«Система систем» как средство обеспечения специфицированных характеристик координатно-временных определений

Вследствие постоянно растущих требований потребителей к характеристикам координатно-временных определений (КВО), а также роста угроз КВО из-за низкого уровня и отсутствия аутентификации сигналов ГНСС, все большую актуальность приобретает направление создания навигационной «Системы систем», под которой понимается совокупность совместимых и взаимодополняемых систем и средств на различных технологических базисах, обеспечивающих достижение большей функциональности, чем просто сумма компонентов. Такой синергический эффект позволяет удовлетворить современным требованиям к КВО, в первую очередь для специфицированных критических применений, которые в подавляющем большинстве случаев не могут быть интегрально выполнены при использовании данных только одной системы.

Современные вызовы в сфере КВО стимулируют отход от традиционного ГНСС-мышления и от технических решений, ассоциируемых на 100 % с ГНСС. Направление навигационной «Системы систем» признано актуальным всем навигационным сообществом и все в большей степени становится национальной стратегией в области КВО всех ведущих стран мира.

Внедрение такой системы ведет к повышению характеристик КВО, включая возможности адаптации средств КВО к изменяющимся внешним условиям (помехи, отказы и сбои, условия распространения сигналов) и быстрого восстановления функциональности после возникновения негативных воздействий. Устойчивость к негативным воздействиям рассматривается как одна из ключевых характеристик КВО и часто имеет приоритет перед другими.

Оценка взаимосвязанных параметров КВО (точности, целостности, доступности и непрерывности в рабочей зоне системы) не может быть сделана в отрыве от характеристик используемой аппаратуры потребителей, тем более что финальное решение о локальной целостности измерений выносится непосредственно в точке расположения потребителя на основе анализа всех доступных данных. Выбор конкретного варианта обработки основывается на компромиссе между требованиями по обеспечению характеристик КВО, доступным в рамках проекта технологическим базисом, требованиями к стоимости, габаритам и потреблению, а также предполагаемой массовости конечного продукта.

Разработка мультисистемной аппаратуры потребителей, как составной части «системы систем», сталкивается с рядом вызовов, т.к. в процессе ее создания необходимо оптимальным образом соединить в единое целое различные навигационные технологии и модели. При этом для конкретной архитектуры возникают оригинальные взаимосвязанные задачи, такие как оптимальная фильтрация и комплексирование разнородных измерений с различными моделями шумов, разработка процедур контроля целостности измерений на различных технологических базисах, вычисление порогов целостности и непрерывности, калибровка систематических ошибок и синхронизация измерений разнородных датчиков, формирование критериев идентификации дефектов.

В докладе приведены общие принципы создания навигационной «Системы систем» и мультисистемной аппаратуры потребителей, описаны механизмы реализации процедур автономного контроля целостности измерений навигационных датчиков, а также представлены примеры оценок точности, целостности, доступности и непрерывности КВО при реализации комплексирования информации от разнородных навигационных датчиков. Приведен вариант методики синтеза инфраструктуры «Системы систем», основанный на выполнении ключевых специфицированных требованиях к параметрам КВО в рабочей зоне.

Литература

1) Карутин С. Н. Единая система координатно-временного обеспечения Российской Федерации // Третья конференция «Радионавигация и время 2024» РНВ-2024. Санкт-Петербург, 2024.

2) Groves P. Principles of GNSS, inertial, and multisensor integrated navigation systems. Second Edition, Artech House Publishers, 2013.

3) Joerger M., Racelis D., Blanch J., Pervan B. Continuity and availability evaluation in horizontal ARAIM // 34th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation (ION GNSS+ 2021), 20–24 of September, 2021. 2021.

4) Meng Q., Hsu L. Integrity Monitoring for all-source navigation enhanced by Kalman Filter based solution separation // IEEE Sensors Journal. Vol. 21 (14). 2020.

5) Wen Z. C., Li Y., Guo X. L., Zhang X. X. Design and evaluation of GNSS/INS tightly-coupled navigation software for land vehicles // 7th Int. Conference on Ubiqutious, Indoor Navigation and Location-Based Services, 18–19 of March. Wuhan, 2022.

6) Shatilov A., Nagin I. A Tightly-Coupled GNSS/IMU integration algorithm for multi-purpose INS // 25th Int. Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, 17–21 of September. 2012.