РусскийEnglish

 

home

Украина, 20700,
Черкасская обл.,
г. Смела, ул. Мазура, 24

fax

(04733) 443-54

phone

(04733) 402-46

email

Главная Публикации Определение целостности радионавигационного сигнала в мультисистемном навигационном приемнике СНС
Определение целостности радионавигационного сигнала в мультисистемном навигационном приемнике СНС

В данном докладе рассматриваются понятия целостности радионавигационного сигнала и его влияние на аппаратуру потребителей спутниковых навигационных систем. Рассмотрены источники информации целостности для мультисистемного приемника GALILEO/GPS/ГЛОНАСС/SBAS, разрабатываемого ГП «Оризон-Навигация» и ЗАО «КБ Навис» в рамках выполнения работ по проекту Galileo.

При использовании систем спутниковой навигации в качестве основного средства навигации на точность определения координат накладывается ряд требований, которые не могут быть гарантированы на протяжении всего сеанса работы (местоопределения). Отказы спутников или наземной системы могут привести к тому, что навигационный приемник будет использовать данные содержащие погрешности и вычислять координаты с уровнем точности, превышающим допустимое значение для своей области применения.

Характеристики любой навигационной системы определяются ее точностью, доступностью, непрерывностью и целостностью. С точки зрения безопасности, целостность считается наиболее важным фактором. Без гарантии целостности системы нет возможности знать, является ли принимаемая нами информация точной.

scheme

Точность – Точность представляет собой степень соответствия между оцененными измерениями местоположения потребителя и истинным местоположением. В радионавигации характеристики точности обычно представлены как статистические измерения системной ошибки.

Непрерывность – Непрерывность системы – это способность всей системы выполнять свои функции без прерывания и ухудшения характеристик. Точнее говоря, непрерывность является вероятностью того, что определенные системные характеристики будут выполнены (поддержаны) в процессе работы, предполагая что система была доступна в начале и прогнозируется существование для всего периода действия.

Доступность – Доступность навигационной системы это способность системы обеспечивать требуемые функции и характеристики при проведении намеченной операции. Доступность есть индикация способности системы обеспечить используемый сервис на указанной зоне покрытия. Доступность является обоюдной функцией физических характеристик окружающей среды и технических возможностей передатчика.

Целостность – Мера доверия, которая может быть отнесена к правильности информации, выдаваемой системой в целом. Целостность включает в себя способность системы обеспечить пользователя своевременными и обоснованными предупреждениями (срабатывания сигнализации).
Основные характеристики контроля целостности – способность обнаружить недопустимое ухудшение в работе системы (для СНС это отказавший спутник) с заданной вероятностью и заданным временем задержки оповещения (от момента начала неправильного функционирования системы до момента его обнаружения). Российский радионавигационный план к численным характеристикам целостности радионавигационных систем относит вероятность оповещения потребителей при нарушении работы системы в пределах допустимого интервала времени.

Факторы влияющие на целостность
Среди факторов, которые тем или иным образом способны оказывать влияние на целостность (приводящих к потере целостности) можно выделить следующие:

  • ионосфера;
  • помеховая обстановка;
  • многолучевость;
  • эфемериды;
  • сдвиг бортовой шкалы времени НКА;
  • дрейф частоты ОГ;
  • несоответствие кода фазе несущей;
  • ошибки антенны или самого приемника;
  • ошибочная информация передаваемая со спутника (Satellite MI);
  • ошибочная информация передаваемая станциями наземного контроля (MCS MI);
  • дополнительные (не включенные) источники.

Такие отказы по-разному сказываются на радионавигационных параметрах. Так, сдвиг бортовой шкалы времени НКА непосредственно сказывается на значении ПД, дрейф частоты ОГ проявляется сначала в доплеровском сдвиге частоты и только через некоторое время в значении ПД, дрейф несущей частоты у излучаемого сигнала сказывается на значениях как ПД, так и доплеровского сдвига частоты и т.д.

Методы контроля целостности
В настоящее время контроль целостности в СРНС осуществляется следующими способами:

  • в аппаратуре НКА;
  • наземным контрольным сегментом;
  • автономно (RAIM) (т.е. в аппаратуре потребителя).

Одним из перспективных направлений развития для повышения характеристик целостности есть использование сигналов новых СНС содержащих дополнительную информацию о целостности в составе информации передаваемой с борта НКА таких как Galileo. Следовательно, для обеспечения перспективных требований выдвигаемых к навигационной аппаратуре потребителя должен быть разработан мультисистемный приемник (Galileo/GPS/ГЛОНАСС/SBAS). Мультисистемный приемник должен принимать все данные, в которых содержится (или может содержаться) информация о целостности. Источники информации о целостности для мультисистемного приемника показаны на рисунке.

sources_of_information
Пунктиром показаны потенциальные источники целостности

Среди источников данных, содержащих информацию можно выделить следующие:

Признак «здоровья» спутника.
Этот признак отображает «здоровье» данных передаваемых НКА. Он передается НКА в составе оперативной информации и присущ для всех спутников всех используемых систем.

Данные целостности всей системы.
Отличительная особенность системы Galileo в части обеспечения данных целостности для всей системы при помощи наземных систем мониторинга. Информация о нарушении целостности информации отслеживается наземными станциями и передается потребителю через оперативную информацию всех спутников в группировке. Наличие этих данных выделяют систему Galileo для использования в качестве SoL (safety of life) сервиса.

Информация целостности SBAS.
Данные целостности SBAS содержат информацию о спутниках, которые нельзя использовать, и которые не контролируются системой. Данные передаются для каждого спутника в зоне действия EGNOS (WAAS). На данный момент эта информация доступна только для группировки GPS. Но в то же время SBAS предусматривает возможность передачи данных дополнительных (для ГЛОНАСС и Galileo).
При использовании этих данных о целостности возникают трудности, связанные с учетом информации целостности при нахождении потребителя на границе зоны действия EGNOS. В этом случае информация о целостности будет передаваться только на часть спутников.

Данные GBAS.
Данные GBAS обеспечивают потребителя информацией о целостности только для зоны действия GBAS. Перечень и набор данных различен для разных применений (морского и авиационного). Используется только для дифференциального режима работы.

RAIM.
Автономный контроль целостности RАIM обеспечивает контроль целостности на пользовательском уровне после приема всей доступной информации. Именно он принимает решение об использовании спутника в решении.
RAIM является необходимым компонентом применения СНС для обеспечения авиации. В соответствии с требованиями RTCA любой приемник спутниковой навигации, используемый в авиации должен иметь возможность наблюдения за целостностью.

Разрабатываемый ГП «Оризон-Навигация» и ЗАО «КБ Навис» мультисистемный приемник (GALILEO/GPS/ГЛОНАСС/SBAS) должен в полной мере удовлетворять современным требованиям. В части обеспечения целостности он должен использовать всю доступную информацию, что делает его пригодным для использования в аппаратуре обеспечения безопасности жизнедеятельности (SoL применение).

Литература

  1. RTCA SC-159, Minimum Operational Performance Standart for Global Positioning system/Wide Area Augmentation System Airbone Equipment, RTCA/DO-229B, October 6, 1999.
  2. CD-GPS-200C, NAVSTAR GPS Space Segment/ Navigation User Interface, Arinc Research Corporation, El Segundo, CA, October 10,1993, and subsequent IRNs 1 through 4, April 12, 2000.
  3. ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ (ИКД), Вер. 5.0. Москва, 2002.
  4. Sturza M.A., Navigation System Integrity Monitoring Using Redundant Measurements, Navigation, vol. 35, № 4, Winter 1988-89.
  5. GIRA WP3-NAV-DEL-313-v10, GIRASOLE, Galileo Safety of Life Receivers Development «Multisystem GNSS Integrity».