Д. В. Татарников - д.т.н., профессор, кафедра радиофизики, антенн и микроволновой техники, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет); руководитель проектирования антенн, ООО «Топкон позишионинг системс». E-mail: DTatarnicov@topcon.com А. В. Астахов - к.т.н., доцент, кафедра радиофизики, антенн и микроволновой техники, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет); вед. инженер-разработчик антенн и устройств СВЧ, ООО «Топкон позишионинг системс». E-mail: AAstakhov@topcon.com

Рассмотрена антенная система референсной станции глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), позволяющая значительно уменьшить ошибку позиционирования, вызванную наличием отраженного от земли сигнала. Антенная система включает протяженный импедансный экран и обеспечивает резкий перепад (отсечку) ДН при пересечении местного горизонта. Выполнен электродинамический анализ, результаты подтверждены натурным экспериментом. Построена антенная система c подавлением многолучевого сигнала, возникающего за счет отражения от земли, на уровне 20 дБ для спутников, расположенных под малым углом возвышения, и 40-50 дБ для спутников, расположенных вблизи зенита. Показано, что вклад ошибки, связанной с отражениями от земли, становится ниже уровня тепловых шумов приемника. Установлено, что при условии фильтрации тепловых шумов среднеквадратичная ошибка позиционирования в реальном времени составляет менее 1 мм.

 

1. Leick A., Rapoport L., Tatarnikov D. GPS satellite surveying. 4-th Ed. Wiley. 2015.
2. Tranquilla J.M., Carr J.P., Al-Rizzo H.M. Analysis of a choke ring ground plane for multipath control in global positioning system (GPS) applications // IEEE Trans. AP. 1994. V. 42. № 7. P. 905-911.
3. Kunysz W.A three dimensional choke ring ground plane antenna // Proc. ION GNSS 2003. Institute of Navigation, Portland, OR. P. 1883-1888.
4. Tatarnikov D., Astakhov A., Stepanenko A. Broadband convex impedance ground planes for multi-system GNSS reference station antennas // GPS solutions. 2011. V. 15. № 2. P. 101-108.
5. Counselman C.C.Multipath-rejection GPS antenna // Proc. IEEE. 1999. V. 87. № 1. P. 86-91.
6. Lopez A.R.GPS landing system reference antenna // IEEE AP Magazine. 2010. V. 52. № 1. P. 104-113.
7. Татарников Д.В., Астахов А.В. Сферическая антенная решетка с П-образной ДН и низким уровнем теневого поля // Сб. докл. VIВсерос. конф. «Радиолокация и радиосвязь» ИРЭ РАН (19-22 ноября 2012 г.). Т. 1.С. 3-6.
8. Tatarnikov D., Astakhov A. Approaching millimeter accuracy of GNSS positioning in real time with large impedance ground plane antennas // Proc. ION ITM 2014. Institute of Navigation. San Diego, CA. P. 844-848.
9. Tatarnikov D., Astakhov A. Large impedance ground plane antennas for MM-accuracy of GNSS positioning in real time // Proc. PIERS 2013. Progress in Electromagnetics Research Symposium. Stokholm, Sweden. P. 1825-1829.
10. Sievenpiper D., Zhang L., Broas R.F.J., Alexopoulos N.G., Yablonovitch E. High impedance electromagnetic surfaces with a forbidden frequency band // IEEE Trans. MTT. 1999. V. 47. № 11. P. 2059-2074.
11. King R.J., Thiel D.V., Park K.S. The synthesis of surface reactance using an artificial dielectric // IEEE Trans. AP. 1983. V. 31. P. 471-476.
12. Фелсен Л., Маркувиц Н. Излучение и рассеяние волн. М.: Мир. 1978.
13. Амитей Н., Галиндо В., Ву Ч. Теория и анализ фазированных антенных решеток. М.: Мир. 1974.
14. Вейцель А.В, Вейцель В.А., Татарников Д.В. Аппаратура высокоточного позиционирования по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем. Высокоточные антенны. Специальные методы повышения точности позиционирования / под ред. М.И. Жодзижского. М.: МАИ-ПРИНТ. 2010.
15. VanKoughnett A.L.Mutual coupling effects in linear antenna arrays // Canadian Journal of Physics. 1970. V. 48. P. 659-674.