«О расширении функциональных возможностей навигационной аппаратуры...» — В. И. Бабуров, Н. В. Васильева, Н. В. Иванцевич

О расширении функциональных возможностей навигационной аппаратуры потребителей спутниковых радионавигационных систем при работе по двум спутниковым системам

В. И. Бабуров¹, Н. В. Васильева¹, Н. В. Иванцевич^1,2

¹АО «Навигатор», г. Санкт-Петербург, Россия

²БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, г. Санкт-Петербург, Россия

В настоящее время спутниковые радионавигационные системы (СРНС) используются в различных областях человеческой деятельности, особенно в области движения транспортных средств. Обеспечивая непрерывность навигационных полей, спутниковые системы второго поколения, работающие на средневысоких орбитах, открывают перспективы для навигации летательных аппаратов различного назначения: от воздушного средства до космических аппаратов и малых беспилотных летальных аппаратов. Реализуются как штатные, так и нештатные варианты использования навигационных полей СРНС.

К штатному использованию навигационного поля относится функционирование навигационной аппаратуры потребителей СРНС при условиях, определенных интерфейсными документами на эти системы [1, 2]. В таких ситуациях должна обеспечиваться точность навигационного определения, указанная в документах.

Однако при эксплуатации воздушного судна, космического аппарата, беспилотного летального аппарата и других объектов возникают следующие нештатные ситуации:

затенения отдельных областей окружающего потребителя пространства, например горами, постройкам или искусственными препятствиями;
работа в условиях крена, тангажа воздушного судна или качки морского судна;
наличие отражений от подстилающей и других отражающих поверхностей;
наличие организованных помех, помех по диапазону;
другие нештатные ситуации.

Некоторые из перечисленных трудностей могут быть преодолены, если использовать информационную избыточность навигационного поля, создаваемого одной СРНС, например ГЛОНАСС или GPS [3], но методы более эффективны при использовании двух глобальных навигационных систем, например ГЛОНАСС + GPS, ГЛОНАСС + BeiDou и других сочетаниях СРНС [4].

В докладе рассмотрен первый вариант формирования навигационного поля двух систем. Проанализирован состав рабочих созвездий навигационных искусственных спутников Земли (НИСЗ), оценена информационная избыточность рабочих созвездий НИСЗ при штатном и различных вариантах нештатного использования навигационного поля; проведено сравнение с аналогичными характеристиками систем ГЛОНАСС и GPS. Рассмотрены также возможности использования информационной избыточности для упрощенных алгоритмов обработки информации при дифференциальных (относительных) местоопределениях.

Результаты получены методом имитационного математического моделирования и представлены в виде таблиц, содержащих параметры распределений числа НИСЗ в рабочих созвездиях и геометрических факторов при различных ограничениях, соответствующих нештатным ситуациям. В процессе моделирования потребитель располагался случайным образом на поверхности Земли, момент времени проведения навигационных определений выбирался случайным образом из интервала повторяемости конфигурации спутников в рабочих созвездиях. При относительных определениях первый потребитель располагался в фиксированной точке на поверхности Земли, а второй — на фиксированном расстоянии от первого, в случайном направлении.

Полученные результаты могут быть полезны при оценке точности и надёжности навигационно-временных определений бортовыми навигационно-посадочными комплексами летательных аппаратов различного назначения в сложных условиях выполнения полётов.

Литература

Глобальная спутниковая навигационная система ГЛОНАСС // Интерфейсный контрольный документ. Редакция 5.1. М., 2008.
ICD-GPS-200, Revision C. Interface control document GPS (200). US Air Force, 2000. 160 p.
Бабуров В. И., Иванцевич Н. В., Васильева Н. В., Панов Э. А. Исследование характеристик точности навигационных определений по ГЛОНАСС и GPS в условиях кренов потребителей. Вопросы радиоэлектроники. Сер. РЛТ. 2008. Вып. 2. С. 192–201.
Бабуров В. И., Васильева Н. В., Иванцевич Н. В. Совместное использование навигационных полей ГЛОНАСС и GPS в сложных условиях пилотирования воздушных судов в Арктике // Региональная информатика (РИ-2020). XVII Санкт-Петербургская международная конференция «Региональная информатика (РИ-2020)», 28–30 октября, 2020. Материалы конференции. Часть 1. СПб.: СПОИСУ, 2020. С. 332.