Применение локальной навигационной системы для обеспечения бесшовной навигации в городских условиях

Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) являются основным источником навигационных определений (НО) [1]. Однако существующие методы абсолютного позиционирования, основанные только на сигналах ГНСС, не обеспечивают требуемой надежности и точности в городских условиях. Среди основных факторов блокировки сигналов в городских условиях следует отметить: преднамеренные радиопомехи в диапазоне частот ГНСС, высотные здания, туннели и др.

Для повышения точности и надежности НО предлагается использовать существующую локальную навигационную систему (ЛНС), использующую сигналы, отличные от ГНСС [2]. ЛНС включает в себя подсистемы опорных радионавигационных точек (ОРНТ) и носимых модулей. Особенностью используемой ЛНС является временное разделение излучаемых сигналов всех ОРНТ, принимаемых носимым модулем [3]. Для совместимости с ГНСС в ЛНС используются беззапросный псевдодальномерный режим измерений и возможность совместной вторичной обработки в общей приемной аппаратуре сигналов ГНСС и ЛНС в единой шкале времени (ШВ) [4].

Целью доклада является демонстрация возможностей оригинального фильтрационного алгоритма оценки трехмерных координат потребителя по сигналам ГНСС и ЛНС с учетом несинхронного формирования измерений от этих систем.

Условиями совместной обработки параметров сигналов ГНСС и ЛНС являются: формирование сигналов ЛНС и ГНСС в единой ШВ, а также известные координаты ОРНТ в геоцентрической системе координат.

В докладе представлены:

• модель наблюдений навигационных параметров ГНСС и ЛНС в единой ШВ;
• блок-схема предлагаемого фильтрационного алгоритма оценки координат потребителя;
• временная диаграмма работы системы ГНСС и ЛНС, демонстрирующая принцип поступления наблюдений для алгоритма совместной обработки;
• результаты оценок координат, полученные с помощью разработанного алгоритма путем имитационного моделирования ЛНС и ГНСС ГЛОНАСС, при различных условиях наблюдения НКА ГЛОНАСС.

По результатам моделирования ЛНС, состоящей из 8 ОРНТ, погреш-ность оценок координат потребителя не выше 0.2 м при одновременном наблюдении 4 НКА и не более 0.6 м при наблюдении 2 НКА.

Дальнейшая работа будет посвящена проведению натурных экспериментов разработанного алгоритма, а также учету изменяющейся динамики потребителя при движении в городских условиях.

Литература

1) ГЛОНАСС. Модернизация и перспективы развития / Под ред. А. И. Перова М.: Радиотехника, 2020. 1072 с.

2) Pudlovskiy V., Petukhov N., Chugunov A., A. et al. Joint processing of GNSS and UWB signals for seamless navigation in urban environments // 2022 29th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems (ICINS). Saint Petersburg, Russian Federation, 2022. P. 1–4. Doi: 10.23919/ICINS51784.2022.9815417.

3) Malyshev A., Chugunov A., Chernyh S. Investigation of a novel ar-chitecture for a one-way ranging UWB local navigation system // 2024 International Russian Smart Industry Conference (SmartIndustryCon). Sochi, Russian Federation, 2024, P. 333–338. Doi: 10.1109/SmartIndustryCon61328.2024.10515634.

4) Petukhov N. I., Malyshev A. P., Orobchenko S. V., et al. Algorithm for precise synchronization of ultra-wideband local navigation system and GNSS // 2024 IEEE 25th International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM). Altai, Russian Federation, 2024. P. 690–693. Doi: 10.1109/EDM61683.2024.10615207.