Система высокоточной дифференциальной коррекции для контроля подвижных объектов

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах управления движением транспорта для повышения точности и непрерывности определения координат подвижных объектов.

В качестве ближайшего аналога предлагаемой системы высокоточной дифференциальной коррекции может быть выбрана система высокоточной дифференциальной коррекции, предложенная в патенте на изобретение US9733359, патентообладатель – Trimble Inc., публикация 2017 г., в котором предложена система высокоточной дифференциальной коррекции для контроля подвижных объектов, включающая децентрализованную сеть референцных станций системы дифференциальной коррекции оборудованных приёмниками спутниковых радионавигационных систем, формирующих высокоточные поправки с учётом ионосферных и тропосферных погрешностей, передаваемых через спутники связи, а также совокупность пользовательских приёмников спутниковых радионавигационных систем для подвижных объектов, обеспечивающих оценку координат исходя из и дифференциальных поправок референцных станций системы дифференциальной коррекции.

Предлагаемое изобретение представляет собой дальнейшее совершенствование систем дифференциальной коррекции и направлено на обеспечения высокоточной дифференциальной коррекции на максимально большой территории при расстоянии порядка нескольких тысяч километров до ближайшей референцной станции, то есть решает техническую проблему актуальную при эксплуатации систем позиционирования в Российской Федерации.

Предложена система высокоточной дифференциальной коррекции для контроля подвижных объектов, включающая децентрализованную сеть референцных станций системы дифференциальной коррекции оборудованных приёмниками спутниковых радионавигационных систем, формирующих высокоточные поправки с учётом ионосферных и тропосферных погрешностей, передаваемых через спутники связи, совокупность пользовательских приёмников спутниковых радионавигационных систем для подвижных объектов, обеспечивающих оценку координат исходя из и дифференциальных поправок референцных станций системы дифференциальной коррекции. В отличие от аналога, сеть референцных станций представляет собой сеть станций широкозонной системы дифференциальной коррекции и мониторинга – системы СДКМ, оборудованных по меньшей мере, двухчастотными приёмниками среднеорбитальных спутниковых радионавигационных систем, формирующих высокоточные поправки с учётом ионосферных и тропосферных погрешностей, передаваемых через, по меньшей мере, один геостационарный или низкоорбитальный спутник связи (см. фиг. 1). Пользовательские приёмники обеспечивают оценку координат исходя из собственных грубых координат и дифференциальных поправок трёх ближайших станций широкозонной системы дифференциальной коррекции и мониторинга – системы СДКМ.

Существующая в настоящее время широкозонная система дифференциальной коррекции и мониторинга – система СДКМ на 2019 г. включает пятьдесят девять стационарных пунктов, оборудованных двухчастотными навигационными приёмниками среднеорбитальных радионавигационных систем. Координаты этих пунктов известны с высокой точностью и на каждом из них производятся круглосуточные измерения псевдодальностей по коду и фазе несущей до видимых навигационных космических аппаратов (НКА-1…N) в частотных диапазонах L1 и L2. Стационарные пункты системы СДКМ предлагается использовать в качестве референцных (опорных) станций, при этом подразумевается, что каждая станция (СДКМ-1…M) сети имеет метеорологическую и иные службы для полного устранения тропосферных ошибок. Ионосферную ошибку (задержку) вычисляют в приёмниках референцных станций (СДКМ-1…M) и учитывают при определении псевдодальности для двух диапазонов L1 и L2, то есть расстояния между точками, которые занимал навигационный космический аппарат (НКА) в момент предшествия (момент времени, который предшествует моменту формирования измерения на время распространения сигнала) и приёмник в момент формирования измерения.

Каждая станция сети СДКМ формирует высокоточные поправки, соответствующие её координатам с устранёнными ионосферными и тропосферными погрешностями и передаёт их посредством системы связи на геостационарный или же низкоорбитальный спутник связи. Оценка координат приёмником пользователя без дифференциальных поправок позволяет определить собственные грубые координаты, выбрать три ближайшие станции сети (СДКМ-1, СДКМ-2, СДКМ-3) и посредством системы связи получить поправки, соответствующие этим трём станциям, упорядочить их в соответствии с индексами потребительского приёмника и пересчитать на собственные грубые координаты. Как и указано выше, в навигационном решении используют ионосферосвободные значения псевдодальности, что обеспечивает устойчивость работы системы в условиях геомагнитных возмущений. Работа только с тремя ближайшими станциями сети (СДКМ-1, СДКМ-2, СДКМ-3), за счёт приёма четырёх медленноменяющихся поправок к псевдодальностям вместо шестнадцати поправок к измеренным радионавигационным параметрам – псевдодальностям до видимых навигационных космических аппаратов (НКА-1…N), позволит использовать узкополосные каналы передачи данных, что повысит быстродействие системы.

В результате при практическом применении предложенной системы высокоточной дифференциальной коррекции обеспечивается определение координат подвижного объекта на большой территории при расстоянии порядка нескольких тысяч километров от ближайшей референцной станции.