Радиотехника
Издательство РАДИОТЕХНИКА

"Издательство Радиотехника":
научно-техническая литература.
Книги, журналы издательств ИПРЖР, РС-ПРЕСС, САЙНС-ПРЕСС


Тел.: +7 (495) 625-9241

::Журналы
::Книги
 

Книги / Радиолокация и радионавигация

Глобальные навигационные спутниковые системы. Алгоритмы функционирования аппаратуры потребителя

Кинкулькин И.Е.

На основе единой теории определения координат по сигналам радионавигационных систем рассмотрены основные алгоритмы функционирования аппаратуры потребителя ГНСС, обеспечивающей наиболее точное получение координат высокоманевренных объектов при значительных внезапных изменениях уровня сигнала и низких значениях отношения сигнал/шум. Основные параметры сигнала (время прихода, фаза и частота) определяются единой системой измерений.
Приведены примеры проектов алгоритма функционирования аппаратуры потребителя, определяющей координаты объекта размещения по данным измерения времени прихода сигнала, алгоритма функционирования аппаратуры потребителя, определяющей координаты объекта фазовым методом, и алгоритма функционирования аппаратуры, определяющей углы ориентации.
Для широкого круга специалистов, занимающихся разработкой, производством и эксплуатацией аппаратуры потребителей ГНСС и комплексов управления объектами, в состав которых включена аппаратура потребителя, а также может быть полезна аспирантам и преподавателям высших учебных заведений.



М: Издательство «Радиотехника», 2018 г. – 328 стр.: , ил.

ISBN 978-5-93108-175-5
Формат: 60x90/16, Переплет

Предисловие  

_________________________ ГЛАВА 1_______________________

Аппаратура потребителя ГНСС  (основные понятия и определения)

1.1. Измерение радионавигационных  и определение навигационных параметров в ГНСС  

1.1.1. Исходные определения  

1.1.2. Структурная схема аппаратуры потребителя  

1.1.3. Упрощенная схема канала предварительной цифровой обработки сигнала  

1.1.4. Вычисление навигационных параметров  

1.2. Номинальные значения уровня сигнала и отношения сигнала к шуму  

1.2.1. Отношение сигнала к шуму  

1.2.2. Полоса шумов систем сопровождения  

1.3. Измерения по фазе кода в ГНСС  

1.3.1. Фаза кода и единицы измерения временных параметров  

1.3.2. Оценка времени прихода сигнала по фазе кода  

1.4. Измерения фазы в аппаратуре потребителя ГНСС  

1.4.1. Единицы измерения фазы и разности фаз  

1.4.2. Изменение фазы со временем  

1.4.3. Фаза и разность фаз сигналов ГНСС и их измерение  

1.4.4. Особенности измерения фазы при работе по сигналам,  моделированным BPSK  

1.4.5. Вычисление разности фаз  

1.4.6. Дисперсия оценки фазы  

1.4.7. Средняя скорость изменения фазы  

1.5. Системы сопровождения по частоте в аппаратуре потребителя ГНСС  

1.6. Измерения по фазе кода с повышенной точностью («сглаживание»)  

1.7. Устранение многозначности измерений фаз  

______________________ ГЛАВА 2_______________________

Определение координат в ГНСС

2.1. Вычисление координат в ГНСС  

2.2. Алгоритмы решения навигационной задачи  

2.2.1. Система уравнений, связывающая вектор  измеряемых радионавигационных параметров  с навигационными параметрами, подлежащими определению  

2.2.2. Модифицированный метод Ньютона  

2.2.3. Решение НЗ с применением модифицированного метода Ньютона  

2.2.4. Итерационный алгоритм определения координат  в последовательные моменты времени  

2.2.5. Неитерационный алгоритм вычисления координат (алгоритм Банкрофта [16])  

2.2.6. Алгоритмы определения вектора скорости  и отклонения частоты опорного генератора  

2.3. Оценка навигационных параметров методом наименьших квадратов   

2.3.1. Оценка вектора координат методом наименьших квадратов (МНК)  

2.3.2. Ковариационная матрица погрешностей измерений вектора НП  

2.3.3. Погрешности оценки навигационных параметров  методом наименьших квадратов  

2.3.4. Геометрические факторы НDOP и VDOP  

2.3.5. Показатели качества HFOM и VFOM  

2.3.6. Дисперсии ошибок измерения РНП  (рекомендованные ICAO опытные данные)  

2.3.7. Представление переменных навигационной задачи  в случае нормирования входных параметров  

2.4. Алгоритм определения координат и временного параметра  дальномерным методом  

2.4.1. Алгоритм определения вектора координат  

2.4.2. Алгоритм определения временного параметра

2.4.3. Выходные данные дальномерного алгоритма решения  навигационной задачи  

2.5. Алгоритм определения координат  по разностям измеренных псевдодальностей   

2.5.1. Алгоритм определения вектора координат  

2.5.2. Выходные данные разностно-дальномерного алгоритма  решения навигационной задачи  

2.6. Алгоритм определения координат по разностям фаз,  измеренным в разные моменты времени  

2.7. Метод определения навигационных параметров при одновременном приеме  сигналов навигационных спутников нескольких ГНСС  

2.8. Обеспечение достоверности измерений навигационных параметров  

2.8.1. Основные понятия и параметры, используемые в алгоритме RAIM  

2.8.2. Определение возможности обнаружения недопустимой ошибки  

2.8.3. Параметры HUL и VUL  

2.8.4. Обнаружение недопустимой ошибки и ее исключение  

2.8.5. Оценка точности определения навигационных параметров

2.8.6. Блокирование сигналов – источников недопустимых ошибок  и имитационных помех

2.8.7. Прогноз доступности RAIM и точности измерений  

______________________ ГЛАВА 3_______________________

Определение координат по сигналам ГНСС фазовым методом

3.1. Определение вектора координат фазовым методом  

3.1.1. Исходные данные для определения координат фазовым методом  

3.1.2. Область пространства, в котором осуществляется определение координат  фазовым методом  

3.1.4. Математическая модель системы определения координат фазовым методом  

3.2. Беспоисковый алгоритм устранения многозначности,  основанный на многочастотных измерениях фазы  

3.2.1. Метод устранения многозначности при измерениях фазы по сигналам,  излучаемых одним передатчиком на нескольких частотах  

3.2.2. Свойства фаз, измеренных на разных частотах по сигналам одного НС  

3.2.3. Модель фазовых измерений в приемнике  

3.2.4. Алгоритм устранения многозначности многочастотным методом  по сигналам одного НС

3.2.5. Оценка допустимых величин погрешностей измерений фаз  

3.2.6. Вычисление вектора поправок  

3.2.7. Алгоритм устранения многозначности в аппаратуре потребителя  

3.3. Алгоритм устранения многозначности, основанный на использовании  функциональной зависимости между элементами вектора полных фаз  

3.3.1. Фундаментальное свойство навигационных измерений  

3.3.2. Алгоритм определения вектора поправок и вектора неоднозначности  

3.3.3. Алгоритм устранения многозначности, основанный на использовании  функциональной зависимости между элементами вектора полных фаз  

3.3.4. Алгебраический вывод алгоритма, основанного на использовании  функциональной зависимости между элементами вектора полных фаз  

3.3.5. Работа алгоритма при значительных погрешностях измерения разностей фаз  

3.3.6. Совместное использование фазовых измерений,  выполненных на нескольких частотах  

3.4. Метод «LAMBDA»  

3.4.1. Постановка задачи  

3.4.2. МАТLAB - программа, вычисляющая вектор неоднозначности  методом «LAMBDA»  

3.4.3. Основные идеи, заложенные в алгоритм определения вектора неоднозначности  методом «LAMBDA»  

3.4.4. Выводы  

3.5. Особенности работы аппаратуры потребителя в режиме определения  навигационных параметров в реальном времени  

3.5.1. Определение навигационных параметров  после первого однократного определения координат  

3.5.2. Алгоритмы обнаружения скачков фазы и восстановление  вектора полных фаз  

3.5.3. Прогноз работы аппаратуры потребителя в режиме фазовых измерений  

______________________ ГЛАВА 4_______________________

Алгоритмы определения угловых параметров

4.1. Проблема определения угловых параметров  

4.1.1. Системы координат, используемые при определении угловых параметров  

4.1.2. Единицы угловых величин  

4.1.3. Преобразование угловых параметров  

4.2. Архитектура измерителя угловых параметров  

4.2.1. Понятие антенной базы  

4.2.2. Построение аппаратуры потребителя для измерения угловых параметров  и алгоритм определения разностей фаз сигналов  

4.2.3. Разности фаз сигналов, принимаемых антенной парой  

4.2.4. Координаты вектора базы в местной системе координат  

4.3. Алгоритмы вычисления угловых параметров  

4.3.1. Угловые параметры вектора базы в местной системе координат  

4.3.2. Главный алгоритм вычисления угловых параметров  

4.3.3. Алгоритм вычисления угловых параметров в антенной системе,  состоящей из двух антенных пар  

4.4. Оценка точности определения угловых параметров  

4.4.1. Точность определения угловых параметров единичного вектора базы  

4.4.2. Алгоритм вычисления оценок точности определения угловых параметров  

4.4.3. Аналитические выражения для оценки погрешностей измерения  угловых параметров  

4.4.4. Определение угловых параметров при числе баз больше двух или трех  

4.5. Алгоритмы определения векторов координат баз по фазовым измерениям  

4.5.1. Задача определения векторов координат баз по фазовым измерениям  

4.5.2. Определение векторов координат баз  с применением алгоритма устранения многозначности  на основе многочастотных измерений фазы  

4.5.3. Применение поискового алгоритма для определения векторов координат базы  в измерителе угловых параметров (§ 3.3)  

4.5.4. Алгоритм определения векторов координат базы,  основанный на учете его расположении на сфере известного радиуса  

4.6. Алгоритм определения угловых параметров в аппаратуре потребителя  

4.7. Определение угловых параметров при длительной работе  измерителя угловых параметров  

4.8. Применение угломерных измерений для устранения имитационных помех  

4.8.1. Идентификация имитационной помехи посредством определения  углового положения постановщика помех [48]  

4.8.2. Алгоритм определения углового положения постановщика помех  

______________________ ГЛАВА 5_______________________

Алгоритмы определения радионавигационных параметров  в аппаратуре потребителя ГНСС

5.1. Постановка задачи определения радионавигационных параметров  

5.2. Измерительные следящие системы  

5.2.1. Проектирование измерительных следящих систем  

5.2.2. Уравнение измерительной следящей системы  

5.2.3. Z-преобразование уравнения измерительной следящей системы  и изображение вектора оценки  

5.2.4. Выбор корней разностного уравнения измерительной следящей системы  

5.2.5. Погрешности оценки, вызванные скачкообразными изменениями  оцениваемого параметра во времени  

5.2.6. Полоса шумов измерительной следящей системы  

5.2.7. Модели изменения радионавигационных параметров  в зависимости от времени  

5.2.8. Влияние периода дискретизации по времени  на точность оценки радионавигационных параметров  

5.3. Алгоритм функционирования системы синхронизации  

5.3.1. Проблема синхронизации в аппаратуре потребителя  

5.3.2. Система синхронизации  на основе частотной автоматической подстройки  

5.3.3. Дискриминатор первого типа  

5.3.4. Дискриминатор второго типа  

5.3.5. Сопоставление точности оценки частоты дискриминаторами  с потенциально достижимой оценкой

5.3.6. Проект алгоритма функционирования системы синхронизации  

5.4. Алгоритм определения фазы кода  

5.4.1. Дискриминаторы ИСС, определяющие фазу кода  

5.4.2. Алгоритм сопровождения по фазе кода  

5.5. Определение фазы несущей  

5.5.1. Алгоритм определения фазы несущей  

5.5.2. Точность определения фазы несущей  

5.6. Алгоритм функционирования интегрированной системы  определения радионавигационных параметров  

5.6.1. Схема определения радионавигационных параметров  по сигналу одного навигационного спутника  

5.6.2. Сопоставление интегрированной системы  определения радионавигационных параметров  с воображаемой идеальной системой измерения  

5.6.3. Функционирование интегрированной измерительной системы сопровождения в присутствии имитационной помехи  

5.6.4. Алгоритм определения группового запаздывания  и сдвига фазы в аппаратуре потребителя ГНСС  

5.7. Алгоритмы приема цифровой информации по сигналам ГНСС  

5.7.1. Исходные представления  

5.7.2. Алгоритм выделения битов при приеме сигнала ГЛОНАСС  с частотным разделением  

5.7.3. Алгоритм выделения битов при приеме сигнала,  содержащего информационную и пилотную компоненты  

5.7.4. Алгоритм выделения битов при приеме сигнала С/А L1 GPS  

5.7.5. Алгоритм выделения битов при приеме сигналов SBAS  

5.7.6. Алгоритм выделения битов при приеме сигнала ГНСС BeiDou  

5.7.7. Оценка приема цифровой информации при использовании  интегрированной измерительной следящей системы  

5.8. Особенности построения алгоритмов функционирования  в режиме взаимодействия аппаратуры потребителя  с инерциальной навигационной системой  

5.8.1. Основные проблемы совместного использования  аппаратуры потребителя и инерциальной навигационной системы  

5.8.2. Варианты комплексирования аппаратуры потребителя с инерциальными навигационными системами  

5.8.3. Работоспособность аппаратуры потребителя  в режиме комплексирования  

5.8.4. Оценка работоспособности аппаратуры потребителя  в комплексе с инерциальной навигационной системой  при большом уровне помех  

______________________ Глава 6_______________________

Алгоритмы функционирования аппаратуры потребителя  и принципы их построения

6.1. Концепция радионавигационных измерений  и построение аппаратуры потребителя ГНСС  

6.1.1. Сигнал радионавигационных систем и его отличие  от сигналов систем радиосвязи и радиолокации  

6.1.2. Особенности определения параметров радионавигационных сигналов  в аппаратуре потребителя ГНСС  

6.2. Проекты алгоритмов функционирования аппаратуры потребителя  

6.2.1. Проект алгоритма функционирования аппаратуры потребителя  для определения координат  

6.2.2. Проект алгоритма функционирования аппаратуры потребителя  для определения координат фазовым методом  

6.2.3. Проект алгоритма функционирования аппаратуры потребителя  для определения угловых параметров  

Заключение  

Литература  

Принятые обозначения  


© Издательство «РАДИОТЕХНИКА», 2004-2017            Тел.: (495) 625-9241                   Designed by [SWAP]Studio