RU2645875C1 - Method of increasing of navigation parameters differential correction accuracy in a long-wave positioning system - Google Patents
Method of increasing of navigation parameters differential correction accuracy in a long-wave positioning system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2645875C1 RU2645875C1 RU2017101042A RU2017101042A RU2645875C1 RU 2645875 C1 RU2645875 C1 RU 2645875C1 RU 2017101042 A RU2017101042 A RU 2017101042A RU 2017101042 A RU2017101042 A RU 2017101042A RU 2645875 C1 RU2645875 C1 RU 2645875C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- navigation
- distances
- user
- stations
- receiver
- Prior art date
Links
- 238000012937 correction Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000005436 troposphere Substances 0.000 description 9
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для повышения точности определения координат подвижных объектов с помощью аппаратуры длинноволновых радионавигационных систем.The invention relates to radio engineering and can be used to improve the accuracy of determining the coordinates of moving objects using the equipment of long-wave radio navigation systems.
Местоположение навигационного приемника пользователя в длинноволновом диапазоне радиоволн оценивается по измеренным расстояниям от навигационного приемника до навигационных станций с помощью различных навигационных систем, включая Loran-C, Чайка, Марс-75 и др.The location of the user's navigation receiver in the long-wave range of radio waves is estimated from the measured distances from the navigation receiver to the navigation stations using various navigation systems, including Loran-C, Chaika, Mars-75, etc.
Из-за различных условий распространения радиоволн при оценке расстояний возникают погрешности, связанные с наличием задержек сигналов, порождаемых изменением скорости распространения радиоволн над земной поверхностью.Due to the different propagation conditions of the radio waves in the estimation of distances, errors arise due to the presence of signal delays caused by a change in the propagation velocity of the radio waves above the earth's surface.
Радиоволны длинноволнового (ДВ) диапазона распространяются в нижних слоях атмосферы - тропосфере. В тропосфере скорость распространения радиоволн равна [1]Long-wave (DW) radio waves propagate in the lower atmosphere — the troposphere. In the troposphere, the propagation velocity of radio waves is [1]
где с=299694 м/с - скорость в вакууме, n - коэффициент преломления атмосферы. Коэффициент n для радиоволн зависит от метеоусловий и может быть вычислен по формуле Смита и Вейнтрауба: [2, 3]where c = 299694 m / s is the speed in vacuum, n is the refractive index of the atmosphere. The coefficient n for radio waves depends on weather conditions and can be calculated by the formula of Smith and Weintraub: [2, 3]
(n-1)106=A(P+B),(n-1) 10 6 = A (P + B),
гдеWhere
A=77.6/Т; В=4810е/T; T=273.2+t°C;A = 77.6 / T; B = 4810e / T; T = 273.2 + t ° C;
P - атмосферное давление в миллибарах;P is the atmospheric pressure in millibars;
e - давление водяных паров (влажность) в миллибарах.e is the vapor pressure (humidity) in millibars.
Из-за уменьшения скорости распространения возникают задержки сигналов, вносящие ошибки в измеряемые расстояния между навигационными станциями и навигационным приемником пользователя навигационных сигналов, что ухудшает оценку местоположения навигационного приемника пользователя.Due to a decrease in the propagation speed, signal delays occur, introducing errors into the measured distances between the navigation stations and the navigation receiver of the navigation signals user, which worsens the location estimate of the navigation receiver of the user.
Поскольку расстояния между навигационными станциями и навигационным приемником пользователя составляют сотни километров, то невозможно оценить атмосферное давление, температуру и влажность водяных паров, а это приводит к ошибке в оценке коэффициента преломления по этим параметрам и как результат к ошибке измеренных расстояний.Since the distances between the navigation stations and the user's navigation receiver are hundreds of kilometers, it is impossible to estimate the atmospheric pressure, temperature and humidity of water vapor, and this leads to an error in estimating the refractive index from these parameters and, as a result, to an error in the measured distances.
Существует способ уменьшения погрешностей в измерении расстояний от навигационных станций до ЛДПС и навигационного приемника пользователя за счет использования дифференциального режима [4]. Дифференциальный режим основан на том, что любые два близко расположенных приемника испытывают одни и те же атмосферные воздействия. В этом режиме используют локальную дифференциальную подстанцию с известными координатами, находящуюся на расстоянии в несколько десятков километров от приемника.There is a way to reduce errors in measuring distances from navigation stations to the LDPS and the user's navigation receiver by using the differential mode [4]. Differential mode is based on the fact that any two closely located receivers experience the same atmospheric effects. In this mode, use a local differential substation with known coordinates, located at a distance of several tens of kilometers from the receiver.
Поправки, связанные с изменением скорости распространения, измеряют в виде разностей между фактическими расстояниями Rфлi (i=1, 2, …, K) от ЛДПС до НСi и измеренными расстояниями Rилi Corrections associated with a change in the propagation velocity are measured in the form of differences between the actual distances R fli (i = 1, 2, ..., K) from LDPS to NS i and the measured distances R ili
Эти поправки передаются на приемник потребителя, который учитывает их при оценке расстояний. Одновременно в приемнике проводят измерения расстояний Rипi (i=1, 2, …, K) до НСi с учетом атмосферных явлений. Затем определяют скорректированные расстоянияThese corrections are transmitted to the consumer receiver, which takes them into account when estimating distances. At the same time, the receiver measures the distances R ipi (i = 1, 2, ..., K) to the HC i taking into account atmospheric phenomena. The adjusted distances are then determined.
Таким образом, посредством применения дифференциального режима могут быть устранены задержки прохождения сигнала в тропосфере.Thus, by applying the differential mode, signal transmission delays in the troposphere can be eliminated.
Недостатком данного способа является то, что поправки ΔRлi рассчитываются для расстояний между ЛДПС и НСi, в то время как между навигационным приемником пользователя и НСi существуют другие расстояния, из-за этого поправки будут иметь погрешности.The disadvantage of this method is that the corrections ΔR li are calculated for the distances between the LDPS and NS i , while there are other distances between the navigation receiver of the user and NS i , because of this, the corrections will have errors.
Целью изобретения является устранение имеющейся погрешности в оценке расстояний и повышения точности определения координат навигационного приемника пользователя.The aim of the invention is to eliminate the existing error in the estimation of distances and improve the accuracy of determining the coordinates of the navigation receiver of the user.
Поставленная цель достигается с помощью вычисления коэффициентов преломления тропосферы ni, (i=1, 2, …, K) через фактические Rфлi и измеренные Rилi расстояния между ЛДПС и НСi This goal is achieved by calculating the refractive indices of the troposphere n i , (i = 1, 2, ..., K) through the actual R fli and the measured R ili distances between the LDPS and NS i
которые обеспечивают получение скорректированных расстояний Rспi между навигационными станциями и навигационным приемником пользователяwhich provide corrected distances R spi between the navigation stations and the navigation receiver of the user
Сущность изобретения поясняется рисунком.The invention is illustrated in the figure.
На фиг. 1 показана схема расположения навигационных станций, ЛДПС и судна с навигационным приемником пользователя, на фиг. 2 показана таблица исходных данных для моделирования, на фиг. 3 показана таблица результатов коррекции существующих алгоритмов, на фиг. 4 показана таблица результатов коррекции предложенным алгоритмом.In FIG. 1 shows a layout of the navigation stations, the LDPS and the vessel with the user's navigation receiver, FIG. 2 shows a table of input data for modeling; FIG. 3 shows a table of correction results for existing algorithms; FIG. 4 shows a table of correction results by the proposed algorithm.
Способ повышения точности дифференциальной коррекции навигационных параметров в длинноволновой системе определения местоположения осуществляется следующим образом. Навигационные станции 1 (HC1, НC2, НC3, …, НСK) передают навигационные сигналы, которые принимают ЛДПС 2 и навигационный приемник потребителя 3.A method of improving the accuracy of differential correction of navigation parameters in the long-wavelength positioning system is as follows. Navigation stations 1 (HC 1 , HC 2 , HC 3 , ..., HC K ) transmit the navigation signals that receive
ЛДПС 2 принимает навигационный сигнал от навигационных станций 1 и проводит измерения расстояний Rипi (i=1, 2, …, K) до каждой навигационной станции 1 и после чего производит вычисления коэффициентов преломления тропосферы ni, (i=1, 2, …, K) через фактические Rфлi и измеренные Rилi расстояния между ЛДПС 2 и навигационными станциями 1 по формуле (4)
ni=Rилi/Rфлi, (i=1, 2, …, K).n i = R il / R fli , (i = 1, 2, ..., K).
Рассчитанные коэффициенты преломления тропосферы ni передаются в навигационный приемник пользователя 3.The calculated refractive indices of the troposphere n i are transmitted to the navigation receiver of
Навигационный приемник пользователя 3 измеряет расстояния до навигационных станций 1 и производит расчет скорректированных расстояний Rспi до этих навигационных станций путем деления каждого измеренного расстояния Rипi от навигационных станций 1 до навигационного приемника пользователя 4 на коэффициент преломления тропосферы ni по формуле (5)
Rспi=Rипi/ni.R spi = R ipi / n i .
Рассмотрим пример моделирования существующего и предлагаемого алгоритмов дифференциальной коррекции с расположением объектов в соответствии с Фиг. 1. При этом учтем, что по земному шару приземные значения коэффициента преломления (n-1)106 находятся в пределах 240-400, а приведенные на уровень моря - 290-390 единиц [5].Consider an example of modeling the existing and proposed differential correction algorithms with the location of objects in accordance with FIG. 1. At the same time, we take into account that the surface values of the refractive index (n-1) 10 6 over the globe are in the range of 240-400, and those brought to sea level are 290-390 units [5].
В Таблице 1 в качестве исходных данных для примера приведены координаты четырех навигационных станций 1, объекта с навигационным приемником пользователя 3, ЛДПС 2 и исходные показатели преломления (n-1)106 тропосферы на трассах от навигационных станций 1 до ЛДПС 2 и навигационного приемника пользователя 3.In Table 1, as an example, the coordinates of four
Фактические расстояния между навигационными станциями 1 и ЛДПС 2, а также между навигационными станциями 1 и навигационным приемником пользователя рассчитаем соответственно по формуламThe actual distances between the
где xi, yi, i=1, 2, …, K - координаты навигационных станций 1, xл, yл - координаты ЛДПС 2, xп, yп - координаты навигационного приемника пользователя 3.where x i , y i , i = 1, 2, ..., K are the coordinates of the
Измеренные расстояния между навигационными станциями 1 и ЛДПС 2, а также между навигационными станциями 1 и навигационным приемником пользователя 3 рассчитаем по формуламThe measured distances between the
Поправки в виде разностей между измеренными расстояниями Rфлi от ЛДПС 2 до четырех навигационных станций 1 и фактическими расстояниями Rилi равныCorrections in the form of differences between the measured distances R fli from
Эти поправки передаются на навигационный приемник пользователя 3, который учитывает их при коррекции расстояний в существующем методе дифференциальной коррекцииThese corrections are transmitted to the navigation receiver of
С учетом исходных данных, приведенных в Таблице 1, и результатов расчета в Таблице 2 представлены:Given the source data shown in Table 1, and the calculation results in Table 2 are presented:
- разности между измеренными и фактическими расстояниями от навигационных станций до ЛДПС, т.е. поправки, связанные с изменением скорости распространения радиоволн;- differences between the measured and actual distances from the navigation stations to the LDPS, i.e. corrections related to changes in the propagation velocity of radio waves;
- разности между измеренными и фактическими расстояниями от навигационных станций до приемника;- differences between the measured and actual distances from the navigation stations to the receiver;
- разности между скорректированными и фактическими расстояниями от навигационных станций до приемника, то есть погрешности коррекции.- differences between the corrected and actual distances from the navigation stations to the receiver, that is, correction errors.
Отметим, что расчеты проведены в предположении, что приемники ЛДПС 2 и пользователя 3 измеряют расстояния без погрешностей. То есть в данном численном эксперименте оцениваются только погрешности коррекции за счет различного местоположения ЛДПС 2 и навигационного приемника пользователя 3.Note that the calculations were performed under the assumption that the
Из результатов расчета видно, что в данном примере максимальная погрешность коррекции расстояний с помощью ЛДПС 2 существующим алгоритмом составляет 13.7 м.From the calculation results it can be seen that in this example, the maximum error in the correction of
Далее для тех же исходных данных получим результаты коррекции расстояний предлагаемым алгоритмом.Further, for the same initial data, we obtain the results of the correction of distances by the proposed algorithm.
Оценку коэффициентов преломления получим в соответствии с формулой (4)An estimate of the refractive indices will be obtained in accordance with formula (4)
ni=Rилi/Rфл, i=1, 2, …, K.n i = R or i / R fl , i = 1, 2, ..., K.
Скорректированные расстояния между навигационными станциями 1 и навигационным приемником пользователя найдем с помощью (5)The corrected distances between the
Rспi=Rипi/ni, i=1, 2, …, K.R spi = R ipi / n i , i = 1, 2, ..., K.
Результаты моделирования приведены в Таблице 3.The simulation results are shown in Table 3.
Из Таблицы 3 видно, что рассчитанные показатели преломления (n-1)106 на трассах между навигационными станциями 1 и ЛДПС 2 совпали с исходными, а погрешности коррекции равны нулю.From Table 3 it can be seen that the calculated refractive indices (n-1) 10 6 on the paths between the
То есть с учетом того, что среда прохождения радиоволн от навигационных станций 1 к ЛДПС 2 и навигационному приемнику пользователя 3 испытывает одни и те же атмосферные воздействия, предлагаемый алгоритм оценки расстояний с помощью локальной дифференциальной подстанции позволяет проводить более точные измерения расстояний между навигационными станциями 1 и навигационным приемником пользователя 3.That is, taking into account the fact that the medium of passage of radio waves from
Рассмотрены существующий и предлагаемый методы коррекции измерения расстояний между навигационными станциями 1 и навигационным приемником пользователя 2 с использованием локальной дифференциальной подстанции.The existing and proposed methods for correcting the measurement of distances between
В существующем методе корректирующие поправки для расстояний между навигационными станциями 1 и навигационным приемником пользователя 3 расчитываются как разности измеренных и фактических расстояний от ЛДПС 2 до навигационных станций 1. Однако из-за того, что между навигационным приемником пользователя 3 и навигационными станциями 1 существуют другие расстояния, эти поправки имеют погрешности.In the existing method, the correction corrections for the distances between the
В предложенном алгоритме по измеренным и фактическим расстояниям между ЛДПС 2 и навигационными станциями 1 рассчитываются показатели преломления среды распространения, используемые для коррекции измеренных расстояний от навигационного приемника пользователя 3 до навигационных станций 1.In the proposed algorithm, based on the measured and actual distances between the
Поскольку дифференциальный режим основан на том, что на среду распространения радиоволн от навигационных станций 1 до ЛДПС 2 и навигационного приемника пользователя 3 воздействуют одни и те же атмосферные явления, то предложенный способ коррекции дает более точные оценки расстояний.Since the differential mode is based on the fact that the same atmospheric phenomena act on the medium of radio waves propagation from
ЛитератураLiterature
1. Монаков А.А. Теоретические основы радиолокации / СПбГУАП. СПб.: 2002, 70 с.1. Monakov A.A. Theoretical Foundations of Radar / SPbGUAP. St. Petersburg: 2002, 70 p.
2. Бин Б.Р., Даттон Е.Д. Радиометеорология. Л.: Гидрометиздат, 1971. 362 с.2. Bean B.R., Dutton E.D. Radio meteorology. L .: Gidrometizdat, 1971.362 s.
3. Гуденко С.Ю. Влияние тропосферы на радиолокационное наблюдение объектов // Национальный университет «Одесская морская академия». Судовождение. 2016. Вып. 26. С. 84-92.3. Gudenko S.Yu. The influence of the troposphere on the radar observation of objects // National University "Odessa Maritime Academy". Navigation. 2016. Issue. 26.S. 84-92.
4. Антонович К.М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии. В 2 т. Т. 2. М.: ФГУП «Картгеоцентр», 2006. 360 с.4. Antonovich K.M. The use of satellite radio navigation systems in geodesy. In 2 t. T. 2. M .: FSUE “Kartgeocenter”, 2006. 360 s.
5. Серапинас Б.Б. Глобальные системы позиционирования. М.: ИКФ «Каталог», 2002. 106 с.5. Serapinas BB Global positioning systems. M .: IKF “Catalog”, 2002. 106 p.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017101042A RU2645875C1 (en) | 2017-01-11 | 2017-01-11 | Method of increasing of navigation parameters differential correction accuracy in a long-wave positioning system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017101042A RU2645875C1 (en) | 2017-01-11 | 2017-01-11 | Method of increasing of navigation parameters differential correction accuracy in a long-wave positioning system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2645875C1 true RU2645875C1 (en) | 2018-02-28 |
Family
ID=61568386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017101042A RU2645875C1 (en) | 2017-01-11 | 2017-01-11 | Method of increasing of navigation parameters differential correction accuracy in a long-wave positioning system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2645875C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112781593A (en) * | 2020-12-31 | 2021-05-11 | 西安理工大学 | Method for quickly establishing ASF prediction database of land-based long-wave navigation/time service system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2392635C2 (en) * | 2008-06-04 | 2010-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" | Method for detecting and determining coordinates of search object |
US7859464B2 (en) * | 2006-10-17 | 2010-12-28 | Ut-Battelle, Llc | Robust low-frequency spread-spectrum navigation system |
RU2465616C2 (en) * | 2006-12-14 | 2012-10-27 | Дзе Боинг Компани | Method and apparatus for trilateration using communication line forecasting within line of sight and route filtering within line of sight before measurement |
RU2494411C2 (en) * | 2002-10-17 | 2013-09-27 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Method and apparatus for improving accuracy of radar location using measurements |
-
2017
- 2017-01-11 RU RU2017101042A patent/RU2645875C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2494411C2 (en) * | 2002-10-17 | 2013-09-27 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Method and apparatus for improving accuracy of radar location using measurements |
US7859464B2 (en) * | 2006-10-17 | 2010-12-28 | Ut-Battelle, Llc | Robust low-frequency spread-spectrum navigation system |
RU2465616C2 (en) * | 2006-12-14 | 2012-10-27 | Дзе Боинг Компани | Method and apparatus for trilateration using communication line forecasting within line of sight and route filtering within line of sight before measurement |
RU2392635C2 (en) * | 2008-06-04 | 2010-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" | Method for detecting and determining coordinates of search object |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112781593A (en) * | 2020-12-31 | 2021-05-11 | 西安理工大学 | Method for quickly establishing ASF prediction database of land-based long-wave navigation/time service system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10012738B2 (en) | Positioning method and positioning apparatus using satellite positioning system | |
CN101295014B (en) | Distant-range high-precision real-time/fast positioning method and system based on GNSS | |
Yasyukevich et al. | Influence of GPS/GLONASS differential code biases on the determination accuracy of the absolute total electron content in the ionosphere | |
CN104199280B (en) | A kind of time synchronization error measuring method based on differential GPS | |
WO2009056363A1 (en) | Position determination with reference data outage | |
CN107222271B (en) | Long-wave ground wave time delay prediction method based on double-frequency/multi-frequency time delay difference measurement | |
TWI424183B (en) | Method for positioning and apparatus thereof | |
KR101700044B1 (en) | System and method for surveying 3-dimensional underwater topographic information using multiple gps receivers and echo sounder | |
JP4498399B2 (en) | Positioning system and positioning method | |
RU2649073C1 (en) | Method for determining coordinates of the underwater object by the hydroacoustic system of underwater navigation with an alignment beacon | |
KR20150132165A (en) | Techniques to Improve the Performance of a Fixed, Timing-Based Radio Positioning Network Using External Assistance Information | |
Eresmaa et al. | An observation operator for ground-based GPS slant delays | |
RU2645875C1 (en) | Method of increasing of navigation parameters differential correction accuracy in a long-wave positioning system | |
CN115061170A (en) | Short-distance large-altitude-difference environment network RTK method | |
JP2011163817A (en) | Positioning apparatus and program | |
Pahlevi et al. | Determination of gravimetric geoid model in Sulawesi–Indonesia | |
KR102469990B1 (en) | Enhanced loran system generating correction factors based upon satellite-derived data and related methods | |
CN109490828B (en) | Positioning method based on homologous baseline array | |
CN113589392B (en) | Method and system for verifying inversion accuracy of tri-frequency beacon TEC based on data simulation | |
Borowski et al. | The Best Robust Estimation Method to Determine Local Surface. | |
CN108919313A (en) | Utilize the GNSS doppler measurement generation method of optimum value derivative | |
KR20160020778A (en) | Apparatus and Method for correcting vector error to extend operational boundary of Ground Based Augmentation System | |
JP2014044056A (en) | Positioning device, positioning method, and positioning program | |
EP4165430A1 (en) | Characterizing height above terrain confidence | |
KR20130066873A (en) | Positioning system and method based on wireless communication apparatus comprising multiple antenna |