способ измерения длины пробега судна на галсе по фиксированному созвездию космических аппаратов среднеорбитной спутниковой радионавигационной системы

Формула изобретения

Способ измерения длины пробега судна на галсе по фиксированному созвездию космических аппаратов среднеорбитной спутниковой радионавигационной системы, включающий прием радиосигналов космических аппаратов, выделение из радиосигналов служебной информации, определение на основе служебной информации составов рабочих созвездий космических аппаратов системы для моментов начала и окончания пробега, измерение радионавигационных параметров сигналов космических аппаратов рабочих созвездий в указанные моменты начала и окончания пробега, преобразование измеренных параметров в координаты места судна на моменты начала и окончания пробега и определение длины пробега как расстояния между точками с полученными координатами, отличающийся тем, что после определения на основе служебной информации составов рабочих созвездий космических аппаратов системы для моментов начала и окончания пробега сравнивают составы этих созвездий, выбирая группу общих для обоих созвездий космических аппаратов и фиксируют выбранную группу в качестве единого рабочего созвездия для всего времени выполнения пробега.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области морской навигации, в частности к способу измерения длины пробега судна на галсе, например, при определении скорости судна.

В морской навигации при определении скорости судна известны способы измерения длины пробега как расстояния между определенными с помощью высокоточных радионавигационных систем с наземными опорными станциями местами судна на моменты времени начала и окончания пробега [1].

Известен способ измерения длины пробега по определениям мест судна теодолитными засечками [2]. Но эти способы могут применяться только в пределах акватории, ограниченной рабочей зоной используемых средств определения места.

Наиболее близким техническим решением является способ измерения длины пробега судна по определениям места судна в моменты времени начала и окончания пробега, выполненным по среднеорбитной спутниковой радионавигационной системе, включающий прием радиосигналов космических аппаратов системы, выделение из радиосигналов служебной информации, определение на основе служебной информации состава рабочих созвездий космических аппаратов системы для моментов времени начала и окончания пробега, измерение радионавигационных параметров сигналов космических аппаратов рабочих созвездий в моменты времени начала и окончания пробега, преобразование измеренных радионавигационных параметров в координаты судна на моменты времени начала и окончания пробега и определение длины пробега как расстояния между точками с полученными координатами [3] - прототип. Глобальная рабочая зона среднеорбитной спутниковой радионавигационной системы позволяет использовать этот способ на всей акватории Мирового океана в любое время суток и года.

Однако известный способ имеет следующие недостатки. Практика показывает, что за время выполнения судном пробега на галсе происходит изменение состава космических аппаратов в рабочем созвездии, приводящее к тому, что в различные моменты времени определение координат судна производится по радиосигналам от различающихся по составу космических аппаратов рабочих созвездий. Это вызывает уменьшение систематической составляющей в погрешностях определений мест судна, выполненных в начале и конце пробега, которое ведет к снижению точности измерения длины пробега судна на галсе как расстояния между ними. Получаемая на практике точность измерения длины пробега судна на галсе не соответствует требованиям, предъявляемым к точности измерения длины пробега для определений поправок измерителей скорости судна.

Техническим результатом предложенного способа является повышение точности измерения длины пробега судна на галсе как расстояния между определенными с помощью среднеорбитной спутниковой радионавигационной системы местами судна на моменты времени начала и окончания пробега путем сравнения составов рабочих созвездий космических аппаратов системы для моментов времени начала и окончания пробега, выбора группы общих для обоих созвездий космических аппаратов и фиксации выбранной группы космических аппаратов в качестве рабочего созвездия для всего времени выполнения пробега, позволяющей получить координаты судна на моменты измерений с погрешностями, содержащими преобладающую систематическую составляющую.

Технический результат достигается тем, что в известном способе определения длины пробега судна на галсе по определениям места, выполненным по среднеорбитной спутниковой радионавигационной системе, заключающемся в приеме радиосигналов от космических аппаратов, выделении из радиосигналов служебной информации, определении на основе служебной информации состава рабочих созвездий космических аппаратов системы для моментов времени начала и окончания пробега, измерении радионавигационных параметров сигналов космических аппаратов рабочих созвездий в моменты времени начала и окончания пробега, преобразовании измеренных радионавигационных параметров в координаты судна на моменты времени начала и окончания пробега и определении длины пробега как расстояния между точками с полученными координатами, определение состава рабочих созвездий космических аппаратов заключается в выборе из общего числа космических аппаратов системы всех космических аппаратов, которые будут находиться в зоне радиовидимости судовой измерительной аппаратуры в планируемые для измерений моменты времени.

Сопоставимый анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что после определения состава рабочих созвездий на моменты времени начала и окончания пробега производится сравнение их составов и выбор группы общих для обоих созвездий космических аппаратов. Выбранная группа космических аппаратов фиксируется в качестве рабочего созвездия для обоих моментов времени измерений, после чего измерения радионавигационных параметров в моменты времени начала и окончания пробега производятся по сигналам космических аппаратов фиксированного рабочего созвездия. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Известны технические решения [4], в которых из числа космических аппаратов системы, находящихся в зоне радиовидимости судовой измерительной аппаратуры в момент выполнения измерений, выбирается рабочее созвездие, содержащее заданное количество космических аппаратов системы, определяемое, как правило, техническими возможностями судовой измерительной аппаратуры, обеспечивающее в сравнении с другими созвездиями наибольшую точность определения места судна в момент выполнения измерений. Однако при указанном выборе состава рабочих созвездий не обеспечиваются измерения радионавигационных параметров сигналов в моменты времени начала и окончания пробега от созвездий с одинаковым составом космических аппаратов, которые достигаются в заявляемом техническом решении. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень". Фиксация состава космических аппаратов в рабочих созвездиях для измерений радионавигационных параметров в моменты времени начала и окончания пробега обеспечивает выполнение этих измерений с сильно коррелированными погрешностями, возникающими в результате проявления погрешностей эфемерид космических аппаратов, уходов шкал времени космических аппаратов и влияния ионосферы и тропосферы на распространение радиосигналов, что приводит к получению координат судна на моменты измерений с преобладающими систематическими погрешностями. Определение длины пробега как расстояния между точками с полученными координатами позволяет скомпенсировать эти систематические составляющие погрешностей координат судна и тем самым получить длину пробега судна на галсе с более высокой точностью, чем известным способом.

Предлагаемый способ измерения длины пробега судна по фиксированному созвездию космических аппаратов среднеорбитной спутниковой радионавигационной системы может быть реализован следующим образом.

Определения координат места судна производят аппаратурой потребителя спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС. Перед началом пробега осуществляется прием радиосигналов космических аппаратов системы ГЛОНАСС и выделение из них служебной информации. На основе служебной информации определяется состав рабочих созвездий космических аппаратов системы ГЛОНАСС на предполагаемые моменты времени начала и окончания пробега. Оператор аппаратуры потребителя сравнивает между собой полученные составы рабочих созвездий и выявляет космические аппараты системы, не повторяющиеся в обоих рабочих созвездиях. Выявленные таким образом космические аппараты исключаются из измерений путем введения команды запрета в аппаратуру потребителя. Этим обеспечивается работа аппаратуры в период времени выполнения судном пробега по фиксированному рабочему созвездию. В моменты времени начала и окончания пробега судна на галсе аппаратурой потребителя производятся измерения псевдодальностей до космических аппаратов фиксированного созвездия, которые автоматически преобразуются в координаты места судна на моменты измерений. Коэффициент корреляции погрешностей определенных координат судна при разности моментов времени их определений до 10 минут составляет 0,8-0,9. Длина пробега определяется как расстояние между точками с полученными координатами по формуле D=( x² + y²)^1/2, где x и y - разности одноименных координат. Погрешность определения длины пробега при длине галса до 5 миль и времени пробега до 10 минут характеризуется следующими среднеквадратическими отклонениями: 8,1 метров при фиксировании 4 космических аппаратов системы ГЛОНАСС в рабочем созвездии, 7,3 метров при фиксировании 5 аппаратов, 6,6 метров при фиксировании 6 аппаратов. Погрешность измерения длины пробега судна на галсе аппаратурой потребителя системы ГЛОНАСС в аналогичных условиях известным способом характеризуется среднеквадратическими отклонениями 16,9 - 20,7 метров. Таким образом, использование предлагаемого способа на аппаратуре потребителя системы ГЛОНАСС позволяет повысить точность определения длины пробега судна на галсе в 2,5 раза.

Предлагаемый способ измерения длины пробега судна на галсе может быть реализован с использованием любой аппаратуры потребителей среднеорбитной спутниковой радионавигационной системы.

Использование предлагаемого способа измерения длины пробега судна на галсе по фиксированному созвездию космических аппаратов среднеорбитной спутниковой радионавигационной системы обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

1. Фиксация рабочего созвездия космических аппаратов среднеорбитной спутниковой радионавигационной системы на время выполнения судном пробега на галсе обеспечивает выполнение определений координат судна в моменты начала и окончания пробега с погрешностями, содержащими преимущественно систематические составляющие, что существенно влияет на повышение точности измерения длины пробега.

2. Кроме того, достижение вследствие использования фиксированного созвездия космических аппаратов высокой точности измерения длины пробега судна на галсе позволяет применять среднеорбитную спутниковую радионавигационную систему для определения поправок измерителей скорости судна на всей акватории Мирового океана в любое время суток и года.

Источники информации:

1. Кораблевождение под ред. В.Д.Шандабылова. - Л.: ГУНиО МО, 1972, с. 194.

2. Кораблевождение под ред. В.Д.Шандабылова. - Л.: ГУНиО МО, 1972, с. 197.

3. Сетевые спутниковые радионавигационные системы под ред. В.С.Шебшаевича. - М.: Радио и связь, 1993, с.318-323. - прототип.

4. Романов Л. М., Шведов А.К. Моделирование спутниковой радионавигационной системы NAVSTAR. - Зарубежная радиоэлектроника N 12, 1987, с.38-40.