Математическое и программное обеспечение навигации с использованием систем ГЛОНАСС/GPS/WAAS тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.18, доктор технических наук Куршин, Владимир Викторович

• Куршин, Владимир Викторович
• доктор технических наук
• 2003

Оглавление диссертации доктор технических наук Куршин, Владимир Викторович

6

Глава 1 Методы навигации потребителя с использованием спутниковых систем.

1.1. Системы координат.

1.2. Навигационные измерения.

1.3. Навигационные алгоритмы.

1.3.1. Алгоритм на основе одномоментных измерений.

1.3.2. Алгоритм на основе измерений нарастающего объема.

1.4. Тестирование навигационных алгоритмов.

1.5. Результаты навигационных GPS-определений стационарного и авиационного потребителей.*.

1.6. Выводы к главе 1.

Глава 2 Алгоритмы, повышающие точность GPS навигации.

2.1. Адаптивный навигационный алгоритм в условиях действия селективного доступа.

2.1.1. Построение адаптивного навигационного алгоритма.

2.1.2. Анализ результатов расчетов применения адаптивного навигационного алгоритма.

2.2. Навигационный алгоритм на основе дальномерных и фазовых измерений.

2.2.1. Постановка задачи.

2.2.2. Навигационный алгоритм.

2.2.3. Анализ результатов расчетов.

2.3. Выводы к главе 2.

Глава 3 Совместное использование навигационных систем GPS и ГЛОНАСС.

3.1. Навигация потребителя на основе комплексирования систем GPS и ГЛОНАСС.

3.2. Сравнительный анализ GPS и GPS+ГЛОНАСС навигации.

3.2.1. GPS+ГЛОНАСС навигация в условиях селективного доступа к системе GPS.

3.2.2. GPS+ГЛОНАСС навигация при отсутствии селективного доступа к системе GPS.

3.3. ГЛОНАСС навигация.

3.4. Определение скорости потребителя при помощи спутниковой навигации.

3.5. Программная реализация GPS+ГЛОНАСС навигационного алгоритма.

3.6. Выводы к главе 3.

Глава 4 Широкозонная дифференциальная система WAAS.

4.1. Основные компоненты системы WAAS.

4.2. Сообщения системы WAAS.

4.2.1. WAAS сообщение 0.

4.2.2. WAAS сообщение 1.

4.2.3. WAAS сообщения 2 - 5.

4.2.4. WAAS сообщение 6.

4.2.5. WAAS сообщение 7.

4.2.6. WAAS сообщение 9.

4.2.7. WAAS сообщение 10.

4.2.8. WAAS сообщение 12.

4.2.9. WAAS сообщение 17.

4.2.10. WAAS сообщения 24-25.

4.2.11. WAAS сообщения 18 и 26.

4.2.12. WAAS сообщение 27.

4.2.13. WAAS сообщения 62 и 63.

4.3. Вычисление HPLWAas и VPLwaas Для навигационного режима точной посадки.

4.3.1. Вычисление дисперсии ошибки, компенсируемой быстрой и долговременной коррекциями.

4.3.1.1. Изменение быстрой коррекции.

4.3.1.2. Изменение параметра RRC.

4.3.1.3. Изменение долговременной коррекции.

4.3.1.4. Определение параметра ser.

4.3.2. Вычисление дисперсии ошибки в измерении дальности, вносимой ионосферной рефракцией.

4.3.3. Вычисление дисперсии ошибки в измерении дальности, вносимой шумами приемника и многолучевостью.

4.3.4. Вычисление дисперсии ошибки в измерении дальности, вносимой тропосферной рефракцией.

4.4. Вычисление HPLWAAS и VPLwaas Для обычных режимов полета.

4.5. Выводы к главе 4.

Глава 5 Навигация авиационного потребителя при использовании спутниковой системы GPS/WAAS.

5.1. Тестирование навигационных алгоритмов с использованием GPS/WAAS симулятора.

5.1.1. Сценарий "взлет, полет по маршруту, посадка".

5.1.2. Сценарий "разгон, полет с постоянной высотой, торможение".

5.2. GPS/WAAS навигация в режиме "точной посадки".

5.3. Тестирование GPS/WAAS алгоритмов в полетах.

5.4. Выводы к главе 5.

Глава 6 Навигация потребителя при совместном использовании спутниковых и других дополнительных измерений.

6.1. Определение положения потребителя при совместном использовании системы GPS/WAAS и высотомера.

6.1.1. Алгоритм комплексирования GPS/WAAS и барометрических данных в задаче навигации.

6.1.2. Вычисление дисперсии ошибки высотомера.

6.1.3. Результаты совместного использования системы GPS/WAAS и высотомера в тестовых полетах.

6.2. Определение положения потребителя при совместном использовании системы ГЛОНАСС/GPS и магнитного датчика.

6.2.1. Постановка задачи навигации с использованием спутниковых и угловых измерений.

6.2.2. Навигационный алгоритм, использующий спутниковые и угловые измерения.

6.2.3. Схема имитационного моделирования.

6.2.4. Анализ результатов расчетов.

6.3. Выводы к главе 6.

Глава 7 Алгоритм автономного контроля целостности данных при использовании систем GPS/WAAS/TJIOHACC.

7.1. Пример неверного GPS/WAAS измерения.

7.2. Алгоритм RAIM для обработки дальномерных измерений.

7.3. Модифицированный RAIM алгоритм.

7.4. Алгоритм RAIM для обработки доплеровских измерений.

7.5. Выводы к главе 7.

Глава 8 Навигация авиационного потребителя на основе цифровых карт.

8.1. Применение цифровых карт в навигации.

8.2. NaviMap - визуализация положения движущегося объекта при помощи цифровых карт.

8.2.1. Цифровые карты NaviMap.

8.2.2. Программная реализация NaviMap.

8.2.2.1. NaviMap - Main.

8.2.2.2. NaviMap - External Data.

8.2.2.3. NaviMap - Watch Dog.

8.2.2.4. NaviMap - Terrain Data.

8.2.2.5. NaviMap - Map Preparation.

8.2.2.6. Запуск программы NaviMap.

8.2.3. Окно NaviMap.

8.2.4. Основные режимы NaviMap.

8.2.4.1. NaviMap - режим PAN.

8.2.4.2. NaviMap - режим Cursor.

8.2.4.3. NaviMap - режим Map.

8.2.4.4. NaviMap - режим DF.

8.2.4.5. NaviMap - режим Manual.

8.2.4.6. NaviMap - режим Trace.

8.2.4.7. NaviMap - режим SaR.

8.2.4.8. NaviMap - режим Event.

8.2.4.9. NaviMap - режим FPL.

8.2.5. NaviMap - навигация в режиме посадки.

8.2.5.1. NaviMap - режим Арр, функция Show.

8.2.5.2. NaviMap — режим Арр, функция Мар+.

8.2.6. Дополнительные возможности NaviMap.

8.2.6.1. Применение компаса при навигации.

8.2.6.2. Настройка окна NaviMap.

8.2.6.3. Вертикальное расположение дисплея.

8.2.7. GNS S-транспонд ер.

8.2.8. Тестирование NaviMap.

8.2.9. Настроечные параметры NaviMap.

8.2.10. Демонстрационная версия NaviMap.

8.3. Выводы к главе 8.

Выводы по диссертации.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Математическое и программное обеспечение навигации с использованием систем ГЛОНАСС/GPS/WAAS»

Развитие космической техники в последние годы дало возможность подняться на новую ступень при решении различного рода задач. Очевидно, что использование системы искусственных спутников Земли (ИСЗ), обладающих однотипной аппаратурой, позволяет решать более сложные задачи, нежели одиночные спутники.

При судовождении, управлении полетом самолета или космического аппарата, геодезии, мониторинге разных движущихся объектов, требуется знание положения потребителя в пространстве, его скорости. Использование инерциальных автономных навигационных систем или наземных радионавигационных систем не может обеспечить определение фазового вектора объекта - потребителя с точностью, которую диктует настоящее время. Сложность решаемых задач требует все более точного навигационного обеспечения.

В 80 — 90-е годы были созданы среднеорбитальные навигационные спутниковые системы (НСС), позволившие удовлетворить существовавшие на то время потребности в качестве глобального навигационного обслуживания. В США - это система GPS (Global Positioning System, развернута в 1993 г.), а в России - ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система, развернута в 1995 г.) [5, 6, 15, 19, 66, 67, 74, 117]. По различным оценкам навигационными спутниковыми системами пользуются от 10 до 12 млн. пользователей (от отдельных пользователей до государственных учреждений и международных организаций) во всем мире [23].

В 1998 года Правительства России и США предоставили возможность использовать системы ГЛОНАСС и GPS международным сообществом на безвозмездной основе [23, 74, 108]. Каждой из этих систем присущи свои достоинства и недостатки, но общим для них является обеспечение глобальной, непрерывной, вне зависимости от времени суток, погодных и иных условий навигации и определять координаты потребителя с достаточно высокой точностью. Открытость систем ГЛОНАСС и GPS позволяет объединить их возможности в единую систему GNSS (Global Navigation Satellite System). Применение технологии навигации на основе современных НСС для различного класса потребителей позволяет решать поставленные задачи на качественно новом уровне [9, 60].

Обе системы являются беззапросными, поэтому навигационные приемники, работающие по GPS- или ГЛОНАСС-сигналам, включают в себя высокоточные часы. Навигационные спутники двух систем излучают на двух частотах L1 и L2 сигналы стандартной и высокой точности, соответственно для гражданских и военных потребителей. Системы GPS и ГЛОНАСС отличаются способом разделения сигналов навигационных спутников - в GPS используется кодовый способ (С/А для гражданских и P,Y - для военных потребителей), а в ГЛОНАСС применяется частотный. Для GPS системы значение частот L1 и L2 равно: 1575.42 МГц и 1227.6 МГц, а у системы ГЛОНАСС диапазон частот L1 - 1602.5625-1615.5 МГц и L2 - 1246.4375-1256.5 МГц. Длительность суперкадра, содержащего эфемериды и альманах, у системы ГЛОНАСС составляет 2.5 минуты, а у системы GPS - 12.5 минут.

Также необходимо сказать о еще одном существенном различии. В системе GPS для гражданских потребителей может применяться, так называемый, селективный доступ (Selective Availability - SA), система ГЛОНАСС не предполагает применения подобного доступа. Сущность селективного доступа заключается в искусственном зашумлении сигнала, используемого гражданскими потребителями, что приводит к ухудшению точности навигации. Селективный доступ был введен 25 марта 1990 г. [108]. 1 мая 2000г. правительство США отменило действие селективного доступа, при этом была продемонстрирована возможность применения селективного доступа в некоторых районах Земли [26]. Технически это не представляет собой особого труда запрограммировать включение и отключение SA для каждого навигационного спутника. Можно догадываться, что причина отмены действия SA заключается в стремлении помешать планам Европы, в том числе и России, по разработке и совершенствовании собственных навигационных систем. Символично, что отмена действия селективного доступа совпала со временем проведения конференции GNSS-2000, проходившей в Эдинбурге с 1 по 4 мая 2000 г. [133]. Также очевидно, что селективный доступ может быть снова введен в действие, например, в некотором районе.

В горизонтальной плоскости гражданский пользователь может определить свое положение с применением системы GPS с точностью до 100 м в условиях действия селективного доступа и с точностью до 20 м без него, а с применением ГЛОНАСС - до 60 м [19, 23, 74, 107, 108]. Подобные точностные характеристики удовлетворяют потребностям довольно-таки обширного круга потребителей. Но существует ряд задач, которые требуют более высоких точностей навигации. К этим задачам относятся: взлет, заход на посадку и посадка самолетов, судовождение в прибрежных водах, навигация вертолетов и автомобилей. Так, для захода на посадку самолета по I категории необходимая точность навигации в плоскости - 48 м, а по высоте - 2-8 м [69, 171].

Для обеспечения повышенной точности навигации обычно применяется дифференциальная коррекция [78, 148]. Сущность дифференциальной коррекции заключается в передаче соответствующих дифференциальных поправок. В зависимости от того, где и как формируются поправки, дифференциальная коррекция делится на локальную, региональную и широкозонную [74, 78, 92, 148, 168, 169].

Для локального дифференциального режима поправки формируются одной базовой станцией. Обычно дифференциальные поправки передаются по радиоканалу [148, 155]. Существуют также возможность передачи дифференциальных поправок с использованием Интернета [26, 94]. Главный недостаток локальной коррекции - потребитель может использовать дифференциальные поправки, находясь не далее, чем 100-200 км от базовой станции [148]. Поэтому для повышения точности навигации для обширного региона необходима целая сеть таких базовых станций. Общепринятое название региональной дифференциальной системы -LAAS (Local Area Augmentation System) [143]. В качестве примера можно привести региональную систему береговой охраны США, состоящую из 50 базовых станций [165].

Очевидно, что для обеспечения дифференциального режима для большого региона - например, для стран Европы, США, России -количество базовых станций достигает огромной величины. Поэтому был предложен другой подход [143, 171]. Суть его заключается в том, что передача корректирующих дифференциальных поправок осуществляется при помощи геостационарных спутников. Примерами широкозонных дифференциальных систем являются проходящая тестирование американская система WAAS (Wide Area Augmentation System) и две системы, находящиеся на различных стадиях работ - японская MSAS (Japan's Multifunctional Transport Satellite Space-based Augmentation System) и EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System) [74, 78, 143, 148, 171]. Полный ввод в эксплуатацию системы WAAS намечен на 2003 г. [162]. Необходимо также отметить и проект Galileo, который предполагает помимо передачи корректирующих поправок и использование собственных средневысотных навигационных спутников [103].

Таким образом, можно констатировать тот факт, что в настоящее время существует объективная потребность в дальнейшем повышении качества навигационного обслуживания. Качество навигационного обслуживания может совершенствоваться по следующим направлениям.

Первое направление - это разработка навигационных GPS-алгоритмов, уменьшающих влияние селективного доступа. Это даст возможность повысить точность в случае применения селективного доступа без привлечения дополнительного оборудования. Существует большое число работ, посвященных исследованию модели селективного доступа [108, 130, 143]. Вопрос же уменьшения влияния селективного доступа на точность навигации практически не исследовался. Возможно, что работы по этому направлению носят закрытый характер в США. В работе [87] решалась задача уменьшения влияния селективного доступа на точность навигации. Но предложенный алгоритм [87] фактически не использует результаты исследования модели селективного доступа, поэтому для его реализации необходимо проводить большой объем вычислений. Это затрудняет применение алгоритма [87] в качестве навигационного программного обеспечения для GPS - приемников.

Второе направление основывается на совместном использовании дальномерных и фазовых измерений. Большинство навигационных приемников, имеющих одну антенну, проводят помимо дальномерных также и фазовые измерения. Но данные фазовых измерений не используются в навигационном алгоритме, поскольку существует неоднозначность фазовых измерений. Поэтому несомненный интерес представляет, использующий для определения положения одиночной антенны как дальномерные, так и фазовые измерения.

Третье направление связано с совместным использованием навигационных систем GPS и ГЛОНАСС. Комплексирование GPS и ГЛОНАСС систем позволяет увеличить число видимых потребителю навигационных спутников, составляющих рабочее созвездие, и тем самым увеличить число проводимых измерений. Это дает возможность повысить качество навигационного обеспечения. Необходимо заметить, что совместное использование GPS и ГЛОНАСС систем существенно улучшает точность навигации в случае, если в системе GPS применяется селективный доступ.

Различного рода навигационные алгоритмы были рассмотрены в работах Бажинова И.К., Бартенева В.А., Болдина В.А., Дишеля В.Д., Дмитриева П.П., Иванова Н.Е., Красилыцикова М.Н., Малышева В.В., Перова А.И., Почукаева В.Н., Романова Л.М., Салищева В.А., Тюбалина В.В., Харисова В.Н., Чернявского Г.М., Шебшаевича B.C., Ярлыкова М.С. и ряда других авторов. В этих работах были исследованы вопросы навигации с использованием систем GPS или ГЛОНАСС. В настоящее время также существует ряд приемников, использующих для навигации системы GPS и ГЛОНАСС. В первую очередь необходимо отметить фирмы Ashtech (Thaies Navigation), 3S Navigation и Javad (в настоящее время вошла в состав Торсоп). Российские фирмы также выпускают подобные комбинированные приемники - это РНИИ космического приборостроения, РИ радионавигации и времени, КБ «Компас», КБ «Навис», НПК «Научный Центр» [74]. В основном эти приемники предназначены для геодезии, морской или автомобильной навигации. Иными словами, ориентированы на потребителя, движущегося с небольшой скоростью. В данной диссертационной работе основное внимание уделяется навигации авиационного потребителя, в том числе в режиме посадки, что не достаточно исследовано в настоящее время. К тому же привлечение ГЛОНАСС спутников к GPS навигации увеличивает надежность навигационного обеспечения, что является очень важным для авиационного потребителя. Поэтому задача комплексирования GPS и ГЛОНАСС измерений для авиационного потребителя является актуальной. Интерес этот объясняется возможностью дальнейшего совершенствования алгоритмического обеспечения в направлении повышения точности навигации, в том числе в рамках создания программного обеспечения для проекта GNSS.

Следующее направление в области повышения качества навигационного обслуживания относится к дифференциальной коррекции. И если для локальной дифференциальной коррекции, применяемой уже около десяти лет, существует и различные навигационные станции, и оборудование для передачи дифференциальных поправок, и соответствующее программное обеспечение, то для широкозонных дифференциальных систем в силу новизны является актуальным разработка алгоритмов и программ, обеспечивающих навигацию с использованием GPS/WAAS оборудования и ориентированных, в первую очередь, на авиационного потребителя.

Основными потребителями широкозонных дифференциальных систем являются различные системы мониторинга за наземными системами, как-то: железнодорожные поезда, автобусы, специальные машины [78]. Но в первую очередь система WAAS нужна авиационным потребителям. Собственно, именно авиационные потребители и определяют требования по точности и надежности навигации системы WAAS. Поэтому в настоящей работе основное внимание уделяется разработке алгоритмов и программ для навигационного GPS/WAAS оборудования, применяемого в авиации.

Заметим, что уже выпускаются навигационные GPS/WAAS приемники, в частности, фирмой Javad [119]. Но приемниками Javad не вычисляется оценка точности GPS/WAAS навигации, что очень важно для авиационного потребителя. В WAAS-лаборатории Стэнфордского университета также разрабатывается математическое и программное обеспечение для широкозонных дифференциальных систем [97]. Данные продукты предназначены в основном для обычного, но не авиационного, потребителя.

Необходимо отметить следующее направление в области повышения качества навигации, также предполагающее использование дополнительное оборудование. В состав штатного бортового авиационного оборудования входит высотомер. Радиотехнический Комитет по Аэронавтике (Radio Technical Commission for Aeronautics - RTCA) рекомендует его использовать совместно с навигационными спутниковыми измерениями [143]. Разумеется, применение барометрических данных оправдано только в том случае, если эти дополнительные данные могут улучшить точность определения положения самолета. В данной работе также рассматривается вопрос комплексирования GPS/WAAS измерений и данных высотомера, проводится оценка точности навигации. Была предложена и апробирована в тестовых полетах методика совместного использования GPS/WAAS и барометрических измерений.

Для решения задачи спутниковой навигации при недостаточном числе измерений обычно применяются алгоритмы, использующие измерения нарастающего объема, например, фильтр Калмана. Фильтрационные методы предполагают задание модели движения объекта, причем точность вычисления оценки координат потребителя зависит от адекватности применяемой модели движения. Очевидно, что маневрирование потребителя приводит к ухудшению точности оценивания. Для повышения точности навигации обычно используют дополнительные источники информации о координатах потребителя, например, инерциальную навигационную систему [14, 134]. Но стоимость инерциальной навигационной системы высока. В последнее время рядом фирм были разработаны недорогие магнитные датчики, позволяющие определить потребителю свое угловое положение с достаточно высокой точностью [62, 64]. Поэтому несомненный интерес представляет возможность определения положения и скорости маневрирующего потребителя на основе ГЛОНАСС/GPS навигации совместно с угловыми измерениями магнитного датчика при числе видимых спутников меньше 4.

Для авиационного потребителя очень важен вопрос достоверности данных о координатах потребителя, полученных при помощи спутниковых навигационных измерений. Согласно требованиям к авиационному навигационному оборудованию в состав программного обеспечения навигационного приемника должен входить автономный контроль целостности в приемнике (Receiver Autonomous Integrity Monitoring -RAIM) [143, 158]. Основной задачей алгоритма RAIM является обнаружение и исключение из состава измерений потребителя неверное измерение. Неверным измерение может быть по следующим двум причинам. Первая причина - это неисправность самого навигационного спутника. Навигационная спутниковая система осуществляет непрерывный контроль исправности всех компонентов системы, в том числе и передаваемых навигационных данных. Время, необходимое для индикации неисправного спутника системы ГЛОНАСС, составляет около 1 минуты [74]. И в течение этого времени потребитель будет использовать этот плохой спутник, не зная об его неисправности. Вторая причина неверного измерения - это плохие условия приема навигационного сигнала со спутника, обусловленные в первую очередь малым углом видимости спутника над горизонтом и многолучевостью, а также шумы в канале приемника. Алгоритм RAIM должен это неверное измерение найти и исключить из состава измерений. Возможность такого подхода основана избыточности проводимых измерений: при использовании системы GPS потребителю видны не менее 6-8 спутников, а минимальное число спутников равно 4 [118]. В данной работе RAIM применяется в навигационных алгоритмах, использующие GPS и барометрические измерения, GPS/ГЛОНАСС измерения, а также GPS/WAAS измерения.

Определение координат потребителя - это основа для решения задачи управления объектом. При управлении самолетом огромную роль играет человеческий фактор, поскольку именно пилот принимает все решения, а бортовая аппаратура только помогает пилоту. И вопрос о способе предоставления информации имеет большое значение. Спутниковые навигационные приемники определяют положение, как правило, в географической системе координат - широта, долгота, высота. Ориентирование же на местности проходит при помощи бумажных, полетных карт. Разумеется, при известном положении объекта ориентирование по карте представляет собой не очень сложную задачу. Но при все возрастающих скоростях полета, огромном количестве выводимой диагностической и другой информации пилоту довольно-таки затруднительно проводить дополнительные расчеты по карте. Поэтому чтобы повысить безопасность полета необходимо обеспечивать автоматическую навигацию самолета по карте. В англоязычной литературе подобная задача носит название "moving map" [21, 111].

Для программной реализации задачи навигации по карте используются различные электронные карты, в том числе и копии бумажных карт. Аппаратная реализация этой задачи обеспечивается при помощи специализированного бортового компьютера, на экран дисплея которого выводится карта, текущие координаты, скорость, время полета до пункта назначения и другая дополнительная информация.

Очевидно, что до полета, после, а главное, в процессе полета пилот должен иметь возможность управлять работой бортового компьютера. Например, пилот может ознакомиться с картой, ввести полетный маршрут, увеличить или уменьшить масштаб выводимой на экран карты и т.д. И способ интерактивного взаимодействия пилот - компьютер напрямую связан с безопасностью полета. Необходимо, чтобы управление бортовым компьютером было бы максимально комфортным для пилота. И наиболее естественным и удобным способом для управления бортовым компьютером является нажатие пальцем пилота на дисплей.

Ряд фирм (программы "FlightMap", "Preston Peavy") предлагают использовать указательное устройство touch-pen для управления компьютером [111]. Такой подход упрощает создание программного обеспечения для компьютера, поскольку позволяет применять Windows-ориентированный интерфейс и соответствующее программное обеспечение. Несколько иное решение предлагается для программы "Navplan" - данная программа ориентирована для использования на компьютерах типа Palmtop [111]. Но указанные подходы не совсем удобны - поскольку вибрация, качка и.т.д. не позволяют точно попасть в нужное место на дисплее. К тому же пилот должен для управления бортовым компьютером держать в руке устройство touch-pen. Очевидно, что данное требование уменьшает безопасность полета.

Поэтому рядом фирм было предложено использовать специализированные навигационные компьютеры. Так, фирма SAS разработала бортовой компьютер М-5000, предназначенный для самолетов [161]. Особенностью данного компьютера является использование в качестве источника информации GNSS-транспондера, который позволяет определять координаты не только самого объекта, но и других объектов, снабженных такими же устройствами. Это дает возможность пилоту видеть на экране компьютера М-5000 положение других самолетов. Фирма Trimble Navigation предлагает систему НТ9100, использующая в качестве источника данных 12-канальный GPS приемник, а также более простой прибор Trimble GPS Map [164]. Фирмой GARMIN также предлагается аналогичные системы - GNS 430, GNS 530 и GPSMAP 195, GPSMAP 295 [106]. Необходимо заметить, что карта, выводимая на экране Trimble GPS Map очень схематична (только некоторые пункты и нет местности). То же самое можно сказать о серии Garmin GPSMAP. Фирма FURUNO разработала специализированный бортовой компьютер "Digital Mapping System", предназначенный для вертолетов [63] и используемая исключительно в Японии. Фирма Transas выпустила систему "Advanced Moving Map System", в России эта система имеет название "АБРИС" [65]. Данная разработка предполагает использование карт Jeppesen, Transas Charts. Российская система "Планшет" использует карты фирмы С-МАР. Все эти бортовые компьютеры для управления используют специальные кнопки, расположенные рядом с дисплеем. При помощи этих кнопок осуществляется перемещение курсора для установки путевых точек, выбор режима функционирования и т.д. Очевидно, что в этом случае процесс управления программой "moving map" будет занимать определенное время. Достаточно упомянуть, например, установку путевой точки или "пролистывание" рабочих режимов.

Поэтому предлагается использовать в бортовом компьютере дисплей, реагирующий на нажатие - touch-screen. Это дает возможность как бы совместить и дисплей и кнопки управления в одном устройстве. Такое решение, на наш взгляд, существенно улучшает эргонометрические свойства бортового компьютера.

Отметим и еще одно преимущество использования дисплея touchscreen. Если пилоту необходимо ввести какую-нибудь информацию, то для этого используется дополнительная клавиатура. В случае применения touch-screen на дисплее отображается виртуальная клавиатура и при ее помощи может осуществляться ввод информации.

Таким образом, бортовой компьютер, использующий дисплей touchscreen, обладает несомненным преимуществом по сравнению с компьютером, оборудованным обычным дисплеем.

Понятно, что применение дисплея touch-screen требует создания программного обеспечения, реализующего соответствующий интерфейс с виртуальными кнопками и окнами, реагирующими на нажатие. Но это нельзя отнести к недостатку интерфейса touch-screen, скорее это его особенность.

Необходимо также отметить следующий аспект, который требуется учесть при разработке программного обеспечения для бортового компьютера. Это программа функционирует в реальном времени и должна своевременно обрабатывать различные события, как-то: поступление новых данных о положении объекта, ввод пилотом новой команды, проверка работоспособности внешних устройств и т.д. И необходимо, чтобы не было потерь данных и временных задержек при вводе команд, чтении или записи на постоянные носители. Предложенная в работе концепция построения программного обеспечения для бортового компьютера успешно справляется с этими требованиями. Эта концепция основывается на использовании многозадачной операционной системы. Сама же программа состоит из нескольких потоков, выполняемых одновременно и имеющих различные приоритеты.

В ряде случаев цифровые навигационные карты используются не только пилотом, но и другими членами экипажа. И наиболее эффективным решением такой задачи является применение специализированного бортового навигационного комплекса. Данный комплекс состоит из навигационного сервера и нескольких бортовых компьютеров, объединенных в единую сеть. В задачу навигационного сервера входит обеспечение бортовых компьютеров всеми навигационными данными, включающими как информацию о положении и скорости объекта с использованием GPS/TJ10HACC систем, так и картографические данные. Передача данных по бортовой компьютерной сети осуществляется по протоколу TCP/IP.

При отображении на дисплее карты местности могут использоваться как растровые, так и векторные карты. Могут применяться также комбинированные карты. Растровая карта получается при помощи оптического сканирования обычной бумажной карты. Векторная же карта создается, как правило, на основе растровой при помощи дополнительного программного обеспечения. Но главное - это необходимость участия человека в процессе векторизации. Поэтому трудоемкость создания векторных карт несравненно выше растровых. К тому же растровые карты, являющиеся копиями обычных карт, уже хорошо знакомы пилотам. Подробно различия этих карт, их преимущества и недостатки будут обсуждаться в 8 главе. Здесь только скажем, что были выбраны комбинированные или смешанные карты, использующие как основу растровые карты, а некоторые элементы - полетный маршрут, поисковая информация - векторные.

В настоящей диссертации разработана программа NaviMap (Navigation and Map), реализующая рассмотренные выше требования к специализированному бортовому навигационному компьютеру.

Необходимо отметить, что фирма Fugawi также использует растровые карты. Но программное обеспечение "Fugawi Navigation Software" предназначено для офисных компьютеров и использует Windows-интерфейс, что затрудняет применение на борту движущегося самолета или вертолета [100].

Программа JEPPView фирмы JEPPESEN обеспечивает пилота или штурмана различной информацией, но она предназначена для офисных компьютеров и использование на бортовом компьютере практически не возможно [120]. Правда JEPPESEN планировала создать версию для бортового компьютера. В основном же JEPPView предназначена для предполетной подготовки пилота или штурмана и фактически является компьютерной базой данных о терминальных, взлетно-посадочных картах.

Программа PCVtrack фирмы Trimble использует растровые карты, но данное программное обеспечение опять-таки не предназначено для бортовых компьютеров (а для следящих систем) [164].

Программа NaviMap может использовать для навигации GNSS-транспондер, что дает возможность видеть на экране бортового компьютера все рядом находящиеся объекты. Подобным свойством из всех выше перечисленных программ и приборов обладает только бортовой компьютер М-5000 фирмы SAS.

Разработанная программа NaviMap также как и JEPPView дает возможность просмотреть расположение находящихся рядом аэродромов и ознакомиться с характеристиками взлетно-посадочных полос. Но программа NaviMap, в отличие от программы JEPPView, обладает режимом Approach, что дает возможность осуществить навигацию по карте в реальном времени при посадке самолета. Эта возможность программы NaviMap существенно повышает безопасность пилотирования.

Также для повышения безопасности пилотирования программа NaviMap позволяет использовать дополнительную информацию о высоте над поверхностью Земли. Необходимость использования такой информации объясняется тем, что при помощи спутниковой навигации определяется высота объекта не над поверхностью Земли, а над некоторой моделью Земли. В GPS навигации используется модель Земли WGS-84, в ГЛОНАСС навигации - эллипсоид Красовского. Поэтому для вычисления истинной высоты необходимо знать расстояние между соответствующей точкой, принадлежащей применяемой модели Земли, и реальной высотой над поверхностью Земли. Применение базы данных о реальной высоте поверхности Земли позволяет улучшить качество информационного обеспечения программы NaviMap. Из рассмотренных выше программ только FlightMap обладает возможностью определения текущей высоты. Но данный режим в программе FlightMap доступен только в режиме посадки, что является недостаточным для обеспечения безопасности полета, например, над гористой местностью. Выгодное отличие программы Ыау^Мар заключается в осуществлении непрерывной индикации высоты полета над поверхностью Земли.

Рис.1. Спутниковая навигация авиационного потребителя на основе цифровых карт.

Объединение навигационного приемника, определяющего положение и скорость потребителя при помощи спутниковых систем ГЛОНАСС/СР8/\\'АА8, и бортового компьютера, осуществляющего вывод на дисплей необходимого фрагмента карты и соответствующего положения потребителя на карте, позволяет решить единую задачу -навигация потребителя с использованием ГЛОНАСС/вРЗ^ААЗ измерений и цифровых карт. Структура авиационного бортового комплекса, обеспечивающего спутниковую навигацию на основе цифровых карт, приведена на рис.1.

Целью работы является решение проблемы разработки математического и программного обеспечения навигации авиационного потребителя с использованием спутниковых систем ГЛОНАСС/ОРЯМААЗ и цифровых карт. В качестве дополнительных измерений могут использоваться данные высотомера или магнитного датчика. Данное программное обеспечение предназначено для бортового навигационного компьютера, установленного на самолете или вертолете и осуществляющего высокоточную навигацию по цифровой карте с использованием спутниковых систем ГЛОНАССЛЗР5^АА8.

Решаемая в диссертации проблема осуществления высокоточной навигации авиационного потребителя по цифровой карте отражает практическую потребность улучшения качества навигационного обслуживания и, следовательно, повышения безопасности пилотирования.

Применение 'УМАЗ-данных позволяет определить положение и скорость авиационного потребителя с точностью, необходимой для совершения посадки в режиме "точная посадка". Также важным для авиационного потребителя является высокая достоверность данных (1 -10~7 /ч полета), обеспечиваемая системой WAAS. В свою очередь, соответствующие цифровые карты и программное обеспечение бортового комплекса также должно обеспечивать навигацию при посадке самолета. Данные возможности программного обеспечения бортового комплекса значительно превосходят требования к авиационному навигационному оборудованию типа "Gamma" [143]. Необходимо заметить, что данный тип оборудования является самым высоким по функциональным возможностям из всех типов авиационного навигационного оборудования с использованием спутниковых систем, рекомендованных RTCA и 1С АО.

При создании навигационных алгоритмов используются статистические методы обработки данных, методы оптимальной фильтрации, адаптивные методы обработки информации. При программной реализации математического обеспечения навигационного комплекса, работающего в реальном времени, используются методы объектно-ориентированного программирования и мультизадачность операционных систем Windows, VxWorks, Linux.

Новыми научными результатами в диссертации являются:

1. Математическое и программное обеспечение для бортового навигационного компьютера, включающего высокоточные rJIOHACC/GPS/WAAS алгоритмы и осуществляющего навигацию потребителя (самолета, вертолета) по цифровой карте в реальном времени, в том числе и на этапе посадки. Бортовой компьютер оборудован дисплеем, реагирующим на нажатие.

2. Навигационные алгоритмы определения положения движущегося потребителя (самолета, вертолета) на основе проведения дальномерных GPS/WAAS измерений и с использованием данных высотомера.

3. Навигационный алгоритм, использующий дальномерные и доплеровские спутниковые измерения и угловые измерения магнитного датчика.

4. Адаптивный навигационный алгоритм на основе проведения дальномерных GPS измерений с использованием фильтра Калмана в условиях действия селективного доступа.

5. Навигационный алгоритм, использующий дальномерные и фазовые измерения для приемника с одной антенной.

6. Алгоритм определение скорости потребителя на основе проведения дальномерных Г JIOHACC/GP S/W A AS измерений.

7. Алгоритм автономного контроля целостности навигационных измерений при использовании систем rJIOHACC/GPS/WAAS.

Достоверность разработанных алгоритмов и реализованных в виде программного обеспечения подтверждается тестированием в реальных условиях на навигационной аппаратуре с использованием ГЛОНАСС/GPS/WAAS спутниковых измерений, в том числе с применением дополнительных барометрических данных. Тестирование навигационных алгоритмов проводилось как для стационарных потребителей, так и при проведении тестовых полетов. Корректность работы бортового компьютера, осуществляющего спутниковую навигацию по цифровой карте, помимо тестирования с использованием симуляторов проверялась также в контрольных полетах.

Практическая значимость полученных в работе результатов состоит в:

• разработке математического и программного обеспечения определения положения и скорости авиационного потребителя на основе проведения дальномерных и доплеровских ГЛОНАСС/GPS/WAAS измерений;

• разработке программного комплекса для бортового компьютера, обеспечивающего в реальном масштабе времени ГЛОНАСС/GPS/WAAS-навигацию самолета или вертолета по цифровой карте, в том числе при совершении посадки;

• разработке методики и алгоритма комплексирования GPS/WAAS и барометрических измерений;

• разработке навигационного алгоритма совместного использования ГЛОНАСС/GPS дальномерных и фазовых измерений, полученных при помощи одной антенны;

• разработке навигационного алгоритма совместного использования ГЛОНАСС/GPS и угловых измерений;

• разработке алгоритма автономного контроля целостности ГЛОНАСС/GPS/WAAS измерений и осуществляющего оптимизацию состава измерений.

Результаты, полученные в работе, внедрены и используются при проведении научно-исследовательских работ в ряде ведущих аэрокосмических предприятий России и в высших учебных заведениях: НПО ПМ, РНИИ КП, ЦУП-М, МАИ.

Основные результаты диссертации были представлены и обсуждены на следующих конгрессах, конференциях, чтениях и семинарах: на II Всесоюзном семинаре по методам синтеза и планирования развития структур сложных систем, проводившемся в Ташкенте в 1981 г.; на VII чтениях, посвященных разработке научного наследия и развитию идей Ф.А.Цандера, проводившейся в Москве в 1982 г.; на I и II Всесоюзных конференциях по проблемам управления, проводившихся в Куйбышеве в 1983 и 1985 гг.; на Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам динамики управления и безопасности полетов, проводившейся в Риге в 1985 г.; на Гагаринских научных чтениях по космонавтике и авиации, проводившихся в Москве в 1986 г. и 2001 г.; на международной конференции "Бортовые интегрированные комплексы и современные проблемы управления", проводившейся в Яропольце в 1998 г.; на 5, 6 и 7 международных конференциях "Системный анализ и управление космическими комплексами", проводившихся в Евпатории в 2000 г., 2001 г., и 2002 г.; на международной конференции GNSS-2000, проводившейся в Эдинбурге (Великобритания) в 2000 г.; на международном симпозиуме по автоэлектрике и автоэлектронике, проводившемся в Суздале в 2001 г.

Программа NaviMap была представлена на авиационных выставках Фарнборо-96, Берлин-96, Мадрид-97, IAL-98 и др.

Все результаты, приведенные в диссертации, получены лично автором, основные из них опубликованы в 29 работах, в том числе в 24 печатных работах.

На защиту выносятся:

• математическое обеспечение навигации авиационного потребителя с использованием дальномерных и доплеровских измерений спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS/WAAS ;

• программное обеспечение и архитектура построения программного комплекса бортового навигационного компьютера, включающего rJIOHACC/GPS/WAAS алгоритмы и осуществляющего навигацию самолета или вертолета по цифровым маршрутным и терминальным картам в реальном масштабе времени;

• навигационный алгоритм и программное обеспечение задачи определения положения и скорости авиационного потребителя на основе проведения GPS/WAAS измерений и с использованием данных высотомера;

• адаптивный навигационный алгоритм на основе проведения дальномерных GPS измерений с использованием фильтра Калмана в условиях действия селективного доступа;

• навигационный алгоритм, использующий ГЛОНАСС/GPS и угловые измерения;

• навигационный алгоритм, использующий ГЛОНАСС/GPS дальномерные и фазовые измерения для приемника с одной антенной;

• программное обеспечение для специализированного бортового навигационного комплекса, состоящего из навигационного сервера и нескольких бортовых компьютеров, объединенных в единую сеть и обеспечивающего навигацию по цифровым картам в реальном масштабе времени;

• алгоритм автономного контроля целостности навигационных ГЛОНАСС/GPS/WAAS измерений, осуществляющего оптимизацию состава измерений.

Диссертация состоит из введения, восьми глав, выводов, списка литературы из 173 наименований и трех приложений. Общий объем работы составляет 339 страниц, в том числе 108 рисунков и 21 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ», Куршин, Владимир Викторович

Выводы по диссертации

На основе результатов, полученных в диссертации, можно сделать следующие выводы:

1. Разработано и апробировано математическое и программное обеспечение решения задачи определения положения и скорости авиационного потребителя на основе спутниковых навигационных систем GPS/WAAS/rHOHACC. Данное математическое и программное обеспечение основывается на навигационных алгоритмах, использующих как одномоментные измерения, так и измерения нарастающего объема. При GPS+ГЛОНАСС навигации программный навигационный комплекс использует реальные необработанные данные, транслируемые приемниками Ashtech либо Javad.

2. Разработана архитектура построения программного обеспечения бортового навигационного компьютера, реализующего визуализация текущего положения потребителя на цифровой карте. Для повышения безопасности пилотирования и эргонометрических характеристик в бортовом навигационном компьютере предлагается использовать реагирующий на нажатие дисплей.

3. Создана программа NaviMap, осуществляющая навигацию по цифровой карте. Программа, функционирующая в режиме реального времени, состоит из нескольких потоков, выполняемых одновременно и имеющих различные приоритеты. Это обеспечивает высокое быстродействие и надежность программного обеспечения.

4. Для тестирования навигационных алгоритмов был разработан программно-аппаратный комплекс, позволяющий проводить многократную отладку. Данный комплекс при работе с реальными измерительными данными, полученными, например, в тестовом полете, помимо определения координат потребителя сохраняет эти данные в запоминающем устройстве. Это дает возможность устранить программные ошибки и найти оптимальные параметры алгоритма при минимальном числе тестовых полетов.

5. Разработан адаптивный навигационный алгоритм, позволяющий в условиях селективного доступа улучшить точность GPS-навигации потребителя на несколько десятков метров по сравнению с обычным фильтром Калмана. Объем необходимых вычислений для реализации адаптивного алгоритма превосходит обычный фильтр Калмана приблизительно в 3-5 раз, что незначительно увеличивает весь объем

204 навигационных вычислений. При отсутствии селективного доступа данный адаптивный алгоритм может использоваться для оценок параметров тропосферных и ионосферных погрешностей с целью применения в навигации более точных моделей распространения радиосигнала.

6. Проведен анализ совместного использования GPS и ГЛОНАСС систем. Было получено, что в условиях применения селективного доступа к системе GPS, навигация с использованием двух систем GPS+ГЛОНАСС повышает точность GPS навигации и уменьшается влияние селективного доступа. Если же селективный доступ к системе GPS отсутствует, то в условиях хорошей радиовидимости навигационных спутников применение дополнительных ГЛОНАСС измерений точность GPS навигации практически не улучшают. В условиях же плохой радиовидимости, например, в городе, для улучшения точности GPS-навигации можно рекомендовать GPS+ГЛОНАСС навигацию. Привлечение ГЛОНАСС спутников к GPS навигации также увеличивает надежность навигационного обеспечения.

7. С целью создания навигационного GPS/WAAS программного обеспечения проведен анализ сообщений, передаваемые системой WAAS. Проведен анализ WAAS сообщений, при которых возможна навигация в том или ином режиме. Представлен алгоритм оценки точности определения положения потребителя, использующего GPS/WAAS оборудование при различных режимах полета. Также приведены схемы вычисления корректирующих добавок к навигационным измерениям и ионосферные поправки на основе сообщений WAAS. Разработана структура и программное обеспечение GPS/WAAS навигации.

8. Исследовалась GPS/WAAS навигация авиационного потребителя, обладающего динамикой, сравнимой с динамикой военного истребителя. Получено, что при использовании в алгоритме МНК на точность определения положения влияет только один геометрический фактор рабочего созвездия. На точность определения скорости существенно влияет ускорение самого объекта, влияние же его скорости не существенно. При использовании в навигационном алгоритме фильтра Калмана ускорение оказывает негативное влияние и на точность определения положения. Для уменьшения этого влияния предложен метод учета ускорения, заключающийся в вычислении проекций ускорения на основе полученных оценок скорости для каждого шага измерений и в последующей коррекции фазового вектора. Результаты тестирования показали, что предложенный метод значительно повышает точность навигации авиационного потребителя (до 5 раз), когда самолет движется с ускорением.

9. Проведено тестирование навигационных алгоритмов в полетных условиях, когда возможна GP S/W AAS навигация в режиме "грубая посадка". Получено, что основное влияние на точность авиационного потребителя оказывает уменьшение радиовидимости спутников, которое может возникнуть при маневрировании самолета. Осуществлено тестирование GPS/WAAS алгоритмов для неподвижного потребителя в условиях, когда доступен весь объем WAAS сообщений. Результаты тестирования показывают, что в 98-99% реальная горизонтальная и вертикальная точность навигации не превышает 5 м. Расчетная же точность (параметры HPLwaas и VPLwaas) превышает реальную приблизительно в три раза.

Ю.Разработан алгоритм комплексирования GPS/WAAS и барометрических данных для определения положения самолета. Для повышения точности данных высотомера предложена методика проведения программной коррекции барометрических данных. Данная методика использовалась в задаче определения положения самолета, совершавшего тестовые полеты. Было получено, что применение программно корректируемых барометрических данных в условиях GPS навигации по спутниковому созвездию с плохим геометрическим фактором повышает точность определения положения самолета на 100-200 м. Например, точность определения положения самолета в пространстве только на основе GPS-данных составляет 200-250 м, а применение данных высотомера улучшает точность определения положения до 10-50 м.

11.Разработан навигационный алгоритм, использующий спутниковые и дополнительные угловые измерения от магнитного датчика. Проведено тестирование данного алгоритма с использованием имитационного моделирования. Было получено, что применение дополнительных угловых измерений совместно с ГЛОНАСС/GPS навигацией позволяет решить задачу определения координат маневрирующего потребителя в условиях недостаточного числа спутниковых измерений.

12.Представлен алгоритм автономного контроля целостности данных для обработки дальномерных измерений в задачах GPS/WAAS/ГЛОНАСС навигации. Для повышения точности GPS+ГЛОНАСС навигации был предложен модифицированный RAIM алгоритм. Данный алгоритм помимо автономного контроля целостности данных включает в себя эвристический алгоритм оптимизации состава измерений. При тестировании было получено, что применение модифицированного RAIM алгоритма в ряде случаев повышает точность определения положения в пространстве на 20-25 м: вместо 30-35 м GPS+ГЛОНАСС навигация осуществляется с точностью 5-15 м.

13.Разработана демонстрационная версия программы NaviMap, осуществляющей навигацию по цифровой карте. Данная демонстрационная версия записана на компакт-диске и позволяет ознакомиться с работой программы NaviMap в различных режимах. Применение программы Simulate, имитирующей движущийся навигационный приемник и представленной на том же диске, дает возможность работать с программой в реальном режиме времени.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Куршин, Владимир Викторович, 2003 год

1. Аверин C.B., Виноградов A.A., Иванов Н.Е., Салищев В. А. Комбинированное использование систем ГЛОНАСС и GPS на основе адаптивного навигационного алгоритма // Радиотехника, 1998, №9.

2. Акимов A.A., Кузьмин Г.В. Исследование перспективы применения навигационных спутниковых терминалов для проведения высокоточных измерений на пересеченной местности и в городских условиях // Радиотехника, 1996, №11.

3. Алексеев Б.Н. О точности определения координат пунктов по наблюдениям навигационных ИСЗ типа ГЛОНАСС // Геодезия и картография, 1993, № 12.

4. Андрианов В.А., Горобец В.П., Кораблев Е.В., Смирнов В.М. Методы коррекции атмосферной рефракции в космической геодезии и навигации // Геодезия и картография, 1993, № 12.

5. Базлов Ю.А., Галазин В.Ф., Каплан Б.Л., Максимов В.Г., Чугунов И.П. Анализ результатов совместного уравнивания астрономо-геодезической, доплеровской и космической геодезических сетей // Геодезия и картография, 1996, № 7.

6. Баранов Е.Г., Бойко Е.Г., Краснорылов И.И., и др. Космическая геодезия. Учебник для вузов. М.: Недра, 1986.

7. Бодер Ф. Г., Хартмен К, Латсен КГ. Бортовые навигационные приемники GPS. Современное состояние и перспективы, HACA.

8. Бойков В.В., Галазин В.Ф., Кораблев Е.Б. Применение геодезических спутников для решения фундаментальных и прикладных задач // Геодезия и картография 1993, №11.

9. Большее Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики, 3 издание. М.: Наука, 1983.

10. Быханов Е. Лебедев М., Шиенок Н. Комбинированное использование ГЛОНАСС/GPS / Проблемы, возможности и перспективы, 1997, Интернет, http://www.rssi.ru/SFCSIC.

11. Ван Дайк К. Использование спутниковых радионавигационных систем для обеспечения требуемого уровня характеристик глобальной навигационной спутниковой системе // Радиотехника, 1996, №1.

12. Веремеенко К.К., Тихонов В.А. Навигационно-посадочный комплекс на основе спутниковой радионавигационной системы // Радиотехника, 1996, №1.

13. Владимиров А. В полете "тройка "Ураганов" // Новости космонавтики, 1999, №2,3.

14. Волков Н.М., Иванов Н.Е., Салищев В.А., Тюбалин В.В. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники, 1997, № 1.

15. Галазин В.Ф., Базлов Ю.А., Каплан Б.Л., Максимов В.Г. Совместное использование GPS и ГЛОНАСС: Оценка точности различных способов установления связи между ПЗ-90 и WGS-84 // Радиотехника, 1998, №9.

16. Генике A.A., Побединский Г.Г. Глобальная спутниковая система определения местоположения GPS и ее применение в геодезии. М.: Картгеоцентр, Геодезиздат, 1999.

17. Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ, М.:КНИЦ, 1995.

18. Дубинко Ю.С., Дубинко Т.Ю. Применение робастного оценивания для обеспечения целостности в приемнике спутниковой навигации // Радиотехника, 1998, № 7.

19. Интернет-конференция Newsgroup: sci.geo.satellite-nav.

20. Интернет-страничка Куршина В.В. http://www.kurshin.orc.ru.

21. Итин С.П., Евтушенко Д.А. ИНС-Контроль универсальная диспетчерская система контроля местоположения транспортных средств на базе спутниковаых ГЛОНАСС/ОРБ-навигационных технологий и современных технологий связи, Интернет.

22. Коваленко КН. QNX: Золушка в семье UNIX // Открытые системы, 1995, №2.

23. Компьютерный бюллетень КНИЦ МО РФ, http://www.rssi.ru/SFCSIC/russia-w.html.

24. Конференция новостей sci.geo.satellite-nav.

25. Куршин В.В. Навигационный алгоритм с использованием GPS/WAAS оборудования: Сб. трудов международного симпозиума по автоэлектрике и автоэлектронике, Суздаль, 2001.

26. Куршин В.В. Навигационный комплекс вертолета на основе электронных карт: Сб. трудов 7 международной конференции

27. Системный анализ и управление космическими комплексами", Евпатория, 2002.

28. Куршин В.В. Навигация по электронным картам при повышенных точностных режимах: Сб. трудов международного симпозиума по автоэлектрике и автоэлектронике, Суздаль, 2001.

29. Куршин В. В. Навигация самолета по электронным картам в режиме посадки: Сб. трудов 5 международной конференции "Системный анализ и управление космическими комплексами", Евпатория, 2000.

30. Куршин В.В. Об управлении космической системой одного класса. Гагаринские научные чтения по космонавтике и авиации. М.: Наука, 1986.

31. Куршин В.В. Об управлении сложной динамической системой одного класса. Тезисы докладов на Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам динамики управления и безопасности полетов. Рига, 1985.

32. Куршин В.В. Оптимальное развертывание навигационной спутниковой системы. Тезисы докладов на II Всесоюзной конференции по проблемам управления, КуАИ, 1985.

33. Куршин В.В. Оптимальное управление структурой системы ДА. Новые методы высокоточного оценивания и управления ЛА: Тем. сб. научных трудов МАИ, 1986.

34. Куршин В.В. Применение модифицированного алгоритма контроля целостности для повышения точности GPS и ГЛОНАСС навигации, Международная космическая конференция-2001, М., 2001.

35. Куршин В.В. Применение модифицированного алгоритма контроля целостности для повышения точности GPS и ГЛОНАСС навигации: Сб. трудов международного симпозиума по автоэлектрике и автоэлектронике, Суздаль, 2001.

36. Куршин В.В. Программный комплекс GPS+ГЛОНАСС навигации: Сб. трудов 6 международной конференции "Системный анализ и управление космическими комплексами", Евпатория, 2001.

37. Куршин В.В. Тестирование GPS/WAAS/ГЛОНАСС алгоритмов. Электронный журнал "Труды МАИ", 2003, № 12. http://www.mai.ru.

38. Куршин В.В. Точность определения местоположения по движущимся ориентирам. Оптимальное управление летательными аппаратами: Тем. сб. научных трудов МАИ, 1984.

39. Легостаев В.П., Семенов Ю.П., Черток Б.Е. и др. Широкозонная система контроля и информационно-навигационного дополнения глобальных навигационных спутниковых систем на базе высокоэллиптических спутников // Космонавтика и ракетостроение, 2002, №4.

40. Любарский Г.Я. Теория групп и ее применение в физике. Гостехиздат, 1958.

41. Малышев В.В., Кибзун А.И., Куршин В.В. К задаче синтеза структуры сложной технической системы. Тезисы докладов на II Всесоюзном семинаре по методам синтеза и планирования развития структур сложных систем. Ташкент, 1981.

42. Малышев В.В., Кибзун А.И., Куршин В.В. Методика построения спутниковой системы землеобзора с учетом возмущений. Труды VII Чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей Ф.А.Цандера, ИИЕТ АН СССР, М., 1982.

43. Малышев В.В., Красильщиков М.Н., Бобронников В.Т., Нестеренко О.П., Федоров A.B. Спутниковые системы мониторинга. М.: Изд-во МАИ, 2000.

44. Малышев В.В., Куршин В.В. Адаптивный навигационный алгоритм в условиях селективного доступа к системе GPS // Известия Академии наук. Теория и системы управления. М., 2001, №5.

45. Малышев В.В., Куршин В.В. Методика построения высокоточной навигационной спутниковой системы. Тезисы докладов на I Всесоюзной конференции по проблемам управления, КуАИ, 1983.

46. Малышев В.В., Куршин В.В. Навигация авиационного потребителя с использованием цифровых карт. Электронный журнал "Труды МАИ", 2003, № 12. http://www.mai.ru.

47. Малышев В.В., Куршин В.В. Навигационный алгоритм с использованием GPS/WAAS оборудования и высотомера: Сб. трудов 5 международной конференции "Системный анализ и управление космическими комплексами", Евпатория, 2000

48. Малышев В.В., Куршин В.В. Навигация на основе ГЛОНАСС/GPS и угловых измерений в условиях ограниченной радиовидимости // Известия Академии наук. Теория и системы управления. М., 2003, №5.

49. Малышев В.В., Куршин В.В. Определение положения потребителя с использованием одиночной антенны на основе дальномерных и фазовых измерений // Известия Академии наук. Теория и системы управления. М., 2003, №2.

50. Малышев В.В., Куршин В.В. Определение скорости потребителя при помощи навигационных систем GPS и ГЛОНАСС, Международная космическая конференция-2001, М., 2001.

51. Малышев В.В., Куршин В.В. Разработка методов анализа, синтеза и управления сложными ракетно-космическими системами. Отчет по теме 1.19.01, этап № 6, 2002 г.

52. Малышев В.В., Куршин В.В. Разработка методов анализа, синтеза и управления сложными ракетно-космическими системами. Отчет по теме 1.19.01, этап № 7, 2002 г.

53. Малышев В.В., Куршин В.В. Разработка методов анализа, синтеза и управления сложными ракетно-космическими системами. Отчет по теме 1.19.01, этап № 8, 2002 г.

54. Малышев В.В., Куршин B.B. Спутниковая навигация. Учебное пособие. М.:МАИ, 2002.

55. Малышев В.В., Федоров A.B., Куршин В В. Разработка алгоритмов и программного комплекса моделирования навигационных определений различных потребителей с использованием системы ГЛОНАСС/GPS, отчет по теме 20320-06040, 20001 г.

56. Митрикас В.В., Ревнивых С.Г., Быханов Е.В. Определение параметров перехода из системы координат ПЗ-90 в WGS-84 для совместного использования систем ГЛОНАСС и GPS // Радиотехника, 1998, №9.

57. Поваляев A.A., Тюбалин В.В., Хвалъков A.A. Определение относительных координат по радиосигналам системы ГЛОНАСС // Радиотехника, 1996, №4.

58. Почукаев В.Н. О некоторых тенденциях в развитии систем управления КА // Космонавтика и ракетостроение, ЦНИИМАШ, 2000, №20.

59. Почукаев В.Н., Ревнивых С.Г. и др. Орбитальное построение космического сегмента широкозонного функционального дополнения к спутниковым навигационным системам для обслуживания территории РФ // Космонавтика и ракетостроение, 2002, №4.

60. Проспект фирмы Advanced Orientation Systems, Inc. http://www.aositilt.com.

61. Проспект фирмы FURUNO. "Company profile", http://www.fliruno.com.

62. Проспект фирмы PNI Corp. http://www.precisionnav.com.

63. Проспект фирмы Транзас. "Индикатор навигационной обстановки АБРИС".

64. Радиосвязь и навигация №1, Среднеорбитальные спутниковые радионавигационные системы, под ред. Ярлыкова М.С., выпуск II, 2000.

65. Радиосвязь и навигация №2, Среднеорбитальные спутниковые радионавигационные системы, под ред. Ярлыкова М.С., выпуск IV, 2000.

66. Романов Л.М., Судаков В. Ф., Шинков В.Д., Рязанов С.H., Фатеев В. Ф. Космические навигационные системы, Министерство обороны РФ, 1994.

67. Российский радионавигационный план, НТЦ "Интернавигация", Москва, 1994.

68. Салищев В.А. Космическая радионавигация. МосГУГК, 1995.

69. Салищев В.А., Дворкин В.В., Виноградов A.A., Букреев A.M. Станция мониторинга радионавигационных полей систем ГЛОНАСС-GPS и определения дифференциальных поправок // Радиотехника, 1996, №1.

70. Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации, М.:ЭКО-ТРЕНДЗ, 2000.

71. Филиппов М.В., Янкущ А.Ю. Сравнение GPS и традиционных методов геодезических работ // Геодезия и картография, 1995, №9.

72. Харисов В.Н., Перов А.И., Болдин В.А. и др. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС. М.: ИПРЖР, 1999.

73. Чернявский Г.М., Бартенев В.А. Орбиты спутников связи. М.: Связь, 1978.

74. Шебшаевич B.C. Введение в теорию космической навигации. М.: Сов.Радио, 1971.

75. Шебшаевич B.C., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. и др. Сетевые спутниковые радионавигационные системы. М.: Радио и связь, 1982.

76. A Technical Report to the Secretary of Tranportation on a National Approach to Augmented GPS Services U.S. Department of commerce, 1994.

77. Alter K. In-flight Demonstrations of Curved Approaches and Missed Approaches in Mountainous Terrain // Proceedings of the ION GPS 98, 1998.

78. Arbinger С., Enderle W. Spacecraft Attitude Determination using a Combination of GPS Attitude Sensor and Star Sensor Measurements // Proceedings of the ION GPS 2000, 2000.

79. Ashtech Navigation & OEM Products GG24 OEM Board & Sensor GPS+GLONASS, Reference Manual.

80. Bartenev V.A., Krasilshikov M.N., Malyshev V.V. Current GLONASS status, upgrades and prospective, Air & Space Europe, Vol. 1, №2, 1999.

81. Book S.A., Brady W.F., Mazaika P.K. The nonuniform GPS constellation, IEEE, Plans'80, Posit.Locat. and Navig.Symp.Rec.

82. Brown R.G. GPS RAIM: Calculation of Thresholds and Horizontal Integrity Limit Using Chi-square Methods A Geometric Approach. RTCA Paper No.491-94/SC 159-584, Washington, 1994.

83. Bykhanov E. V. Earth rotation parameters determination from measurements of GLONASS satellites trajectories // Proceedings of Astronomy Institute of RAN "Space geodesy and modern geodynamics", Moscow, 1996.

84. Casale G., Angelis M., Marco P. Investigation of GNSS CNS/ATM Interface Requirements, Alenia Marconi Systems, GNSS-99 Conference, Genova, Italy, 1999.

85. Chou H.-T. An anti-SA filter for non-differential GPS users // Proceedings of the ION GPS-93, 1993.

86. Christie J., Ко P., Pervan В., Enge P., Parkinson B. Analytical and Experimental Observations of Ionospheric and Tropospheric Decorrelation Effects for Differential Satellite Navigation during Precision Approach // Proceedings of ION GPS-98, 1998.

87. Christie J., Ко P., Hansen A., Pullen S., Pervan В., Parkinson B. The Effects of Local Ionospheric Decorrelation on LAAS: Theory and Experimental Results // Proceedings of the ION National Technical Meeting 1999,1999.

88. Comp С. Demonstration of WAAS Approach and Landing in Alaska // Proceedings of ION GPS 98, 1998.

89. Conley R. GPS Performance: What is Normal? // Journal of the Institute of Navigation. Vol. 40, No. 3, 1993.

90. Dai D. Interoperation of Distributed SBASs: Theory, Experience from NSTB and Future Perspective // Proceedings of ION GPS 98, 1998.

91. Department of Defense World Geodetic System 1984, Defense Mapping Agency Technical Report TR-8350.2, September 1991.

92. DGPS corrections over the Internet, http://www.wsrcc.com/wolfgang/gps.

93. Kaplan E. D. Understanding GPS: Principles and Applications, Artech House Publishers, Boston, 1996.

94. Enge P. WAAS Messaging System: Data Rate, Capacity, and Forward Error Correction // Navigation, Journal of The Institute of Navigation, Vol. 44, No. 1, 1997.

95. Enge P., Parkinson B., Powell J.D., Walter T. Wide Area Differential GPS Laboratory at Stanford University, http://waas.stanford.edu.

96. Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment. RTCA/D0160D, Washington, 1997.

97. Fernow J.P. Interoperability Between SBASs // Proceedings of the ION GPS-97, 1997.

98. Fugawi Navigation Software, http://www.fugawi.com.

99. Fuller R. Interoperation and Integration of Satellite Based Augmentation Systems // Proceedings of ION GPS 98, 1998.

100. Gabaglio V. Centralised Kaiman Filter for Augmented GPS Pedestrian Navigation // Proceedings of the ION GPS-2001.

101. Galileo: Involving Europe in a New Generation of Satellite Navigation Services, European Commission, Brussels, 1999. http://www.galileo-pgm.org.

102. Galileo: Structural Analysis of the European Satellite Navigation Application Segment, Technomar GmbH, 2000.

103. Galileo: The European Program for Global Navigation Services, European Space Agency, 2002. http://europa.eu.int/comm/dgs/energytransport/galileo.

104. GARMIN International, http://www.garmin.com.

105. Global Positioning System Standard Positioning Service Signal Specification. 2nd Edition, U.S. Department of Defence, Washington, 1995.

106. Global Positioning System: Theory and Applications, Volume I, II. Edited by Parkinson B. W., Spilker J. J., American Institute of Aeronautics and Astronautics, Washington, 1996.

107. GNSS Based Precision Approach Local Area Augmentation System (LAAS): Signal-In-Space Interface Control Document (ICD). RTCA/DO-246, Washington, 1998.

108. Goad C. Optimal filtering of pseudoranges and phases from single-frequency GPS receivers // Navigation, Vol. 37, No. 3, 1990.

109. GPS moving map software, http://www.landings.com/landings/pages/gps-tech.html.

110. GPS Risk Assessment Study, The Final Report, The Johns Hopkins University, VS-99-007,1999.

111. GPS/GLONASS Satellite Simulator, Spirent Global Simulation Systems. http://www.gssl.co.uk.

112. Graham A., Eng P. The Use of Raw GPS for Vertical Navigation // Proceedings of the ION GPS 2001, 2001.

113. Haas F., Lage M. Analysis of Recent Wide Area Augmentation System (WAAS) Flight Tests // Proceedings of the ION National Technical Meeting, 1995.

114. Hairer E., Norsett S.P., Wanner G. Solviky Ordinary Differential Equation. I.: Non stiff Problems. Springer-Verlag, Besling, Heidelberg, London, 1987.

115. ICD-GPS-200, NAVSTAR GPS Space Segment/Navigation User Interfaces (Public Release Version), ARINC Research Corporation, 11770 Warner Ave., Suite 210, Foutain Valley, CA 92708, 1991.

116. Ivanov N., Salischev V., Vinogradov A. Ways of GLONASS system advancing // Proceedings of the ION GPS-95, 1995.

117. Javad Positioning Systems, http://www.javad.com.

118. Jeppesen Sanderson Inc. http://www.jeppesen.com.

119. McGrath J.K. TSO-C129a, Airborne Supplemental Navigation Equipment Using the Global Positioning System, FAA Aircraft Certification Center, Washington, 1999.

120. StudennyJ. Baro-Altimeter Calibration for GPS Integrity. RTCA Paper No. 23 5-95/SC159-639, Washington, 1995.

121. Juang J.C., Jang C.W. Failure detection approach applying to GPS autonomous integrity monitoring, IEE Proc.-Radar, Sonar Navigation, Vol. 145, No. 6, 1998.

122. Kelly R.J. Derivation of the RAIM Agorithm from First Principles with Performance Comparisons Between Published Algorithms // Proceedings of ION Technical Meeting, 1996.

123. Kelly R.J., Davis J.M. Required Navigation Performance (RNP) for Precision Approach and Landing with GNSS Application // NAVIGATION: Journal of The Institute of Navigation, Vol.41, No.l, 1994.

124. Kovach K., Huffman L. SCAT-I Integrity Method: Detection or Estimation? // Proceedings of the ION-GPS 97, 1997.

125. Kruh. P. Buildup and replacement of Navstar GPS and the 18-satellite constellation, Int.Telem.Conf., 1981, Vol.17, No.2.

126. Kruh P. The Navstar GPS six-plane 18-satellite constellation, Nat.Telecom.conf., New Orleans, 1981.

127. Lage M., Elrod B. Flight Testing and Evaluation of Wide Area Differential GPS // Proceedings of the ION National Technical Meeting, 1993.

128. Lear W. M., Montez M. N., Rater L. M, Zula L.V. The effect of selective availability on orbit space vehicles equipped with SPS GPS receivers // Proceedings of the ION GPS-92, 1992.

129. LeickA. GPS satellite surveying. Second edition. John Wiley & Sons, INC. USA. 1995.

130. Leland E. Cunningham On the computation of the spherical harmonic term needed during the numerical integration of the orbital motion of on artificial satellite. Celestial Mechanics, 1970.

131. Malyshev V, Kurshin V. Adaptive navigation algorithm, GNSS 2000 conference, Edinburgh, 2000.

132. Malyshev V.V., Krasilshikov M.N., Bobronnikov V.T., Dishel V.D., Leite Filho W.C., Ribeiro T.S. Aerospace Vehicle Control. Modern Theory and Applications, IAE, Brazil, 1996.

133. Manual for the validation of GNSS in civil aviation / Application of the MUSSST methodology to civil aviation, 2000, http://www.galileo-pgm.org

134. Manual on Required Navigation Performance (RNP), First Edition. International Civil Aviation Organization (ICAO) Doc 9613, 1994.

135. Martinez M. A Operational Results in a full-integrated aircraft navigation system with standard avionics using DGPS, MLS and DME/P // Proceedings of the ION-GPS 94, 1994.

136. Minimum Aviation Performance Standards for the Local Area Augmentation System (LAAS). RTCA/DO-245, Washington, 1998.

137. Minimum Aviation System Performance Standards DGNSS Instrument Approach System Special Category I (SCAT-I). RTCA/DO-217, Washington, 1993.

138. Minimum Aviation System Performance Standards: Required Navigation Performance for Area Navigation. RTCA/DO-236, Washington, 1997.

139. Minimum Operational Performance Standards for Airborne Area Navigation Equipment Using Multi-Sensor Inputs. RTCA/DO-187, Washington.

140. Minimum Operational Performance Standards for Airborne Supplemental Navigation Equipment Using Global Positioning System (GPS). RTCA/D0-208, Washington, 1991.

141. Minimum Operational Performance Standards for Global Positioning System/Wide Area Augmentation System Airborne Equipment. RTCA/DO-229B, Washington, 1999.

142. Misra P.N., Abbot R.I., Gaposchkin E.M. Transformation between WGS 84 and PZ-90 // Proceedings of the ION GPS-96.

143. Miyano T., Matsumoto S., Suzuki Y., Mugitani T. GPS Range Safety for The H-IIA Launch Vehicle // Proceedings of the ION GPS 2001, 2001.

144. Montenbruck O., Pfleger T. Astronomic mit dem personal computer. Springer Verlag, Berlin, 1993.

145. Luo N. Centimetre Level Relative Positioning of Multiple Moving Platforms Using Ambiguity Constraints // Proceedings of the ION GPS-2000, 2000.

146. NAVSTAR GPS User Equipment Introduction, September 1996, Internet. http://www.navcen.uscg.mil/gps/geninfo/gpsdocuments/.

147. Misra P., Pratt M., MuchnikR., Burke B., Hall T. GLONASS Performance: Measurement Data Quality and System Upkeep // Proceedings of the ION GPS-96, 1996.

148. Parkinson B., Axelrad P. Autonomous GPS Integrity Monitoring Using the Pseudorange Residial, ION, Vol.35, No. 2, Summer, 1988.

149. Pogorelc, S., Enge, P., DiMeo, M., Kalinowski, S., Dehel, T. Flight and Static Test Results for the NSTB // Proceedings of ION GPS-97, 1997.

150. Pullen S., Parkinson B. Optimal Augmentation of GPS Using Inexpensive Geosynchronous Navigation Satellites // Proceedings of the ION GPS-97, 1997.

151. Report of EUROPEAN COMMISSION Involving Europe in a New Generation of Satellite Navigation Services, Brussels, 9 February 1999, http://www.galileo-pgm.org/.

152. Robert Gray R., Graas F. Inflight Detection of Errors for Enhanced Aircraft Flight Safety Using DTED with GPS and Radar Altimeter // Proceedings of the ION GPS 1999, 1999.

153. RTCM recommended standards for differential NAVSTAR GPS service, Ver.2, Radio Technical Commission for Maritime Services, Washington, 1990.

154. Satellite Navigation Toolbox User's Guide for Matlab, GPSoft, 1998.

155. Sleewaegen J.M. GPS Selective Availability error contains a small component with a period of 3 seconds. Influence on the phase measurement noise, Geophysical Research Letters, Vol. 26, no. 13, pp. 1925-1928, July 1, 1999.

156. Software Considerations in Airborne Systems and Equipment Certification. RTCA/DO-178B, Washington, 1992.

157. Standards for Processing Aeronautical Data. RTCA/D0-200A, Washington, 1998.

158. Stephen J. Operation of an Integrated Vehicle Navigation System in a Simulated Urban Canyon // Proceedings of the ION GPS 2000, 2000.

159. Swedish Civil Aviation. http://www.lfV.se/ans/card.

160. The Federal Aviation Administration http://gps.faa.gov/.

161. The U.S. Coast Guard Navigation Center. http://www.navcen.uscg.mil/default.htm.

162. Trimble Navigation, http://www.trimble.com.

163. U.S. Coast Guard Navigation Center, http://www.navcen.uscg.mil.

164. User Recommendations for Aeronautical Information Services. RTCA/D0-201, Washington, 1988.

165. Walter T., Enge P. Weighted RAIM for Precision Approach // Proceedings of the ION GPS-1995, 1995.

166. Walter T., Enge P., Parkinson B., Hansen A. Demonstration of WAAS aircraft approach and landing in Alaska // Proceedings of the ION GPS-1998, 1998.

167. Walter T., Kee C. Flight Trials of the Wide Area Augmentation System (WAAS) // Proceedings of the ION GPS-1994, 1994.

168. Weber T., Trautenberg H. L., Schifer C. Galileo System Architecture -Status and Concepts // Proceedings of the ION GPS-2001, 2001.

169. Wide Area Augmentation System (WAAS), Federal Aviation Administration Specification, FAA-E-2892B, U.S. Department of transportation, 1999.

170. Wullschleger V., Laughlin D., Haas F. FAA Flight Test Results for GPS Wide Area Augmentation System (WAAS) Cross-Country Demonstration // Proceedings of the ION Annual Meeting, 1994.

171. Lee Y.C. Example Fault Detection and Exclusion Algorithm. RTCA Paper No. 595-95/SC159-683.