Тестирование в Украине сервиса высокоточного позиционирования в статическом и кинематическом режимах

Автор(и)

  • Василий Михайлович Кондратюк Национальный авиационный университет, Україна
  • Валерий Викторович Конин Национальный авиационный университет, Україна https://orcid.org/0000-0003-4467-4245
  • Александр Викторович Куценко Национальный авиационный университет, Україна https://orcid.org/0000-0003-2741-5559
  • Светлана Ивановна Ильницкая Национальный авиационный университет, Україна https://orcid.org/0000-0003-2568-8262

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347019100054

Ключові слова:

глобальные навигационные спутниковые системы, ГНСС, высокоточное позиционирование, экспериментальные исследования, NovAtel correct PPP, TerraStar, постобработка данных в GrafNav/GrafNet

Анотація

Представлены результаты экспериментальных исследований сервиса TerraStar, который реализует технологии автономного точного позиционирования PPP (Precise Point Positioning) в реальном времени. Сервис предоставляет высокоскоростные данные к орбитам и часам навигационных спутников GPS, GLONASS, GALILEO, BeiDou, полученные от более 100 наземных станций GNSS. Эти данные совместно с алгоритмами двухчастотного (многосистемного) навигационного приемника NovAtel со встроенной РРР-технологией TerraStar обеспечивают решения для высокоточного (4–40 см) определения координат. Данные передаются в навигационный приемник по радиоканалам геостационарных спутников.

Оценена точность заявленного позиционирования для Украины в сложных радионавигационных условиях (урбанистический каньон, г. Киева и Киевской области), что дополняет ряд существующих исследований точности сервиса TerraStar в разных регионах мира.

Изложена методика проведения экспериментов, содержащая процедуры инициализации, записи и сохранения данных навигационного приемника для последующего сопоставления с эталонной траекторией, сформированной с помощью программного обеспечения (ПО) GrafNav/GrafNet 8.70.

Определено, что точность оценки координат, полученных в постобработке методом РРР с использованием ПО GrafNav/GrafNet 8.70, соизмерима с точностью координат, оцененных приемником NovAtel OEM 719 в реальном времени с использованием информации от TerraStar.

Экспериментально подтверждено, что точность позиционирования в исследуемой области соответствует точности, заявленной провайдерами TerraStar, которая сохраняется в течение 5 мин при отсутствии данных TerraStar.

Посилання

  1. European GNSS Agency, GNSS Market Report, Issue 5, 2017. URI: https://www.gsa.europa.eu/system/files/reports/gnss_market_report_2017_-_surveying.pdf.
  2. Соколов, С. В.; Каменский, В. В.; Ковалев, С. М. “Стохастическая оценка эфемерид навигационных спутников на возмущенных орбитах,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 61, № 8, с. 452–463, 2018. DOI: http://dx.doi.org/10.20535/S0021347018080034.
  3. Мохд, К. Д.; Ачанта, Д. С.; Налам, В. К.; Пант, Т. К. “Сравнение методов оценки TEC при использовании сигналов S1 и L5 спутниковой системы навигации IRNSS,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 61, № 7, с. 398–410, 2018. DOI: http://dx.doi.org/10.20535/S0021347018070038.
  4. Kutsenko, O.; Ilnytska, S.; Konin, V. “Investigation of the residual tropospheric error influence on the coordinate determination accuracy in a satellite landing system,” Aviation, Vol. 22, No. 4, p. 156-165, Dec. 2018. DOI: https://doi.org/10.3846/aviation.2018.7082.
  5. Мартынюк, С. Е.; Василенко, Д. А.; Дубровка, Ф. Ф.; Лауш, А. Г. “Микрополосковая антенная решетка для помехоустойчивых спутниковых навигационных систем,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 58, № 3, с. 3–15, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.20535/S0021347015030012.
  6. Конин, В. В.; Шишков, Ф. А. “Автономная навигация космических сервисных аппаратов на геостационарной орбите по сигналам ГНСС,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 59, № 12, с. 43–49, 2016. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347016120049.
  7. Gunning, K.; Blanch, J.; Walter, T. “SBAS corrections for PPP integrity with solution separation,” Proc. of 2019 Int. Tech. Meeting of The Institute of Navigation, 28-31 Jan. 2019, Virginia, USA. 2019, pp. 707-719. DOI: https://doi.org/10.33012/2019.16739.
  8. Nie, Z.; Zhou, P.; Liu, F.; Wang, Z.; Gao, Y. “Evaluation of orbit, clock and ionospheric corrections from five currently available SBAS L1 services: Methodology and analysis,” Remote Sensing, Vol. 11, No. 4, p. 411, 2019. DOI: https://doi.org/10.3390/rs11040411.
  9. Kuzmenko, N. S.; Ostroumov, I. V.; Marais, K. “An accuracy and availability estimation of aircraft positioning by navigational aids,” Proc. of 2018 IEEE 5th Int. Conf. on Methods and Systems of Navigation and Motion Control, MSNMC, 16-18 Oct. 2018, Kyiv, Ukraine. IEEE, 2018, pp. 36-41. DOI: https://doi.org/10.1109/MSNMC.2018.8576276.
  10. Ostroumov, I. V.; Kuzmenko, N. S. “Accuracy assessment of aircraft positioning by multiple radio navigational aids,” Telecommun. Radio Engineering, Vol. 77, No. 8, p. 705-715, 2018. DOI: https://doi.org/10.1615/telecomradeng.v77.i8.40.
  11. Kharchenko, V.; Mukhina, M. “Correlation-extreme visual navigation of unmanned aircraft systems based on speed-up robust features,” Aviation, Vol. 18, No. 2, p. 80-85, 2014. DOI: https://doi.org/10.3846/16487788.2014.926645.
  12. Mukhina, M. P.; Demchenko, D. M. “Analysis of visual correlation-extreme methods of UAV navigation,” 2013 IEEE 2nd Int. Conf. Actual Problems of Unmanned Air Vehicles Developments Proc., APUAVD, 15-17 Oct. 2013, Kyiv, Ukraine. IEEE, 2013, pp. 213-216. DOI: https://doi.org/10.1109/APUAVD.2013.6705329.
  13. NovAtel CORRECT with PPP using TerraStar Corrections. APN-061 Rev K., 2019. URI: https://www.novatel.com/assets/Documents/Bulletins/APN061-NovAtelCORRECT-withTerraStar.pdf.
  14. “Precise Positioning with NovAtel CORRECT Including Performance Analysis,” NovAtel White Paper, April 2015. URI: https://www.novatel.com/assets/Documents/Papers/NovAtel-CORRECT-PPP.pdf.
  15. Jokinen, A.; Ellum, C.; Webster, I.; Shanmugam, S.; Sheridan, K. “NovAtel CORRECT with precise point positioning (PPP): Recent developments,” Proc. of 31st Int. Tech. Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, ION GNSS + 2018, Sept. 2018, Miami, USA. IEEE, 2018, pp. 1866-1882. DOI: https://doi.org/10.33012/2018.15824.
  16. Zhalilo, A.; Yakovchenko, A. “Development of PPP-method realization for low Earth orbit satellite trajectory determination using on-board GPS-observations,” Eastern-European J. Enterprise Technol., Vol. 5, No. 9, p. 33-40, 2016. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.81026.
  17. Cai, C.; Gao, Y.; Pan, L.; Zhu, J. “Precise point positioning with quad-constellations: GPS, BeiDou, GLONASS and GALILEO,” Advances Space Res., Vol. 56, No. 1, p. 133-143, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.asr.2015.04.001.
  18. Pan, L.; Zhang, X.; Li, X.; Li, X.; Lu, C.; Liu, J.; Wang, Q. “Satellite availability and point positioning accuracy evaluation on a global scale for integration of GPS, GLONASS, BeiDou and GALILEO,” Advances Space Res., Vol. 63, No. 9, p. 2696-2710, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.asr.2017.07.029.
  19. Guo, J.; Li, X.; Li, Z.; Hu, L.; Yang, G.; Zhao, C.; Fairbairn, D.; Watson, D.; Ge, M. “Multi-GNSS precise point positioning for precision agriculture,” Precision Agriculture, Vol. 19, No. 5, p. 895-911, 2018. DOI: https://doi.org/10.1007/s11119-018-9563-8.
  20. Kazmierski, K. “Performance of absolute real-time multi-GNSS kinematic positioning,” Artificial Satellites, Vol. 53, No. 2, p. 75-88, 2018. DOI: https://doi.org/10.2478/arsa-2018-0007.
  21. Xia, F.; Ye, S.; Xia, P.; Zhao, L.; Jiang, N.; Chen, D.; Hu, G. “Assessing the latest performance of GALILEO-only PPP and the contribution of GALILEO to multi-GNSS PPP,” Advances Space Res., Vol. 63, No. 9, p. 2784-2795, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.asr.2018.06.008.
  22. Jokinen, A.; Ellum, C.; Webster, I.; Masterson, S.; Morley, T. “NovAtel CORRECT with precise point positioning (PPP) for high accuracy kinematic applications,” Proc. of 28th Int. Tech. Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, ION GNSS + 2015, Sept. 2015, Florida, USA. 2015, pp. 1123-1152. URI: https://www.ion.org/publications/abstract.cfm?articleID=12846.
  23. DeSanto, J. B.; Chadwell, C. D.; Sandwell, D. T. “Kinematic post-processing of ship navigation data using precise point positioning,” J. Navigation, Vol. 72, No. 3, p. 795-804, 2019. DOI: https://doi.org/10.1017/S0373463318000887.
  24. Romero-Andrade, R.; Zamora-Maciel, A.; Uriarte-Adriбn, J. D. J.; Pivot, F.; Trejo-Soto, M. E. “Comparative analysis of precise point positioning processing technique with GPS low-cost in different technologies with academic software,” Measurement, Vol. 136, p. 337-344, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2018.12.100.
  25. De Groot, L.; Infante, E.; Jokinen, A.; Kruger, B.; Norman, L. “Precise positioning for automotive with mass market GNSS chipsets,” Proc. of 31st Int. Tech. Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, ION GNSS + 2018, Sept. 2018, Miami, USA. 2018, pp. 596-610. DOI: https://doi.org/10.33012/2018.16003.
  26. Laurichesse, D.; Banville, S. “Innovation: Instantaneous centimeter-level multi-frequency precise point positioning,” GPS World J., Vol. 29, No. 4, April 2018. URI: https://www.gpsworld.com/innovation-instantaneous-centimeter-level-multi-frequency-precise-point-positioning/.
  27. Харченко, В. П.; Жалило, А. А.; Кондратюк, В. М.; Конин, В. В.; Куценко, А. В.; Сушко, В. Г.; Шелковенков, Д. А.; Шокало, В. М. “GPS-навигация и геодезическая съемка — результаты экспериментальной верификации технологии OmniSTAR,” Научный вестник ГосНИИ АЭРОНАВИГАЦИЯ, № 7, C. 28–36, 2007. URI: http://er.nau.edu.ua:8080/handle/NAU/25602.
  28. Konin, V. V.; Kutsenko, O. V.; Lukianenko, E. O.; Ilnytska, S. I. “Experimental investigation of multi-GNSS in static mode,” Proc. of 2018 IEEE 5th Int. Conf. on Methods and Systems of Navigation and Motion Control, MSNMC, 16-18 Oct. 2018, Kyiv, Ukraine. IEEE, 2018, pp. 179-182. DOI: https://doi.org/10.1109/MSNMC.2018.8576274.
  29. Kharchenko, V. P.; Kondratyuk, V. M.; Ilnytska, S. I.; Kutsenko, O. V. “Recommendations to UAV navigation system test validation and some practical results,” Proc. of 2014 IEEE 3rd Int. Conf. on Methods and Systems of Navigation and Motion Control, MSNMC, 14-17 Oct. 2014, Kyiv, Ukraine. IEEE, 2014, pp. 31-34. DOI: https://doi.org/10.1109/MSNMC.2014.6979723.
  30. Kutsenko, O. V.; Ilnytska, S. I.; Kondratyuk, V. M.; Konin, V. V. “Unmanned aerial vehicle position determination in GNSS landing system,” Proc. of 2017 IEEE 4th Int. Conf. Actual Problems of Unmanned Aerial Vehicles Developments, APUAVD, 17-19 Oct. 2017, Kyiv, Ukraine. IEEE, 2017, pp. 79-83. DOI: https://doi.org/10.1109/APUAVD.2017.8308781.
  31. TerraStar® Correction Services. URI: https://www.novatel.com/products/terrastar-gnss-corrections/#contentTab1.
  32. Introducing NovAtel Connect™. URI: https://www.novatel.com/assets/documents/papers/introducing_novatel_connect.pdf.
  33. Waypoint products group, A NovAtel Precise Positioning Product, GrafNav/GrafNet, GrafNav Static. User Manual, OM-20000165, Rev. 4, 2018. URI: https://www.novatel.com/assets/Documents/Waypoint/Downloads/GrafNav-GrafNet-User-Manual-870.pdf.
  34. Grewal, M. S.; Weill, L. R.; Andrews, A. P. Global Positioning Systems, Inertial Navigation and Integration. NY: Wiley, 2001. DOI: https://doi.org/10.1002/0471200719.
  35. Булашев, С. В. Статистика для трейдеров. М.: Компания Спутник+, 2003. 245 с.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-11-25

Як цитувати

Кондратюк, В. М., Конин, В. В., Куценко, А. В., & Ильницкая, С. И. (2019). Тестирование в Украине сервиса высокоточного позиционирования в статическом и кинематическом режимах. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 62(10), 626–639. https://doi.org/10.20535/S0021347019100054

Номер

Том 62 № 10 (2019)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.