Тип публикации: отчёт о НИР
Год издания: 2016
Ключевые слова: навигационная система, помехоустойчивость, радионавигация, навигационная аппаратура потребителей, псевдоспутник, ближняя навигация
Аннотация: Проект посвящен теоретическому обоснованию путей создания системы ближней навигации на основе псевдоспутников, обеспечивающих высокоточное измерение координат и пространственной ориентации объектов.?Первый этап, выполненный в 2016 году, направлен на проведение научно-технического обзора существующих радиотехнических систем ближней Показать полностьюнавигации, сравнительной оценки существующих принципов, методов, средств радиотехнических систем ближней навигации подвижных объектов, теоретическому исследованию путей создания радиотехнической системы ближней навигации на базе псевдоспутников наземного базирования, разработке ее состава и структуры.?Проведен обзор и анализ научно-технической, нормативной, методической литературы в области радиотехнических систем ближней навигации, который показал высокую актуальность темы проекта, ее востребованность у потребителей. Рассмотрены принципы работы и структурные схемы существующих радионавигационных систем, раскрыты их основные преимущества и недостатки, особенности обеспечения навигации, а также проанализированы принципиальные технические характеристики. Анализ требований, предъявляемых к навигационному обеспечению различных видов транспорта и выполняемых ими задач, показал недостаточность развития существующих радионавигационных систем.?Проведен патентный поиск в области локальных радионавигационных систем ближней навигации. На основании проведенных патентных исследований определены направления, области и объекты разработок, в которых целесообразно создание новых технических решений и в которых будет обеспечено достижение требуемого технического уровня. Это разработка принципов построения перспективной наземной навигационной системы ближней навигации на основе псевдоспутников, использующей методы и алгоритмы определения местоположения и пространственной ориентации объектов при помощи псевдоспутников совместно с ГНСС и автономно от них.?Проведен анализ существующих принципов, методов и средств в области создания радиотехнических систем ближней навигации подвижных объектов на основе использования псевдоспутников. В ходе анализа были рассмотрены позиционные методы измерения местоположения в радиотехнических системах ближней навигации и их применяемость в существующих радионавигационных системах. Приведена характеристика принципов и методов определения пространственного положения объектов и существующих угломерных навигационных приемников, а также структурные схемы построения угломерной навигационной аппаратуры потребителей работающей как по сигналам ГНСС, так и псевдоспутников. Сделан выбор пользу псевдодальномерного метода. Показано, что наилучшие показатели точности и помехоустойчивости будут у навигационной аппаратуры, использующей кодовые измерения с фазовым сглаживанием.?Исследование методов измерения углов пространственной ориентации объектов за счет измерения разности фаз сигналов, принятых на разнесенные в пространстве антенны, показало практическую реализуемость угломерных измерений в навигационной аппаратуре, работающей как по сигналам ГНСС, так и по сигналам псевдоспутников.?Определены требования к структуре распределенной радиотехнической системе ближней навигации на основе псевдоспутников. Непосредственно в состав РТС должны входить центральный пункт управления с центральным синхронизатором и необслуживаемые наземные базовые псевдоспутники, количество которых определяется рельефом местности, требованиями по точности измерения координат и т.п. Для улучшения геометрического фактора системы по вертикали часть псевдоспутников должна быть поднята на определенную высоту над совокупностью наземных приемных пунктов при помощи аэромобильных платформ, аэростатов или с использованием свойств местности (близлежащие высоты).?Определен состав наземных базовых псевдоспутников. В их состав должны входить: интегрированный приемник ГНСС; передатчик сигналов псевдоспутника; устройство управления; стандарт частоты.?Одним из наиболее важных полученных научных результатов можно считать результаты исследования погрешности измерения координат для различных конфигураций распределенной радиотехнической системы на основе псевдоспутников наземного базирования. Исследовано влияние отношения сигнал/шум при различных видах навигационных сигналов, среды распространения сигнала, аппаратурные погрешности – погрешности формирования шкалы времени, особенности построения приемных трактов и способов обработки сигналов.?Наиболее существенный вклад в величину погрешности измерения координат вносит геометрический фактор, зависящий от взаимного расположения источников навигационного сигнала (псевдоспутников) и приемника. В ходе выполнения проекта при помощи разработанной в программной среде Mathlab математической модели были получены результаты расчетов зависимости геометрического фактора от конфигурации псевдоспутников.?На основании проведенного выбора и направлений исследований, разработанных состава и структуры системы ближней навигации на базе псевдоспутников наземного базирования были разработаны принципы построения системы ближней навигации и обеспечения навигации подвижных объектов, основанной на применении псевдоспутников.?Разработаны принципы формирования шкалы времени в радионавигационных системах на основе псевдоспутников. Основой является использование анализаторов временных интервалов, измеряющих величину задержек между сформированной и внешней метками времени. Калибровка шкал времени структурных элементов разрабатываемой системы ближней навигации на основе псевдоспутников позволит существенно уменьшить аппаратурную погрешность измерения навигационных параметров.?Разработан информационно-измерительный комплекс для моделирования и исследования систем ближней навигации на основе псевдоспутников, реализованный на основе аппаратной платформы National Instruments и среды программирования LabView. ?В состав информационно-измерительного комплекса входят следующие составные части: четыре макета псевдоспутников, устанавливаемых в местах, определяемых областью навигации; приемники сигналов псевдоспутников и спутниковых навигационных сигналов, подключенные к одной угломерной антенне; переносной анализатор сигналов; персональная ЭВМ, для обработки результатов экспериментов.?Основной задачей информационно-измерительного комплекса является формирование искусственного навигационного поля в заданной области пространства. Он обеспечивает имитацию навигационного поля, анализ принятых сигналов, определение погрешностей измерения навигационных параметров по сигналам псевдоспутников, сравнение измеренных погрешностей с характеристиками стандартного ГНСС-приемника.