А.Р. Бестугин1, И.А. Киршина2, О.И. Саута3, К.Б Амелин4

1-4 Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП)
(Санкт-Петербург, Россия)

Постановка проблемы. На сегодняшний день актуальна задача высокоточной навигации и посадки как пилотируемых летательных аппаратов (ЛА), так и беспилотных авиационных систем (БАС). Оптимальным ее решением является применение глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). Для повышения точности и надежности навигационных определений с использованием ГНСС, особенно при посадке БАС, необходимо использовать локальные контрольно-корректирующие станции функционального дополнения ГНСС наземного базирования (ЛККС/GBAS) и особенно при полетах в регионах со сложной электромагнитной обстановкой и большим числом отражающих поверхностей, что характерно для крупных промышленных центров или регионов со сложным (горным) рельефом окружающей местности. Разработка методов и алгоритмов оценки погрешностей ошибок измерений псевдодальностей, формируемых на ЛККС/GBAS и обусловленных эффектами многолучевого зеркального и диффузного переотражений, а также радиотехническими шумами приемника, позволяет повысить точность и надежность навигационных определений на борту ЛА/БАС. Однако соответствующего алгоритмического и методического аппарата, позволяющего на практике решить эту проблему, пока не существует.

Цель. Представить способ оценки погрешностей ошибок измерений псевдодальностей, формируемых в наземных системах функционального дополнения ГНСС, обусловленных эффектами многолучевого зеркального и диффузного переотражении при распространении радиосигналов от навигационных космических аппаратов, а также радиотехническими шумами приемника, а также предложить алгоритм контроля качества работы станции наземного функционального дополнения при наличии эффектов радиоинтерференции.

Результаты. Рассмотрен подход к разработке методов и алгоритмов оценки погрешностей ошибок измерений псевдодальностей, формируемых на ЛККС/GBAS, которые обусловлены эффектами многолучевого зеркального и диффузного переотражений, а также радиотехническими шумами приемника. Рассмотрены аналитические методы и алгоритмы оценки погрешностей ошибок измерений псевдодальностей на ЛККС/GBAS, повышающие точность и надежность навигационных определений бортовых приемников ГНСС при работе в дифференциальном режиме. Предложены способы, которые при оперативном (мобильном) размещении контрольных станций ЛККС/GBAS, применяемом при эксплуатации БАС, позволяют сократить сроки получения высокоточных и надежных навигационных определений БАС, выполняющих полеты в обслуживаемом станцией районе. Показано, что программная реализация представленных алгоритмов не требует значительных затрат вычислительных ресурсов.

Практическая значимость. Использование предложенных методов и алгоритмов позволяет реализовать в полной мере потенциальные возможности повышения точности и надежности навигационных определений в условиях сложной электромагнитной обстановки и наличии переотражений сигналов ГНСС в районе размещения контрольной станции. Представленные способы повышения точности и надежности навигационной информации являются универсальными для любых типов приемоизмерителей ГНСС, что существенно упрощает задачу построения контрольных станций ЛККС/GBAS, так как реализация алгоритмов может осуществляться путем доработки только программного обеспечения и не затрагивает аппаратную часть самой станции.

Бестугин А.Р., Киршина И.А., Саута О.И., Амелин К.Б. Повышение точности и надежности корректирующей информации наземного функционального дополнения ГНСС // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 5. С. 111-120. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202205-14

1. Авиационная электросвязь. Т.1. Радионавигационные средства. Международные стандарты и Рекомендуемая практика. Изд. 6. Канада, Монреаль: ИКАО. 2006. 612 с.
2. Саута О.И., Соколов А.И., Юрченко Ю.С. Оценка точности формирования данных локальной контрольно-корректирующей станции авиационного назначения // Вопросы радиоэлектроники. Сер. РЛТ. 2009. Вып. 2. С. 183-193.
3. Бестугин А.Р., Оводенко А.А., Крячко А.Ф., Киршина И.А. Теория информационных управляющих комплексов на базе низкоорбитальных сетевых структур / Под ред. д.т.н., проф. А.Р. Бестугина. СПб: ГУАП. 2015. 264 с.
4. Category I Local Area Augmentation System Ground Facility [Electronic resource]: Specification FAA-E-2937A // U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration. April 17 2002. Режим доступа: http://gps.faa.gov/Library.
5. Brenner M., McGraw G.A, Murphy T., Pullen S., Van Dierendonck A.J. Development of the LAAS Accuracy Models [Text] // ION GPS–2000: Proceedings of the 13th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation. Salt Lake City. 2000. P. 1212-1223.
6. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова. Изд. 4-е, перераб. и доп. М.: Радиотехника. 2010. 800 с.
7. Ashjaee J., Vorobiev M., Zhdanov A., Zhodzishsky M. Automated Design of Navigation Receivers // ION GPS–1999: Proceedings of the 12th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation. Nashville. 1999. P. 821-827.
8. Fagan J., Havlicek J., Wen H. B-value Research for FAA LAAS Station Integrity and Fault Detection [Text] // NTM 2004: Proceedings of 2004 National Technical Meeting of the Institute of Navigation. San Diego. 2004. P. 817-822.
9. Comp C.J., Dai D., Enge P.K., Ko P.Y., Powell J.D., Tsai Y.J., Walter T. High Integrity Multipath Mitigation Techniques for Ground Reference Stations [Text] // ION GPS–1997: Proceedings of the 10th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation. Kansas City. 1997. P. 593-604.
10. Заездный А.М. Основы расчетов по статистической радиотехнике. М.: Связь. 1969.
11. Сосновский А.А., Хаймович И.А., Лутин Э.А., Максимов И.Б. Авиационная радионавигация: справочник / Под ред.
    А.А. Сосновского. М.: Транспорт. 1990. 264 с.
12. Ярлыков М.С. Статистическая теория радионавигации. М.: Радио и связь. 1985. 344 с.