И.В. Рябов − д.т.н., профессор,

кафедра проектирования и производства электронно-вычислительных средств,

ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет» (г. Йошкар-Ола) E-mail: ryabov22@mail.ru

А.Е. Макаров − аспирант,

ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет» (г. Йошкар-Ола) E-mail: makarovAE@mail.ru

Постановка проблемы. Позиционирование в городских условиях с помощью глобальных навигационных спутниковых систем (ГСНСС) является сложной задачей, где разнообразие природных и техногенных объектов может ухудшить распространение сигналов с прямой линии видимости к пользователю. Недостаточное число спутников или «плохая геометрия» возникает в результате обструкции сигнала и ограничивает доступность и точность позиционных решений. В городской среде ситуация усугубляется тем, что имеющиеся сигналы с трудом достигают приемника пользователя по линии прямой видимости, но могут возникать в результате косвенного распространения (отражения и дифракции) сигналов с прямой линии видимости. Данные явления значительно ухудшают достижимую точность позиционирования по сравнению с работой на открытой местности. Двухсистемная система приемника ГНСС (GPS + ГЛОНАСС), как правило, обеспечивает больше наблюдений спутников, чем односистемный приемник и, следовательно, более высокую точность. Тем не менее, в городской среде учет распространения сигналов с непрямой линии видимости также имеет большое значение. Характерным примером является работа навигационного приемника вблизи стен дома, когда физически половина небосвода закрыта. Поэтому актуальной становится проблема повышения точности местоопределения с помощью алгоритмов дополнительной обработки навигационных сообщений.

Цель. Представить результаты работы алгоритма поиска решений навигационной задачи в затененной области на основе сопоставления принятых сигналов с 3D-картой местности, а также разработать принципиальную схему приемника и выполнить его физическую реализацию для обработки сигналов ГЛОНАСС + GPS в условиях городского ландшафта.

Результаты. Показаны способы повышения точности позиционирования подвижных объектов с использованием сигналов ГНСС. Предложены принципиальная схема приемника и алгоритм повышения точности с использованием сигналов ГНСС с учетом 3D-карты местности. Учтено влияние спутниковых сигналов, обусловленных многолучевостью, и сигналов, прошедших сквозь здания. Рассмотрен способ работы навигационного оборудования при сильном ослаблении навигационного сигнала.

Практическая значимость. При проведении испытаний в синтетических тестах было установлено, что предложенный алгоритм позволяет определять местоположение в условиях плотной городской застройки со временем холодного старта в 1 с  с максимальной ошибкой определения местоположения в 2 м от истинного местоположения.

Рябов И.В., Макаров А.Е. Повышение точности позиционирования подвижных объектов с помощью сигналов глобальных навигационных спутниковых систем // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 9(17). С. 49−57.  DOI: 10.18127/j00338486-202009(17)-04.

1. Рябов И.В., Чернов Д.А. Применение процессора 1892ВМ10Я для повышения точности определения координат глобальной навигационной системы // Вестник ПГТУ. 2012. № 1. С. 58–72.
2. Пинана–Диаз C., Толедо Р., Бетаилле, Д, Обнаружение и исключение многолучевых сигналов спутников GPS с использованием дополнительных карт // In Proceedings of IEEE ITSC 2011. The 14th IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems. Вашингтон. 2011. С. 276–289.
3. Бен–Моше Б. Повышение точности ГНСС с помощью скоростных переключений «теневых» сеток // IEEE Устройства для интеллектуальных транспортных систем. 2014. № 1. С. 1113–1122.
4. Рябов И.В., Толмачев С.В., Чернов Д.А. Выделение значимой информации из слабых сигналов навигационных систем для алгоритмов повышения точности // Материалы конф. «Радиолокация, навигация, связь» (RLNC–2014). Воронеж: НПФ «САКВОЕЕ». 2014. С. 476–480.
5. Никитин А. Совмещенные приемные модули систем ГЛОНАСС/GPS производства КБ «ГеоСтар Навигация» // Новости электроники. 2010. № 4. С. 7−12.
6. Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации. М.: Эко-Трендз. 2000. 270 с. 
7. Яценков В.С. Основы спутниковой навигации. Системы GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС. М.: Горячая линия – Телеком. 2005. 272 с.
8. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС / Под ред. В.Н. Харисова, А.И. Перова, В.А. Болдина.  М.: ИПРЖР. 1998. 400 с.
9. Васин В.А., Власов И.Б., Егоров Ю.М. и др. Информационные технологии в радиотехнических системах: Учеб. пособие. Изд. 2-е изд., перераб. и доп. / Под ред. И.Б. Федорова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2004. 768 с.
10. Бессонов А.А., Мамаев В.Я. Спутниковые навигационные системы: Учеб. пособие. СПб: ГУАП. 2006. 36 с.
11. Повалев Е., Хуторно, С. Системы спутниковой навигации ГЛОНАСС и GPS. Ч. 3. Борьба с многолучевостью // Системы связи. 2002. № 2 С. 23−29.
12. Рябов И.В. Прямой цифровой синтез сложных широкополосных сигналов для задач радиолокации, навигации и связи. Монография. Йошкар-Ола: ПГТУ. 2016. 151 с.