ПОДДЕРЖКА ПЕТЕЛЬ СЛЕЖЕНИЯ ЗА ФАЗОЙ В ПРИЕМНИКЕ СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ С ПОМОЩЬЮ ИЗМЕРЕНИЙ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Аннотация
Спутниковые радионавигационные системы позволяют оценивать вектор состояния
потребителя, включающий в себя координаты, скорость потребителя и время относи-
тельно системной шкалы. Требования к характеристикам данных систем постоянно рас-
тут, что делает необходимым усовершенствование используемых в них алгоритмов обра-
ботки радионавигационных сигналов. Одной из основных характеристик спутниковых ра-
дионавигационных систем является точность оценивания вектора состояния потребите-
ля. Улучшить эту характеристику позволяет наличие оценок фазы принимаемых радиона-
вигационных сигналов. В спутниковой радионавигационной системе ошибки оценок фазы в
петле слежения имеют две составляющие – динамическую и шумовую. Для компенсации
шумовой ошибки необходимо уменьшать эквивалентную шумовую полосу сглаживающего
фильтра петли слежения за фазой. Однако минимально возможная полоса сглаживающего
фильтра ограничена наличием динамики потребителя и качеством опорного генератора.
Вследствие чего, при наличии динамики потребителя, чувствительность и надежность
слежения за фазой ухудшается. Для компенсации динамической ошибки в петле слежения
за фазой можно использовать информацию от инерциальной навигационной системы.
Спутниковая радионавигационная система и инерциальная навигационная система обла-
дают взаимодополняющими характеристиками. Использование поддержки петель слеже-
ния за фазой от инерциальной навигационной системы позволяет повысить чувствитель-
ность и надежность ее работы при наличии динамики потребителя. Предполагается, что
при такой реализации чувствительность петель слежения за фазой будет ограничена
только нестабильностью опорного генератора и погрешностью инерциальных измерений.
Был разработан алгоритм поддержки петель слежения за фазой измерениями от инерци-
альной навигационной системы. Это привело к повышению чувствительности слежения за
фазой, что обеспечивает повышение характеристик точности и надежности работы
приемника спутниковой навигации. Проведено исследование разработанного алгоритма на
модели, использующей в качестве входных данных реальные измерения спутниковой и инер-
циальной навигационных систем. Разработанный алгоритм реализован в программном
обеспечении прототипа инерциально-спутниковой навигационной системы NV216C-IMU.
Проведены экспериментальные исследования в условиях автомобильной динамики на от-
крытой местности. Результаты исследований представлены в работе.
Литература
A.A., Fatkulin R.F., Shatilov A.Yu. GLONASS. Modernizatsiya i perspektivy razvitiya:
monografiya [GLONASS. Modernization and prospects of development: monograph], ed. by
A.I. Perova. Moscow: Radiotekhnika, 2020, 1072 p.
2. Shatilov A.Y., Nagin I.A. A Tightly-Coupled GNSS/IMU Integration Algorithm for Multi-
Purpose INS, 25th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of
Navigation: Proceedings ION GNSS. Nashville TN, 2012, pp. 867-873.
3. Salychev O.S. Applied Inertial Navigation: Problems and Solutions. Moscow: BMSTU Press, 2004.
4. Grewal M.S., Weill L.R., Andrews A.P. Global Positioning Systems, Inertial navigation, and
Integration. NewYork: A John Wiley & Sons, Inc. Publication, 2001, 392 p.
5. Oganesyan A.A. Razrabotka algoritmov glubokoy integratsii v inertsial'no-sputnikovykh
navigatsionnykh sistemakh perspektivnykh aviatsionnykh kompleksov frontovoy aviatsii:
diss. … kand. tekhn. nauk [Development of algorithms for deep integration in inertial-satellite
navigation systems of advanced aviation complexes of front-line aviation: cand. of eng. sc.
diss.]. Moscow, 2002.
6. Belavin O.V. Osnovy radionavigatsii: ucheb. posobie dlya vuzov [Fundamentals of radio navigation:
a textbook for universities]. 2 ed. Moscow: Sov. radio, 1977, 320 p.
7. Kharkevich A.A. Osnovy radiotekhniki [Fundamentals of radio engineering]. 3 ed. Moscow:
Fizmatlit, 2007, 512 p.
8. GLONASS. Interfeysnyy kontrol'nyy dokument. Obshchee opisanie sistemy s kodovym
razdeleniem signalov [GLONASS. Interface control document. General description of a system
with code separation of signals]. Revision 1.0. Moscow, 2016, 64 p. Available at:
http://russianspacesystems.ru/wpcontent/uploads/2016/08/ICD_GLONASS_rus_v5.1.pdf.
9. Pervachev S.V. Radioavtomatika: uchebnik dlya vuzov [Radio automation: textbook for universities].
Moscow: Radio i svyaz', 1982, 296 p.
10. Stepanov O.A. Osnovy teorii otsenivaniya s prilozheniyami k zadacham obrabotki navigatsionnoy
informatsii. Ch. 1. Vvedenie v teoriyu otsenivaniya [Fundamentals of estimation theory with applications
to navigation information processing tasks. Part 1. Introduction to estimation theory]. 2 ed.
Saint Petersburg: GNTS RF OAO «Kontsern «TSNII «Elektropribor», 2010, 509 p.
11. Perov A.I. Metody i algoritmy optimal'nogo priema signalov v apparature potrebiteley
sputnikovykh radionavigatsionnykh system [Methods and algorithms of optimal signal reception
in the equipment of consumers of satellite radio navigation systems]. Moscow:
Radiotekhnika, 2012, 240 p.
12. Roddy D. Satellite communications. Fourth ed. Publisher: McGraw-Hill, New York, 2006, 636 p.
13. Perov A.I., Shatilov A.Yu. Sintez kombinirovannogo algoritma kompleksirovaniya na
pervichnom i vtorichnom urovnyakh v inertsial'no-sputnikovoy sisteme navigatsii [Synthesis
of a combined algorithm of integration at the primary and secondary levels in an inertialsatellite
navigation system], Radiotekhnika [Radio Engineering], 2005, No. 7, pp. 4-14.
14. Shatilov A.Yu. Razrabotka metodov i algoritmov optimal'noy obrabotki signalov i informatsii v
inertsial'no-sputnikovykh sistemakh navigatsii: diss. … kand. tekhn. nauk [Development of
methods and algorithms for optimal signal and information processing in inertial satellite navigation
systems: cand. of eng. sc. diss.]. Moscow, 2007.
15. Kharisov V.N., Anikin A.L., Oganesyan A.A. Statisticheskiy analiz kharakteristik
pomekhoustoychivosti algoritma glubokoy integratsii priemnika sputnikovoy navigatsii i
inertsial'nykh datchikov [Statistical analysis of noise immunity characteristics of the algorithm
of deep integration of satellite navigation receiver and inertial sensors], Radiotekhnika [Radio
Engineering], 2005, No. 7, pp. 21-26.
16. Jovancevic A., Ganguly S. Real-Time Implementation of a Deeply Integrated GNSS-INS Architecture,
ION GNSS 18th International Meeting of the Satellite Division. Long Beach, CA,
2005, pp. 503-511.
17. Shatilov A.Yu., Nagin I.A. Tesnosvyazannaya skhema kompleksirovaniya INS i NAP SRNS
[A closely connected scheme of integration of INS and NAP SRNS], Radioopticheskie
tekhnologii v priborostroenii: Sb. materialov nauchno-tekhnicheskoy konferentsii [Radiooptical
technologies in instrument engineering: Collection of materials of scientific and technical
conference]. Tuapse, 2012.
18. Shatilov A.Yu., Nagin I.A. Tesno svyazannyy algoritm kompleksirovaniya NAP SRNS i
mnogotselevoy INS [A closely related algorithm for integrating NAP SRNS and multi-purpose
INS], Radiotekhnika [Radio Engineering], 2012, No. 6, pp. 118-125.
19. Shatilov A.Yu. Ispol'zovanie kriteriya sryva slezheniya pri otsenke pomekhoustoychivosti
sledyashchikh sistem [The use of the tracking failure criterion in assessing the noise immunity
of tracking systems], Radiotekhnika [Radio Engineering], 2010, No. 11, pp. 29-33.
20. Shatilov A.Yu. Metodika rascheta pomekhoustoychivosti kompleksnoy FAP v NAP SRNS/INS
[Methodology for calculating the noise immunity of a complex FAP in the SRNS/INS],
Radiotekhnika [Radio Engineering], 2009, No. 7, pp. 113-120.
