают:

SAASM Приемники GPS, ГЛОНАСС, GNSS и другие высокоточные навигационные приемники
Портативные и переносные радиостанции, пешие средства связи солдатского уровня
Радиостанции малого форм-фактора
Низкопрофильные автоустановки и беспилотные наземные транспортные средства
Необслуживаемые/интеллектуальные системы боеприпасов
Авиаторы, боевые поисково-спасательные радиостанции
Системы обнаружения и подавления СВУ
Правоохранительные органы и службы экстренного реагирования
Прецизионные геодезические приемники
Отслеживание активов
Приложения для точного хронометража
Приложения LBS и M2M
Нефтяная и газовая промышленность

Обзор 36-летней службы ГЛОНАСС из Индии

Тестоедов Н., изд., Сибирская дорога в космос , Красноярск: ООО Поликор, 2 изд., 2014.

Google Scholar

Лэнгли, Р. Б., ГЛОНАСС: прошлое, настоящее и будущее , GPS World, ноябрь 2017 г., стр. 44–49.

Google Scholar

https://doi.org/beebom.com/what-is-glonass-and-how-it-is Different-from-gps/, доступ 08.12.17.

Бозе А. и Саркар С., Обновленный статус созвездия ГЛОНАСС в середине 2010 г., European Journal of Navigation , 2010, vol. 8, нет. 2, стр. 45–46.

Google Scholar

Холмс, Д., Ласт, А. и Баскер, С., Производительность системы ГЛОНАСС, Proc. ION GPS 1998, Нэшвилл , Теннесси, США, 15–18 сентября 1998 г., стр. 1599–1603.

Google Scholar

Banerjee, P. , Bose, A. and Dasgupta, A., Исследование полезности совместного использования созвездий GPS и ГЛОНАСС в Индии , Азиатская конференция GPS, Нью-Дели, 29 октября 2001 г.

Google Scholar

Банерджи, П., Бозе, А. и Дасгупта, А., Полезность ГЛОНАСС для позиционирования при наличии GPS на Индийском субконтиненте, Навигация, Журнал Института навигации , 2002, том. 55, нет.3, стр. 463–475.

Google Scholar

Руни Э. и Ласт А., ГЛОНАСС: настолько хорошо, насколько это возможно, Proc. ION GPS 1999 , 14–17 сентября 1999 г., Нэшвилл, Теннесси, США, стр. 1363–1368.

Google Scholar

«ГЛОНАСС должен быть дешевле, лучше, чем GPS»— Путин–1, РИА Новости, 12 марта 2007 г., https://doi.org/en.rian.ru/world/20070312/61864255.html, 20 августа 2007 г.

10.

«Путин сделал навигационную систему ГЛОНАСС бесплатной для клиентов»—1, РИА Новости, 18 мая 2007 г. , https://doi.org/en.rian.ru/science/20070518/65725503.html, 20 августа , 2007.

11.

Россия выделяет 380 миллионов долларов на ГЛОНАСС в 2007 году», РИА Новости, 26 марта 2007 г., https://doi.org/en.rian.ru/russia/20070326/62619883.html, 20 августа , 2007.

12.

Саркар, С., Исследования эволюции методов спутниковой навигации в направлении полной ГНСС, докторская диссертация , Бурдван: Университет Бурдвана, 2016.

Google Scholar

13.

«Россия и Индия подписали соглашения по навигационной системе ГЛОНАСС-1», РИА Новости, 25 января 2007 г., https://doi.org/en.rian.ru/russia/20070125/59679099.html, 20 августа 2007 г.

14.

Российская ГЛОНАСС планирует составить конкуренцию (или с) американской GPS к 2009 г., Уильям Аткинс, https://doi.org/www.itwire.com.au/content/view/11187 /1066/, 24.04.2007.

15.

Роскосмос включил 2 резервных спутника ГЛОНАСС-М, РИА Новости, https://doi. org/sputniknews.com/russia/20101207/161671544.html, 29.05.15.

16.

«Россия снимет ограничения ГЛОНАСС для точного гражданского использования-1», Sputniknews.com/Россия, 13.11.2006.

17.

www.makeinindia.com/article/-/v/70-years-of-indiarussia-space-exploration, дата обращения 31.12.17.

18.

www.defencenews.in/article/Indo-Russia Space Collaboration, дата обращения 01.02.18.

19.

Рабочая группа США и Российской Федерации по совместимости и взаимодействию GPS/ГЛОНАСС (WG-1), http://www.glonassianc., дата обращения 20.11.17.

20.

Бозе А., Саркар С., Хазра К., Банерджи П. и Редди Г. С. Предварительный отчет о полезности обновленной ГЛОНАСС в Индии, Proc. Международная конференция Pearl Jubilee по «Навигации и связи» (NAVCOM-2012) , Хайдарабад, Индия, 20–21 декабря 2012 г., стр. 150–153.

Google Scholar

21.

https://doi. org/ru.wikipedia.org/wiki/List_of_GLONASS_satellites, дата обращения 28.11.17.

22.

Лаборатория ГНСС Бурдвана, https://doi.org/bugnss.webs.com.

23.

Лэнгли, Р. Б., ГЛОНАСС: обзор и обновление, GPS World , 1997, vol. 8, нет. 7, стр. 47–51.

Google Scholar

24.

Кук Г.Л., Характеристики ГЛОНАСС, 1995–1997 гг., и вопросы взаимодействия GPS-ГЛОНАСС, Навигация, Журнал Института навигации , 1997, вып.44, нет. 3, стр. 291–300.

Google Scholar

25.

Мовафи, А. Эл., Интегрированное использование GPS и ГЛОНАСС в поддержку модернизации дорожных сетей, Журнал навигации, Королевский институт навигации , 2001, том. 54, нет. 1, стр. 15–27.

Артикул Google Scholar

26.

Полищук Г. М., Ревнивых С. Г. Состояние и развитие ГЛОНАСС // Acta Astronautica . 54, стр. 949–955.

Артикул Google Scholar

27.

Эйсфеллер, Б., Амерес, Г., Кропп, В. и Санрома, Д., Характеристики GPS, ГЛОНАСС и GALILEO, Photogrammetrische Woche , 2007, стр. 185–199.

Google Scholar

28.

Гаголин, С., Ангризано, А., Пульяно, Г., Робустелли, У. и Вултаджио, М., Стохастическая сигма-модель для псевдодиапазона спутника ГЛОНАСС, Неаполитанский университет Парфенопы, Италия, доступно на сайте https://дои.org/nornav.custompublish.com/getfile.php/1067055.753rxutffvedw/Alt%2031.pdf.

29.

Информационно-аналитический центр Федерального космического агентства, Королев, Россия, https://doi.org/www.glonass-iac.ru/ru/, дата обращения 02.02.2008.

30.

Кубо, Н. и Когуре, С., Улучшение характеристик GPS в городских каньонах с помощью QZSS, Семинар по GNSS, Бангкок, Таиланд, доступен на сайте www. denshi.e.kaiyodai.ac.jp/jp. /assets/files/pdf/content/201001.pdf, доступ 03.05.20.

31.

Ji, S., Chen, W., Ding, X. и Chen, Y., Возможные преимущества интеграции GPS/ГЛОНАСС/GALILEO в городском каньоне Гонконг, The Journal of Navigation , 2010 , том. 63, стр. 681–693.

Артикул Google Scholar

32.

Banerjee, P., Исследования потенциала ГЛОНАСС для определения местоположения и времени по сравнению с применением GPS , Технический отчет, Нью-Дели: Национальная физическая лаборатория, 2001.

Google Scholar

33.

Misra, P., Bruke, B.P. и Prait, M.A., Эффективность GPS в навигации, Special Issue on Global Positioning System, Proc. IEEE , 1999, том. 87, нет. 1, стр. 65–85.

Google Scholar

34.

Бесер, Дж. и Балендра, А., Интегрированные результаты навигации GPS/ГЛОНАСС, Proc. ION GPS 1993 , Солт-Лейк-Сити, Юта, США, 1993 г.

Google Scholar

35.

Дейли, П. и Мисра, П., GPS и глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС), Глобальная система позиционирования: теория и приложения , 1996, том. 2, стр. 243–272.

Google Scholar

36.

Лейк А., Бесер Дж., Розенбум П. и Вили Б., Доступ к наблюдениям ГЛОНАСС , Proc. ION GPS 1998, Нэшвилл, Теннесси, США, сентябрь 1998 г., стр.1605–1612 гг.

Google Scholar

37.

Россбах, У., Позиционирование и навигация с использованием российской спутниковой системы ГЛОНАСС , докторская диссертация, Мюнхен: Мюнхенский университет FAF, 2001.

Google Scholar

38.

Цай, К. и Гао, Ю., Точное позиционирование точек с использованием комбинированных наблюдений GPS и ГЛОНАСС, Journal of Global Positioning System , 2007, vol. 6, нет. 1, стр. 13–22.

Артикул Google Scholar

39.

Januszewski, J., Видимость и геометрия комбинированных созвездий GPS и Galileo, Proc. Национального технического собрания Института навигации (ION NTM) , 2007 г., стр. 252–262.

Google Scholar

40.

Бозе А., Саркар С., Хаджра К., Банерджи П., Нанди С., Мукерджи А., Редди Г. С.и Кумар, М., Предварительные результаты общеиндийской доступности ГЛОНАСС, Proc. 8-я Международная конференция по микроволнам, антеннам, распространению и дистанционному зондированию ICMARS-2012, Джодхпур, Индия, , 2012 г., стр. 197–203.

Google Scholar

41.

Бозе, А., Редди, Г.С., Саркар, С., Хазра, К., Датта, Д. и Кумар, М., Опыт использования нескольких ГНСС в ИНДИИ с использованием ГЛОНАСС, GALILEO и GPS, 6-й региональный семинар Азии и Океании по GNSS , Пхукет, Таиланд, 2014 г. , стр.21–22

Google Scholar

42.

Дхитал, А., Бэнкрофт, Дж. Б. и Лашапель, Г., Новый подход к повышению надежности персональных навигационных устройств в сложных условиях сигнала GNSS, Sensors , 2013, vol. 13, нет. 11, стр. 15221–15241.

Артикул Google Scholar

43.

О’Дрисколл, К., Лашапель, Г. и Тамазин, М., Динамический дуэт: комбинированные приемники GPS/ГЛОНАСС в городских условиях, GPS World , 2011, vol.22, нет. 1, стр. 51–58.

Google Scholar

44.

Ta, T.H., Truong, D.M., Nguyen, T.T., Hieu, T.T., Nguyen, T.D. и Belforte, G., Multi-GNSS позиционирование в Юго-Восточной Азии, Coordinates , 2013, vol. 9, нет. 11, стр. 11–20.

Google Scholar

45.

Саркар С. и Бозе А. Исследования точности решения ГЛОНАСС из Индии, Гироскопия и навигация , 2016, том. 7, № 1, стр. 39–49.

Google Scholar

46.

Монтенбрук, О., Штайгенбергер, П. и Хаушильд, А., Широковещательная передача по сравнению с точными эфемеридами: перспектива с несколькими GNSS, GPS Solutions , 2015, vol. 19, стр. 321–333.

Артикул Google Scholar

47.

Gunning, K., Walter, T. and Enge, P., Характеристика часов вещания ГЛОНАСС и эфемерид: номинальные характеристики и тенденции отказов для ARAIM, Proc.Международного технического совещания Института навигации 2017 г., Монтерей, Калифорния, , 2017 г., стр. 170–183.

Google Scholar

48.

Ревнивых С., Болкунов А., Сердюков А. и Монтенбрюк О., ГЛОНАСС . В: Теуниссен, П. Дж. и Монтенбрук, О., ред., Справочник Springer по глобальным навигационным спутниковым системам, Springer, Cham, 2017, стр. 219–245.

Книга Google Scholar

49.

Саркар С. и Бозе А., Срок службы модернизированных спутников ГЛОНАСС: обзор, Искусственные спутники , 2017, том. 52, нет. 4, стр. 85–97.

Артикул Google Scholar

50.

Демонстрационная кампания Multi-GNSS, https://doi.org/www.multignss.asia/campaign.html, дата обращения 15.12.15.

51.

Бозе, А., Хазра, К. и Саркар, С., Исследование изменения геометрии спутников для мульти-GNSS из Индии, International Journal of Engineering Research , 2014, vol.3, нет. 10, стр. 575–579.

Артикул Google Scholar

52.

Бозе, А., Исследования точности определения времени с помощью спутников и позиционирования с помощью GPS, докторская диссертация , Бурдван: Университет Бурдвана, 2002.

Google Scholar

53.

Бозе, А., Редди, Г.С., Кумар, М., Банерджи, П., Саркар, С., Хазра, К. и Дас, С., Исследование совместимости GPSГЛОНАСС в Индии, Национальная конференция по применению и проблемам космической навигации , Спутниковый центр ISRO (ISAC), Бангалуру, Индия, 2013 г.

Google Scholar

54.

GNSS Market Report, Issue 5, European Global Navigation, Satellite Agency (GSA), 2017, доступно на сайте https://doi.org/www.gsa.europa.eu/system/files/reports/gnss_mr_2017 .pdf.

55.

https://doi.org/gpsworld.com/glonass-failure-inconsequentialto-users-says-russian-press/, дата обращения 15.12.17.

56.

https://дои.org/gpsworld.com/glonass-gone-then-back/, дата обращения 27.12.17.

57.

https://doi.org/gpsworld.com/glonass-loses-control-again/, дата обращения 01.02.18.

58.

Сантра, А., Махато, С., Мандал, С., Дэн, С., Верма, П., Банерджи, П. и Бозе, А., Дополнение утилиты GNSS с помощью IRNSS/NavIC созвездие над индийским регионом , Достижения в области космических исследований, 2018 г. , https://doi.org/10.1016/j.asr.2018.04.020.

Книга Google Scholar

59.

Бозе А., Редди Г.С., Саркар С., Дутта Д. и Кумар М., ГЛОНАСС из Индии: опыт, потенциал и проблемы, Секционное заседание: Международное сотрудничество в области внедрения ГЛОНАСС и др. спутниковые навигационные системы, 3-й Международный Форум Технологического Развития, Технопром 2015, Новосибирск , Российская Федерация, 2015.

Google Scholar

Получение разреженных сигналов ГЛОНАСС на основе компрессионного зондирования и множественных векторов измерений

Предлагается метод сбора разреженных сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (ГЛОНАСС), основанный на компрессионном зондировании и множественных векторах измерений.Неразреженный сигнал ГЛОНАСС может быть представлен разреженно в предложенном нами словаре, который разработан на основе характеристики сигнала. Затем сигнал ГЛОНАСС воспринимается нормализованной ортогональной случайной матрицей и регистрируется с помощью усовершенствованного алгоритма получения множественных векторов измерений. В навигационном сообщении содержится 10 циклов псевдослучайных кодов, и эти 10 псевдослучайных кодов имеют одинаковую разреженную структуру строк. Таким образом, теоретически вероятность получения может быть повышена за счет разреженных признаков.Большое количество экспериментов по моделированию сигнала ГЛОНАСС показывают, что вероятность обнаружения увеличивается с увеличением размера столбца вектора измерения. Наконец, практическая доступность нового метода подтверждена экспериментами по регистрации с реальным сигналом ГЛОНАСС. Новый метод может уменьшить объем памяти и потери энергии при передаче данных. Мы надеемся, что новый метод можно будет применить к полевым приемникам, которым необходимо длительное время записывать и передавать навигационные данные.

1. Введение

Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС), которая сначала была разработана в Советском Союзе, в настоящее время поддерживается и развивается в России. Целью ГЛОНАСС является обеспечение неограниченного количества воздушных, морских и любого другого типа пользователей всепогодным трехмерным позиционированием, измерением скорости и времени в любой точке мира или околоземного пространства [1]. На дату написания статьи (25.04.2020) количество спутников ГЛОНАСС на орбите достигло 27.24 спутника работают нормально, такие как запуск навигационных данных и времени, 1 спутник находится в стадии летных испытаний, 2 спутника являются запасными. 24 спутника равномерно распределены по трем почти круговым орбитальным плоскостям, три орбитальные плоскости разнесены на 120 градусов, а спутники в одной плоскости разнесены на 45 градусов. Высота орбиты около 19100 километров, рабочий цикл 11 часов 15 минут 44 секунды [2]. Из-за географического положения России угол наклона плоскости орбиты ГЛОНАСС составляет 64°.8 градусов, что больше, чем у американской глобальной системы позиционирования (GPS), которая составляет 55 градусов, поэтому эффект покрытия лучше, чем у GPS в высоких широтах [3, 4].

Приемник ГЛОНАСС должен сначала принять спутниковый сигнал в зоне прямой видимости. Сигнал ГЛОНАСС является своего рода сигналом с расширенным спектром, поэтому фаза кода с расширенным спектром неизвестна. Из-за относительного движения спутника и приемника изменяется несущая частота, называемая доплеровской частотой.Цель регистрации состоит в том, чтобы оценить грубую кодовую фазу расширенного спектра и доплеровскую частоту спутника в поле зрения [5]. Получение данных представляет собой процесс двумерного поиска, который требует одновременного поиска всех вероятных кодовых фаз расширенного спектра и доплеровской частоты. Метод последовательного сбора данных является распространенным методом, который требует восстановления всех возможных фаз кода и доплеровской частоты и корреляции со спутниковым сигналом. Метод параллельного сбора данных, использующий преобразование Фурье, может улучшить эффект сбора данных, но увеличивает сложность [6].

Традиционные методы сбора данных основаны на теории выборки Найквиста, которая представляет собой метод избыточной выборки [7]. Недавно предложенная теория компрессионного зондирования (CS) может значительно снизить частоту дискретизации разреженных сигналов и реконструировать разреженный сигнал из вектора одиночного измерения (SMV) с помощью некоторых алгоритмов реконструкции [8, 9]. В настоящее время CS применяется во многих областях, включая обработку медицинских изображений [10] и узкополосное зондирование спектра [11]. В последние годы несколько методов на основе CS были улучшены для сбора сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS).В [12] автор предложил двухэтапный детерминированный метод сбора сигналов ГНСС с использованием матрицы Уолша–Адамара. Предлагаемый метод делает возможным быстрое получение, но метод требует двух этапов, которые могут быть немного сложными. В [13] авторы предложили эффективную методику сбора данных для GPS-приемника. В новом методе производится выборка и обнаружение сигнала GPS с использованием банка рандомизированных корреляторов с гораздо меньшим количеством согласованных фильтров, чем при традиционном методе сбора данных. Сигналы GPS могут быть получены с помощью предложенного метода, но это увеличивает аппаратную сложность приемника.В [14] авторы предложили метод получения сигнала GPS на основе CS. Алгоритм совпадающего преследования используется для восстановления разреженного сигнала GPS. Численное моделирование показывает, что этот метод может эффективно восстанавливать разреженный пиковый сигнал GPS. Применение компрессионного зондирования в GNSS ограничено GPS с SMV, и до сих пор не сообщалось о применении в ГЛОНАСС с MMV.

При обработке радиолокационного сигнала необходимо оценивать направление прихода (DOA), пеленгацию, направление отправления (DOD) и т. д. [15, 16].Радар с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO) использует корреляцию между несколькими сигналами и разреженностью сигнала радара, чтобы повысить производительность оценки и получить лучшую производительность, чем традиционный радар [17, 18]. Естественным расширением CS являются вектора множественных измерений (MMV), в которых разреженный сигнал имеет одинаковую разреженную структуру и измеряется одной и той же матрицей измерений [19]. Когда базовые сигналы имеют общий набор поддержки, это поможет уменьшить условия успешного восстановления.В последние годы MMV использовались для шумоподавления и оценки спектра вне сети [20], мониторинга частоты сердечных сокращений [21], классификации [22] и т. д. В настоящее время наша исследовательская группа работает над моделированием и симуляцией. спутникового сигнала ГЛОНАСС. В проекте мы обнаружили, что хранение и передача спутникового сигнала с высокой частотой дискретизации ложатся тяжелым бременем, а каждый миллисекундный сигнал имеет такое же разреженное свойство. Итак, наша команда изучает применение теории компрессионного зондирования и MMV для сбора данных.В данной статье предлагается новый метод получения сигналов ГЛОНАСС на основе CS и MMV. Мы разрабатываем словарь разреженных представлений в соответствии с одним и тем же кодом псевдослучайной дальности и разными частотами спутниковых несущих. Для захвата сигнала ГЛОНАСС используется улучшенный алгоритм сбора MMV. Результаты эксперимента показывают, что новый метод может эффективно принимать сигнал ГЛОНАСС.

Остальная часть этого документа организована следующим образом. В разделе 2 кратко представлены CS и MMV.Раздел 3 знакомит с сигналом ГЛОНАСС и методом последовательного сбора данных. В разделе 4 описывается новый разреженный словарь сигналов ГЛОНАСС и дается усовершенствованный метод сбора данных на основе CS и MMV. В разделе 5 приведены результаты моделирования нового метода. Наконец, статья завершается в Разделе 6.

2. Сжатие и множественные векторы измерений

Согласно теории дискретизации Найквиста, частота дискретизации сигнала должна более чем в два раза превышать максимальную частоту сигнала, который получит большое количество избыточных данных.Теория CS предложена Donoho et al. [8, 9], в котором указывается, что разреженный сигнал может быть обнаружен при более низкой частоте дискретизации, которая намного ниже, чем в теории Найквиста. Разреженный сигнал может быть точно восстановлен из данных измерений CS. CS состоит из трех частей: разреженного представления сигнала, матрицы измерений и реконструкции сигнала [23].

В CS разреженный сигнал может быть измерен с помощью матрицы измерения, которая может быть выражена как где – данные измерения CS, – разреженный словарь, – интерференционный шум.Разреженный сигнал может быть восстановлен из данных измерений с помощью некоторых алгоритмов реконструкции. Задачу восстановления разреженного сигнала можно описать следующим образом: где означает нулевую норму, которая подсчитывает количество ненулевых элементов. Мы можем получить лучшее разреженное решение, решив аргумент оптимизации. Нулевая норма обеспечивает простое понятие разреженности, но не является правильным понятием нормы в математике, поскольку не удовлетворяет определению нормы простой проверкой.

Восстановление разреженного сигнала является NP-сложной задачей и имеет строгое условие.Естественно, предлагаются некоторые методы для повышения эффекта восстановления, например, MMV, где используется одна матрица для получения измерений нескольких разреженных сигналов с одним и тем же набором опор. Измерения MMV могут быть выражены как . При заданных и восстановление разреженного сигнала на основе ММВ представляет собой оптимизационную задачу [24]: где отсчитывает ненулевую строку матрицы и – норма Фробениуса. Для решения задачи оптимизации (3) некоторые алгоритмы восстановления SMV были расширены до MMV. Поиск ортогонального соответствия для MMV (OMPMMV) [25], синхронный поиск ортогонального соответствия (SOMP) [26], решатель фокальной недоопределенной системы MMV (MFOCUSS) [27] и т. д., предлагаются. Когда разреженные сигналы имеют общую разреженную характеристику, MMV может привести к преимуществу реконструкции. Тот же набор опор дает больше информации для оптимизации, поэтому результат реконструкции на основе MMV лучше, чем SMV. В [20] авторы предложили новый быстрый алгоритм оценки разреженного направления прихода (DOA), основанный на MMV и гладком алгоритме с нулевой нормой для радиолокатора с несколькими входами и несколькими выходами. Для совместной гладкой функции на основе MMV оценка DOA может быть достигнута путем использования соответствующей реконструкции разреженного сигнала на основе градиента. Предлагаемый метод может решить проблему MMV и повысить эффективность оценки DOA как для белых, так и для цветных гауссовых шумов. В [28] авторы предложили новый метод визуализации с помощью радиолокатора с разреженной синтезированной апертурой (SAR) с использованием модели MMV для снижения стоимости вычислений и улучшения результатов визуализации. Информация о структуре разреженных строк MMV используется для улучшения качества изображения при частоте дискретизации ниже Найквиста. Экспериментальные результаты свидетельствуют о том, что предложенный метод позволяет получать изображения SAR более эффективно, чем SMV.

3. Сигнал ГЛОНАСС и прием

Спутниковый сигнал ГЛОНАСС состоит из навигационного сообщения, псевдослучайного (PR) дальномерного кода и несущей [29]. Навигационное сообщение содержит системное время, эфемериды, состояние спутника, параметры ионосферной задержки и т. д. Навигационное сообщение передается спутником со скоростью 50 бит/с (20 миллисекунд на данные). Скорость становится равной 100 бит/с после меандрового кодирования. Для улучшения противопомеховой способности системы в навигационном сообщении выполняется дополнение по модулю 2 с кодом определения дальности PR [30].Код дальности PR представляет собой последовательность регистра сдвига максимальной длины (последовательность m ), которая выбирается на выходе 7-^-й-й ступени сдвигового регистра 9-^-й-й ступени. Все спутники ГЛОНАСС используют один и тот же код дальности PR и отличаются разными несущими частотами. Длина последовательности составляет 511, а битрейт — 511 килобит в секунду, поэтому она повторяется каждую 1 миллисекунду. Генерирующий полином регистра сдвига 9-й ступени равен

. После сложения по модулю 2 с кодом дальности PR навигационное сообщение модулируется на разные частоты с помощью двоичной фазовой манипуляции.ГЛОНАСС — это система множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA), и спутники различаются по разным несущим частотам. Навигационные сигналы, передаваемые спутником ГЛОНАСС, имеют две несущие частоты L1 и L2, где — номер частоты спутника. Диапазон составляет , что может обеспечить 14 различных несущих частот. Приемник на Земле не может принимать сигналы, поступающие от спутников, находящихся в противоположных точках плоскости орбиты (антиподах), поэтому два спутника могут передавать навигационные радиосигналы на равных частотах [31].То есть 14 частот могут поддерживать использование 28 спутников.

Явление многолучевого распространения неизбежно в системе беспроводной связи из-за отражения или преломления радиосигнала [32, 33]. Терминал ГЛОНАСС принимает спутниковый сигнал двумя и более путями, включая составляющую прямой видимости. Помехи из-за многолучевости являются важным источником ошибок в навигационной системе, что может привести к ошибке определения местоположения из-за смещенных измерений дальности.В этой статье мы даем модель сигнала ГЛОНАСС, учитывающую многолучевость; однако, как смягчить многолучевость, выходит за рамки этой статьи.

В приемнике k -й сигнал промежуточной частоты ГЛОНАСС в диапазоне L1 может быть выражен как (диапазон L1 обсуждается только в данной статье) где – номер многолучевости, – амплитуда многолучевого сигнала, – PR спутника ГЛОНАСС код дальности и является навигационным сообщением. После преобразования с понижением частоты – промежуточная частота (ПЧ) k -го спутника, – доплеровский сдвиг частоты, – фаза несущей, – шумовые помехи.

Алгоритм последовательного сбора данных — это часто используемый метод сбора сигналов с расширенным спектром для ГЛОНАСС или GPS [34, 35]. Метод основан на умножении входящего сигнала и локально генерируемого опорного сигнала, который представляет собой дальномерный код с фазовой задержкой и доплеровским сдвигом частоты несущих сигналов. Код ранжирования PR имеет определенную фазу кода, от 0 до 510 чипов. Входящий сигнал умножается на этот локально сгенерированный код дальности PR. После умножения на код дальности PR входящий сигнал умножается на локально сгенерированный сигнал несущей. Поскольку фаза входящего сигнала неизвестна, входящий сигнал необходимо умножить на синфазный ( I ) и квадратурный ( Q ) сигналы. Два продукта интегрируются в течение периода действия кода ранжирования PR, окончательно возводятся в квадрат и добавляются. Выход превышает предопределенный порог, если задержка кода дальности PR и доплеровская частота соответствуют сигналу. Приемник делает вывод, что в зоне прямой видимости находится спутник ГЛОНАСС. Метод обнаружения с последовательным поиском имеет два различных цикла сканирования: сканирование фазы кода дальности PR по всем 511 различным фазам кода и сканирование частоты по всем возможным несущим частотам кГц с шагом поиска 500 Гц для высокодинамического приемника.В этом случае общее количество операций внутреннего продукта для одного спутника составляет очень большое количество комбинаций для всей навигационной системы. Эта утомительная рутина поиска является основным недостатком метода приобретения.

4. Прием сигналов ГЛОНАСС на основе КС и ММВ

Предложен новый метод приема сигналов ГЛОНАСС на основе КС и ММВ. Разреженный словарь, соответствующий спутнику, создается в соответствии с кодом дальности PR спутника и промежуточной частотой.Спутниковый сигнал сначала измеряется той же случайной матрицей, которая сильно сжата. Затем алгоритм реконструкции MMV используется для обнаружения спутника. Новый метод сбора данных в основном состоит из двух частей: разреженного словаря и алгоритма реконструкции.

4.1. Разреженный словарь спутникового сигнала ГЛОНАСС

Сигнал ГЛОНАСС может быть упрощен, как в навигационных данных, без учета многолучевости и шума. Предпосылкой применения компрессионного зондирования является разреженность, поэтому сигнал должен быть представлен разреженно [36].Сигнал является неразреженным на основе общего преобразования, например дискретного косинусного преобразования (DCT), быстрого преобразования Фурье (FFT) и дискретного вейвлет-преобразования (DWT). Должен быть разработан разреженный словарь на основе признака сигнала. — код дальности PR, который представляет собой ортогональную последовательность, а косинусоидальный сигнал является разреженным на основе преобразования Фурье. Для кода ранжирования PR равно 1, когда . То же самое и с косинусоидальным сигналом, если , который является разреженным сигналом. Все спутники ГЛОНАСС используют один и тот же код дальности PR, поэтому разреженный словарь сигнала спутника k th может быть выражен как где – фазовая задержка дальномерного кода PR, – частота с шагом , обозначает k th спутниковый сигнал IF, и является произведением Кронекера.Положение разреженного значения соответствует фазе кода дальности PR и доплеровской частоте.

Длина кода дальности PR составляет 511, поэтому спутниковый сигнал может иметь 511 различных фаз кода. Для высокодинамического приемника доплеровский диапазон частот с шагом поиска 500 Гц, то есть имеется 41 частота. Произведение Кронекера фазовой задержки кода и развертки по частоте равно . Если длина сигнала ГЛОНАСС равна , то размерность словаря равна . Согласно словарю разреженных спутников k th, сигнал k th ГЛОНАСС может быть разреженно представлен как где разреженный сигнал, если спутник k th ГЛОНАСС находится в поле зрения.

Гистограмма спутника ГЛОНАСС при различных базах преобразования показана на рисунке 1. Промежуточная частота приемника 5,5 МГц, поэтому частота спутникового сигнала . Отношение сигнал/шум (SNR) составляет −20 дБ, а шум представляет собой аддитивный белый гауссовский шум, который добавляется с использованием функции MATLAB «awgn». Симуляционный сигнал имеет два пути, а амплитуда многолучевого сигнала составляет половину сигнала прямой видимости. Фаза кода дальности PR и доплеровская частота задаются случайным образом. Период кода дальности ГЛОНАСС PR составляет 1 мс, поэтому выбранный экспериментальный размер сигнала составляет 1 мс с частотой дискретизации 40 МГц.В эксперименте в качестве функции анализа выбран вейвлет «хаара». Результаты разреженного представления такие же, основанные на других функциях вейвлета. Из гистограммы видно, что сигнал неразреженный и не может быть представлен разреженно в словарях DCT, FFT и DWT. Большинство значений ниже нормализованного 0,1 на основе разработанного разреженного словаря этой статьи. Сигнал ГЛОНАСС может быть представлен разреженно, поскольку все значения ниже 0,1 считаются шумом, который можно установить равным 0.

4.2. Получение сигнала ГЛОНАСС на основе CS и MMV
Разреженность является необходимым условием для CS. Сигнал ГЛОНАСС является разреженным сигналом на основе разреженного словаря, поэтому CS можно использовать для сжатия и восстановления сигнала. На спутнике сигнал, передаваемый спутником, является чистым сигналом, не загрязненным шумом. Но в приемнике входящий сигнал загрязнен шумом и многолучевыми помехами. Согласно теории КС, загрязненный сигнал ГЛОНАСС может быть сжат случайной матрицей, которая сначала провела ортогонализацию между произвольными векторами-столбцами, после чего был получен сжатый сигнал: но период кода дальности PR составляет 1 мс.Это означает, что в одном навигационном сообщении имеется 10 повторений кода дальности PR. Если спутниковые сигналы воспринимаются каждую миллисекунду, то MMV можно выразить в виде матрицы: где — матрица сигналов, а — матрица шума.
Разреженный сигнал можно получить из формулы (3) по алгоритму реконструкции ММВ. Но получение сигнала ГЛОНАСС отличается от проблемы восстановления разреженного сигнала. Цель реконструкции сигнала CS состоит в том, чтобы точно восстановить значение разреженного сигнала и положение.При сборе сигнала ГЛОНАСС интересует только положение самого большого разреженного значения. Соответствующая фаза кода дальности PR и доплеровская частота могут быть получены из местоположения. Во-вторых, размерность спутникового разреженного словаря велика, поэтому некоторые классические алгоритмы реконструкции, имеющие обратную операцию, непригодны для приема сигнала ГЛОНАСС. В данной работе для захвата сигнала ГЛОНАСС используется жадный алгоритм.
Жадный алгоритм — это успешный метод реконструкции разреженного сигнала, который выполняет исчерпывающую итерацию для уменьшения остаточной ошибки путем обновления атома оптимального словаря [37].На итерации выбирается один атом (один столбец матрицы зондирования) для однократного добавления к набору опор для максимального уменьшения остаточной ошибки. Алгоритм завершается, когда количество итераций превышает заданное значение или ошибка падает ниже заданного порога. В семействе жадных алгоритмов доступно множество вариантов, которые надеются предложить улучшения либо по сложности, либо по точности. Преследование ортогонального сопоставления (OMP) может дать хороший эффект реконструкции, который более известен, чем другие жадные алгоритмы [38].OMPMMV [25] представляет собой успешный алгоритм реконструкции разреженных сигналов MMV. Алгоритм нуждается в некоторых доработках для получения сигнала ММВ ГЛОНАСС [14]. Код дальности PR представляет собой ортогональную последовательность, которая может упростить обновление остаточной ошибки, и ошибка не подходит в качестве условия завершения, поскольку сигнал ГЛОНАСС имеет сильный шум. Более важная причина заключается в том, что при сборе сигнала ГЛОНАСС больше интересует положение разреженного значения, чем само разреженное значение.Принимая это во внимание, предлагается улучшенный жадный алгоритм сбора данных MMV для сбора сигналов ГЛОНАСС.
Новый алгоритм имеет некоторое сходство с жадным алгоритмом. Внутренний продукт остаточной ошибки с матрицей датчиков идентичен жадному алгоритму на шаге итерации 1. Но есть некоторые отличия. Во-первых, код ранжирования PR представляет собой ортогональную последовательность, поэтому для обновления остаточной ошибки выбирается максимальное значение скалярного произведения, которое требует вычисления методом наименьших квадратов в алгоритме OMP.Во-вторых, остаточная ошибка не подходит в качестве условия остановки итерации, поскольку ОСШ сигнала ГЛОНАСС может ухудшиться до -20 дБ или хуже. В жадном алгоритме сбора условием оценки является полная итерация. Конкретный разреженный словарь предназначен для одного спутника один раз, поэтому разреженность для словаря в теории равна 1. Для улучшения результата общее количество итераций установлено равным . Наконец, целью сбора данных является оценка грубой фазы кода дальности PR и доплеровской частоты спутникового сигнала, но не восстановление разреженного сигнала. Конечным результатом алгоритма обнаружения является захват спутника или нет (алгоритм 1).
Вход : разреженный словарь , данные измерений , общее время итерации , пороговый коэффициент ;
Исходный : остаточная ошибка , разреженное решение , опорный набор и ;
Итерация: (1) Выполните операцию внутреннего произведения остаточной ошибки и матрицы восприятия в соответствии с , где j ^th столбец; (2) Найдите максимальное значение внутреннего продукта, добавьте индекс максимума в набор поддержки и добавить максимальное значение внутреннего продукта в соответствующую позицию разреженного сигнала; (3) обновить остаточную ошибку; (4), если , остановить итерацию и перейти к шагу 5.В противном случае перейдите к шагу 1; (5) Оценка: если и является вторым максимальным разреженным значением, сбор завершен и перейдите к выходу 1. В противном случае перейдите к выходу 2;
Output1 : успешно захватить спутник и вывести соответствующий индекс положения из словаря;
Выход2 : в зоне прямой видимости нет спутника.
5. Эксперименты по численному моделированию
Реализация нового алгоритма сбора данных показана на рисунке 2.Входящий сигнал ГЛОНАСС зашумлен. Сигнал ГЛОНАСС сжимается матрицей, представляющей собой нормализованную ортогональную случайную матрицу. MMV получается путем перекомпоновки сжатого сигнала. В приемнике создается спутниковый словарь для получения. Модуль кода дальности PR генерирует код расширения спектра для всех спутников. Модуль локальных колебаний генерирует несущую. Существует версия со сдвигом по фазе на 90°, поскольку фаза сигнала ГЛОНАСС неизвестна [39].Разные спутники ГЛОНАСС имеют разные промежуточные частоты. Модуль словаря должен настроить промежуточную частоту гетеродина в соответствии с номером спутника. Моделирование и анализ нового метода с помощью MATLAB приведены в следующих разделах.

5.1. Сбор данных MMV при различном уровне шума и коэффициенте сжатия
Шум и коэффициент сжатия являются основными причинами, влияющими на эффект сбора данных MMV. В этом эксперименте анализируется влияние шума и коэффициента сжатия при различных размерах MMV.Для удобства обсуждения определим коэффициент сжатия (CR) как где и – длина сигнала ГЛОНАСС и сжатых данных соответственно. Степень сжатия интуитивно описывает отношение сжатого сигнала к исходному сигналу.
Для численного моделирования выбирается третий спутник ГЛОНАСС (выбранный случайным образом) в диапазоне L1. ПЧ составляет 5,5 МГц после преобразования с понижением частоты, поэтому ПЧ третьего спутника составляет МГц. Частота дискретизации установлена на 40 МГц.Времени для передачи полного кода дальности PR требуется 1 мс, поэтому длина 1-мс сигнала ГЛОНАСС составляет 40000. Входящий сигнал имеет два пути, а амплитуда многолучевого сигнала установлена на половину составляющей прямой видимости. . Чтобы уменьшить объем моделирования без потери общности, мы предполагаем, что статистическая модель задержки и доплеровской частоты распределена равномерно. Диапазон задержки кода дальности PR составляет 0–255 кодов; а доплеровский частотный диапазон составляет кГц. Чтобы повысить эффективность сбора данных, словарь сбора фазы и частоты кода дальности PR устанавливается равным половине элементарного сигнала и 500 Гц соответственно.Произведение Кронекера фазы кода и частоты равно , что является точкой абсцисс. Шум представляет собой аддитивный белый гауссовский шум (AWGN), добавленный функцией MATLAB «awgn». SNR устанавливается на -15 дБ, -20 дБ и -25 дБ соответственно, а CR устанавливается на 0,6, 0,4 и 0,2. Комбинации SNR и CR имеют 9 случаев при одной и той же размерности MMV. Время итерации установлено равным 5.
Целью этого эксперимента является анализ влияния шума и коэффициента сжатия при различных размерах сигнала MMV L = 1, 5 и 10.Приобретение MMV вырождается в проблему SMV, когда . Чтобы сохранить страницу, результаты сбора MMV при −20 дБ и −25 дБ показаны на рисунке 3. Результаты лучше при −15 дБ и CR 0,6, которые показаны в блоге автора. Два красных стержня — правильное положение ГЛОНАСС-компоненты прямой видимости и многолучевости. Из рисунка видно, что новый алгоритм может успешно захватывать сигнал ГЛОНАСС на уровне −20 дБ и −25 дБ при различных размерах MMV. MMV предоставляет более релевантную разреженную информацию о строках, а экспериментальные результаты лучше, когда .При -25 дБ новый алгоритм все еще может принимать спутниковый сигнал, кроме многолучевого. Это моделирование показывает, что обнаружение сигнала ГЛОНАСС на основе CS и MMV осуществимо, а CR составляет 0,4 или 0,2 с пороговым коэффициентом, подходящим для обнаружения.
5.2. Анализ вероятности захвата
В модели MMV сбор сигнала ГЛОНАСС на основе CS в основном зависит от шума, коэффициента сжатия и размерности сигнала MMV. В этом эксперименте анализируется влияние этих трех факторов на производительность сбора данных.Для численного моделирования выбирается спутник ГЛОНАСС (который выбирается случайным образом) в диапазоне L1. Центральная частота составляет 5,5 МГц после преобразования с понижением частоты, поэтому ПЧ спутника составляет МГц. Частота дискретизации установлена на 30 МГц. Амплитуда многолучевого сигнала устанавливается равной половине прямого сигнала, а фаза дальности PR и доплеровская частота распределяются равномерно. Диапазон шума составляет от −40 дБ до −10 дБ при различных размерностях сигнала MMV. Эксперимент по сбору данных повторяется 200 раз для каждой размерности сигнала SNR и MMV.CR устанавливается равным 0,4 и 0,2, а пороговый коэффициент .
Вероятности обнаружения показаны на рисунках 4(a) и 4(b) с CR = 0,4 и CR = 0,2 соответственно. Время передачи навигационных данных составляет 10 мс после меандрового кодирования, а данные имеют 10 циклов PR-кодов дальности, поэтому максимальная размерность сигнала MMV равна 10. Размерность экспериментального вектора установлена равной . Из рисунков видно, что вероятность приобретения низка, когда размерность MMV равна 1, и вероятность значительно возрастает, когда размерность MMV увеличивается до 4.Вероятности сбора данных близки к классическому методу последовательного сбора данных, когда размерность становится равной 10. Эксперименты заключают, что MMV предоставляет более релевантную информацию между строками и повышает производительность сбора данных.
5.3. Получение реального сигнала ГЛОНАСС
Реальная среда очень сложна, терминал одновременно принимает сигналы нескольких спутников, которые могут мешать друг другу, а шум представляет собой не только аддитивный белый гауссовский шум.В этом эксперименте мы выбрали реальный сигнал ГЛОНАСС для тестирования алгоритма MMV, и сигнал был собран 6 июля 2017 года приемником UTREK310 в Нанкинском университете аэронавтики и астронавтики.
Приемник UTREK310 представляет собой двухканальную систему сбора сигналов ГЛОНАСС и GPS с соответствующим программным приемником SDRG310. Передний конец радиочастоты (RF) приемника фильтрует и усиливает сигнал. Затем сигнал ГЛОНАСС сохраняется на компьютере после преобразователя с понижением частоты и аналого-цифрового преобразователя.ПЧ собранного сигнала ГЛОНАСС составляет 4,5 МГц, а частота дискретизации — 20 МГц. Все спутники в зоне прямой видимости показаны на рисунке 5, который расположен от большего к меньшему в соответствии с интенсивностью значения корреляции последовательного сбора данных. То есть интенсивность спутникового сигнала самая слабая. Группировка спутников и результаты сбора данных показаны на рисунках 5(a) и 5(b).
В этом эксперименте для моделирования используется сигнал ГЛОНАСС длительностью 10 мс, а сигналы GPS удаляются для уменьшения помех при сборе данных.Диапазона поиска доплеровской частоты кГц достаточно, поскольку приемник статичен. Фаза кода диапазона PR составляет коды 0–510. Шаг поиска составляет 500 Гц и половинный код соответственно, поэтому комбинация фазы кода и развертки по частоте равна . В соответствии с результатами экспериментов 1 и 2 целесообразно установить CR равным 0,4 для высокой степени сжатия. Все шесть спутников в зоне прямой видимости могут быть успешно захвачены. На рисунках 6(a), 6(b) и 6(c) показаны только результаты захвата спутника с, поскольку сигнал спутника самый слабый, а результаты захвата других пяти спутников лучше.В алгоритме обнаружения MMV порог оценки установлен на 2 для шести спутников, но это значение не подходит для самых слабых спутников, когда размерность сигнала MMV, поскольку второе максимальное нормализованное значение больше 0,5.
Для приемника захват является процессом слепого поиска. Приемник не знает, какие спутники находятся в зоне прямой видимости. Другими словами, алгоритм обнаружения должен искать все возможные спутники. Новый алгоритм должен установить разреженный словарь всех спутников по очереди.В записываемом сигнале отсутствуют спутники и т.п. Взяв, к примеру, спутник, результаты захвата записанного сигнала на основе разреженного словаря спутника с показаны на рисунках 7(a), 7(b) и 7(c) соответственно. Мы можем обнаружить, что все эти значения очень близки друг к другу. По порогу суждения можно сделать вывод об отсутствии спутника в зоне прямой видимости.
6. Выводы
В данной статье мы предложили новый метод получения разреженных сигналов ГЛОНАСС на основе CS и MMV.Новый разреженный словарь предназначен для представления сигнала ГЛОНАСС, а для получения используется усовершенствованный алгоритм разреженной реконструкции MMV. Большое количество результатов моделирования показывает, что новый метод может эффективно получать смоделированные или реальные сигналы ГЛОНАСС при высокой степени сжатия и условиях низкого отношения сигнал-шум с большим размером столбца MMV. Новый метод может значительно снизить частоту дискретизации и потери энергии при обработке сигналов и имеет важные перспективы применения, такие как маловысотные самолеты с меньшим шумом и помехами, а также определение местоположения и мониторинг полевых животных, которым необходимо записывать данные ГЛОНАСС в течение длительного времени.Характеристики сбора данных нового алгоритма не идеальны при более низком ОСШ, которые можно улучшить, применяя методы из ссылки [40], которые успешно работают при низком ОСШ. Наша исследовательская группа будет продолжать изучать, как улучшить эффект приобретения этого метода.
Доступность данных
Все экспериментальные данные можно загрузить с сетевого диска: «https://pan.baidu.com/s/1v3uNVXDFa_s31vu0XMfsPQ» с ключевым словом: «1234». (1) Данные [Рисунок 1.mat], использованные для подтверждения результатов этого исследования, показаны на рисунке 1.(2) Данные [Рисунок 3.rar], использованные для подтверждения результатов этого исследования, показаны на рисунках 3(a)–3(l)). (3) Данные [Рисунок 4.rar], использованные для подтверждения результатов этого исследования, показаны на рисунках 4(a) и 4(b). (4) Данные [real_signal.mat], использованные для подтверждения результатов этого исследования, показаны на рисунках 5 и 6.
Конфликты интересов
бумага.
Благодарности
Это исследование было частично профинансировано Специальной программой развития крупного научного оборудования Китая, грант №. 2013YQ200607, Крупные проекты Фонда естественных наук университетов провинции Аньхой, грант №. KJ2019ZD35 и Национального фонда естественных наук Китая, грант №. 11573001.
Точность модульного GPS/ГЛОНАСС приемника
Название
Точность модульного приемника GPS/ГЛОНАСС
Другие заголовки
Технический отчет Научно-исследовательского института природных ресурсов
Издатель
Университет Миннесоты, Дулут,
Аннотация
Одним из основных факторов, влияющих на точность определения местоположения GPS, является тип используемого приемника GPS.Как правило, более дорогие приемники (например, приемники картографического или геодезического класса) обеспечивают лучшую точность, и пользователи GPS должны сбалансировать стоимость приемника GPS с точностью определения местоположения при выборе приемника для использования. Приложения GPS часто требуют использования приемников GPS в далеко не идеальных условиях, в то время как производители GPS часто сообщают о характеристиках точности, которые можно ожидать в идеальных условиях. Полог леса снижает точность GPS, мешая передаче сигнала между спутниками GPS и приемником GPS и вызывая многолучевые ошибки.Когда приемники GPS должны использоваться в лесных условиях и должны соблюдаться пороговые значения точности, важно проводить испытания точности в лесных условиях, а не полагаться на характеристики точности, предоставленные производителем. Мы проверили точность SXBlue II + GNSS, модульного GPS-приемника картографического класса, под кронами леса на северо-востоке Миннесоты. Мы оценили кумулятивную точность, чтобы оценить взаимосвязь между периодом сбора и точностью. Испытательные участки GPS охватывали различные условия навеса.Мы сравнили точность на разных участках, чтобы определить, как закрытие купола влияет на точность определения местоположения. Наконец, мы сравнили апостериорные методы для оценки точности на основе характеристик участков и полученных GPS-фиксаций. Приемник SXBlue II + GNSS обычно обеспечивает метровую или субметровую точность даже под пологом леса. Максимальная точность достигалась через 10-30 минут. Точность была ниже на участках с более высокими значениями смыкания полога. На участках с закрытостью кроны >65% максимальная точность снижалась до 1.5 м. Апостериорная фильтрация для удаления выбросов не улучшила точность. Между 50% CEP, мерой точности определения местоположения, и достоверностью была сильная положительная связь, что позволяет предположить, что 50% CEP можно использовать для постфактум оценки точности. Наши результаты показывают, что SXBlue II + GNSS обеспечивает достаточную точность для широкого спектра приложений, включая те, которые требуют определения местоположения GPS в лесных условиях.
Серия
/Номер отчета Технический отчет
NRRI; NRRI/TR-2018/28
Описание
Номер отчета: NRRI/TR-2018/28, выпуск 1.0, Университет Миннесоты, Дулут, Научно-исследовательский институт природных ресурсов.
Информация о финансировании
Научно-исследовательский институт природных ресурсов; Министерство природных ресурсов Миннесоты; Миннесотский трастовый фонд окружающей среды и природных ресурсов
Рекомендуемое цитирование
Джойс, Майкл; Моэн, Рональд.
No related posts.