Точность нахождения объекта при частичном затенении антенны GPS/ГЛОНАСС-приемника

№ 4’2012
PDF версия
Вопросы определения точности местоположения абонента с помощью спутниковых навигационных систем изучены в настоящее время довольно подробно. Однако недостаточно внимания уделяется этим вопросам в условиях плохой видимости антенной навигационного приемника участка небесной поверхности. Подобная ситуация может возникнуть как преднамеренно, например при скрытном определении местоположения, так и случайно (при аварийной посадке летательного аппарата и т. д.).

Как указано в [1], определяемая с помощью спутниковых навигационных систем (СНС) точность дается в значении «минимального возможного уровня» — то есть не хуже определенного уровня за определенный промежуток времени. Для любой точки земной поверхности точность в горизонтальной плоскости эквивалентна или лучше чем 100 м, исходя из среднеквадратической ошибки измерения удвоенного расстояния (twice the distance root mean square, 2DRMS). Это значит, что за сутки плановые координаты, определяемые с помощью GPS, будут находиться не далее 100 м от истинных координат в течение 95% процентов времени наблюдений. Соответствующая точность определения высот — 156 м, а времени — 340 нс.

Внешний вид GPS/ГЛОНАСС-приемника

Рис. 1. Внешний вид GPS/ГЛОНАСС-приемника

Эти расчетные параметры точности определены для орбитальной группировки из 24 спутников, при маске возвышения 5° без препятствий и как минимум четырех наблюдаемых спутников с геометрическим фактором потери точности позиционирования (PDOP) не более 6. Это означает, что в зависимости от местоположения или времени суток реальная точность GPS будет меняться. В глубоких каньонах городов мы можем столкнуться с тем, что в поле зрения не будет четырех спутников или PDOP значительно превысит 6.

В исследовании нами использовался экспериментальный GPS/ГЛОНАСС-приемник, созданный на основе интегрального модуля S3535G2F компании SkyTraq (рис. 1, 2).

Принципиальная схема включения интегрального модуля S3535G2F

Рис. 2. Принципиальная схема включения интегрального модуля S3535G2F

Кроме навигационного модуля на плате размещены источник питания LT1086-3.3 и драйвер COM-порта ADM3202JRN. Процесс проектирования и настройки приемника подробно описан в [3]. Плата навигационного модуля подключена к внешнему источнику питания, кабелем соединена с COM-портом компьютера, через высокочастотный разъем к ней подключена выносная ГЛОНАСС/GPS-антенна 2J433GFD-500RG174-C20N фирмы 2J (www.2j-antennae.com). Внешний вид антенны показан на рис. 3, основные технические характеристики:

  • частотный диапазон GPS — 1575,42 МГц, GLONASS — 1572–1610 МГц;
  • коэффициент усиления GPS/GLONASS 35 дБ;
  • КСВН< 2:1 для всех диапазонов;
  • напряжение питания 3–5 В;
  • ток потребления 19 мA;
  • размеры 38×34×13,7 мм;
  • диапазон рабочих температур –40…+85 °C.
Внешний вид антенны 2J433GFD-500RG174-C20N

Рис. 3. Внешний вид антенны 2J433GFD-500RG174-C20N

Антенна была скотчем закреплена на внутренней стороне направленного на юго-запад окна лаборатории (рис. 4), находящейся на первом (цокольном) этаже 4-этажного здания.

Закрепленная на окне ГЛОНАСС/GPS-антенна

Рис. 4. Закрепленная на окне ГЛОНАСС/GPS-антенна

Большая часть окна заслонена стоящим в непосредственной близости (примерно 1 м) металлическим ангаром (рис. 5), на окне установлена металлическая решетка. Таким образом, область видимого антенной свободного пространства в азимутальной плоскости составляет примерно 70°.

Окно, за которым находится GPS/ГЛОНАСС-приемник (за решеткой)

Рис. 5. Окно, за которым находится GPS/ГЛОНАСС-приемник (за решеткой)

Измерения координат производились на протяжении нескольких дней с различными временными промежутками — от 15 до 60 минут. Результаты измерений сведены в таблицу. Обработка и визуализация сообщений GPS/ГЛОНАСС-приемника выполнялись в программе GeoSDemo КБ «ГеоСтар навигация». Этот инструмент удобен тем, что позволяет отображать местоположение абонента на картах Google (рис. 6).

Окно программы GeoSDemo с указанием объекта на карте Google.

Рис. 6. Окно программы GeoSDemo с указанием объекта на карте Google.

Таблица. Результаты измерений координат

Местное время

Номера спутников GPS в решении

Номера спутников ГЛОНАСС

HDOP

VDOP

Скорость, м/с

Высота, м

29.05.12

1

20:15

12

9, 8

2,3

0,9

0

0,1

2

20:30

9, 12

9, 8

3,9

0,9

0,463

296,7

3

20:45

12, 14

9, 10

4,2

1,0

0

299,1

4*

21:00

27, 12, 14

9, 10

4,2

1,0

0

361,3

5*

21:15

9,12,14, 27

16

7,6

1,0

0*

208,4

30.05.12

6

12:45

13, 10, 2, 4

4, 5

7,6

5,1

0

337,2

7

18:00

15, 27, 19, 18

9

3,3

1,0

0

310,9

8

18:15

15, 27, 19, 9, 18

9

4,3

3,7

0

276,8

9

18:18

15, 27, 19, 9, 18

9

3,0

1,0

0,566

277,8

10

18:30

15, 27, 11, 9

9,8

2,9

3,3

0

264,7

11

18:47

27, 15, 11, 9

9, 8, 10

2,7

2,4

0

247,6

12

19:01

27, 1, 15, 11, 9

9, 8, 10

2,3

2,3

0

285,2

13

19:17

27, 9, 1, 15, 11

8, 10

1,9

2,4

0

292,2

14

19:30

27, 9, 15, 11

10

1,9

1,9

0

305,2

15

19:45

27, 9, 11

10

2,6

1,0

0

318,9

16

20:30

9, 12, 14

10

2,3

0,9

0

208,4

17

20:45

12, 14, 1

10, 11

3,9

1,0

0

231,9

18

21:06

9, 12, 27, 14

11

2,7

1,0

0,514

231,1

31.05.12

19

10:00

20, 25, 23, 17

4, 19

2,0

0,9

0

204,5

2.06.12

20

10:07

20, 17

6

5,3

0,8

0,926

1,1

21

10:27

4

6, 22

6,2

1,0

3,447

0,1

22

11:02

20, 23, 4

6, 7, 22

5,3

4,6

0

0,1

23

11:26

23, 13, 4, 10

7

14,7

1,0

0,772

368,1

24

12:18

13, 10, 4, 2

5,0

1,0

0

305,1

25

12:34

13, 10, 20, 4, 2

7, 8

2,2

1,6

0

318,6

26

12:52

13, 10, 2

8

4,7

1,0

0

287,2

27

13:15

10, 2

8

3,5

1,0

0

307,4

28

13:52

8

0

71,4

29

14:24

7, 8, 5

1

3,9

3,6

0

273,5

30

15:30

8, 3, 5, 26

10, 1

3,0

3,5

0

265,3

31

15:52

8, 26, 3, 5

1, 11

2,7

2,5

0

281,7

32

16:16

26, 3, 5

1

2,6

1,0

0,463

267,9

4.06.12

33*

09:23

20, 17

23

6,1

1,0

1,389

42,1

34*

09:42

20, 17

8, 23

6,5

1,0

0

107,9

35

10:15

20, 23, 25, 4

8

2,3

2,7

0

237,4

36

10:45

20, 23, 4

24

2,8

1,0

0

230,0

37

11:18

23, 4, 10

1

11,1

1,0

0

328,7

38

14:38

8, 5, 16

2,3

0,9

0

321,4

39

15:13

8, 5, 26, 16

2,5

1,0

0

302,6

40

15:41

8, 26, 5

2,9

0,8

0

392,9

Результаты графической обработки табличных данных показаны на рис. 7. Красной точкой отмечено реальное положение объекта, зелеными — показания приемника. На карте видно, что большинство результатов попадает в окружность радиусом не более 200 м, с центром в точке истинного местонахождения. Случаи бóльшего удаления отмечены в таблице «звездочкой».

Отметки местоположения всех измерений

Рис. 7. Отметки местоположения всех измерений

Замер № 21 не виден на рис. 7 по причине слишком большой погрешности измерения — более 2 км (рис. 8).

Наихудшая ситуация настоящего исследования — номер 21 в таблице

Рис. 8. Наихудшая ситуация настоящего исследования — номер 21 в таблице

Замер № 28 не вызывает вопросов: в видимости находится только один спутник ГЛОНАСС. В остальных случаях доступны сигналы не менее трех спутников, среднее значение HDOP — 5,88, VDOP — 1,48. В экспериментах №№ 6, 23 и 37 HDOP показывает худшие значения — 7,6; 14,7 и 11,1 соответственно, тем не менее точность показаний в данных случаях выше. Особого внимания заслуживает № 22, когда в видимости находятся шесть спутников — три GPS и три ГЛОНАСС, но их геометрическое сочетание настолько неудачно (HDOP 5,3, VDOP 4,6), что приводит к неудовлетворительному результату. Среднее значение HDOP по всем измерениям составляет 4,13, VDOP — 1,65.

 

Выводы

В случае частичного затенения антенны GPS/ГЛОНАСС-приемника показаний трех спутников обеих навигационных систем достаточно для формирования удовлетворительного (не хуже 200 м) решения по точности местоположения абонента с вероятностью 80%. Более существенную роль для точности определения местоположения играют геометрические факторы расположения — HDOP и VDOP; количество спутников (если их три и более) особого значения в данном случае не имеет.

Литература
  1. Richard B. Langley. Dilution of Precision // University of New Brunswick. GPS World. May, 1999.
  2. S3535G2F High-Performance 88 Channel GLONASS/GPS Receiver.
  3. Малыгин И., Созонов Е. Исследование отечественных GPS/ГЛОНАСС-приемников // Беспроводные технологии. 2011. № 3.
  4. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А. И. Перова, В. Н. Харисова. Изд. 4-е, перераб. и доп. М.: Радиотехника. 2010.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

سكس عربي مصري مجاني sexauskunft.net سكسحر unblurred hentai nicehentai.com omega hentai chinki sex renklipornoo.net village naked dance hot x porn video hindipornsite.com heather jayne nude huge dick comics streamhentai.net hentai msngs
قصص وصور سكس wiwiuku.com مشاهدة أفلام سكس ラブホテル完全盗撮 浮気ドキュメント 禁断の関係 javshare.info とらぶるだいありー brawling go 132 hentaika.org all the way through futa www.indiansexmms pornhindivideo.com ftv hot live 福岡 風俗 図鑑 javwhores.mobi 日本で一番黒いgカップグラドルの絶倫性欲でハメ撮りsexしまくった日常を記録
x videos american fucktube24.com sex odia video 完全拘束イラマチオ 3 あべみかこ javpussy.net 300maan-316 xnxx miya khalifa indianpornsearch.com www.tamil sex videos どエロイ女のムチムチ肉感!ふにゃふにゃ星人 羽生ありさ freejavstreaming.net 生意気j○妹プリ尻挑発 telugu outdoor sex hindipornmovies.org mehreen kaur pirzada