Новый подход к решению задачи повышения точности GPS-позиционирования

Новый подход к решению задачи повышения точности
GPS-позиционирования
Номер: 22 Год: 2019 Страницы: 1-13

УДК: 550.388.1

Автор(ы):

Данилкин Николай Петрович¹, е-mail: nickdanilkin8@yandex.ru Жбанков Геннадий Анатольевич², е-mail: zhbankov@ip.rsu.ru Котонаева Надежда Геннадьевна¹, е-mail: kongt@yandex.ru

Лапшин Владимир Борисович¹

Учреждения:
1 - Институт прикладной геофизики им. академика Е.К. Федорова, Москва, Россия
2 - Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия

Аннотация:
В настоящее время с каждым годом увеличивается сфера применения использования систем позиционирования с использованием спутниковых систем, а также возрастают требования к их точности. Для компенсации одной из основных причин погрешности - ионосферной задержки сигнала - в данный момент используют упрощенную "модель Клобучара". Хотя современные вычислительные мощности позволяют рассчитывать ее значения напрямую из модельных траекторных расчетов с использованием максимально приближенной к реальности модели ионосферы. В работе на основе траекторных расчетов проводится исследование влияния на величину ионосферной задержки как глобального распределения электронной концентрации, так и различных типов нерегулярных неоднородных структур, присутствующих в ионосфере.

Ключевые слова: ионосфера, система спутникового позиционирования, траекторные расчеты, неоднородные структуры, ионосферная задержка сигнала

Сведения об источниках финансирования: Работа выполнена при частичной поддержке гранта РФФИ 18-05-80023. Результаты получены в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации № 3.9696.2017 / 8.9.

Скачать текст Ссылка на цитирование Ссылка на Elibrary

1. Klobuchar J.A. Ionospheric time-delay algoritm for single-frequency GPS users // IEEE Transactions on Aerospace and Electronics System. 1986. V.23. №3. 2. Global Positioning System Standard Positioning Service Performance Standard. U.S. Department of Defense, 2008. 160 p. URL: http://www.gps.gov/technical/ps/2008-SPS-performance-standard.pdf 3. Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Геометрическая оптика неоднородных сред. М.: Наука, 1980. 304 с. 4. CCIR. Supplement to report 252-2. Geneva, 1982. 38 p. 5. Кияновский М.П., Зырянова Л.А. и др. Метод рефракционного интеграла и его применение к расчету радиотрасс // Техника средств связи. Сер.СС. 1987. Вып.5. С.4-13. 6. Лукин Д.С., Спиридонов Ю.Г. Применение метода характеристик для решения на ЭВМ задач распространения электромагнитных волн в неоднородных анизотропных средах // Лучевое приближение и вопросы распространения радиоволн. М.: Наука, 1971. С.265-279. 7. Жбанков Г.А., Анишин М.М. Сравнительный анализ численных методов, применимых для расчета траекторных характеристик КВ-радиотрасс // Техника радиосвязи. 2016. Вып.4(31). С.41-51. 8. Fehlberg E. Classical fifth-, sixth-, seventh-, and eighth order Runge-Kutta formulas with step size control // Computing. 1969. V.4. P.93-106. 9. Хайрер Э., Нёрсетт С., Ваннер Г. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. М.: Мир, 1990. 512 с. 10. Bulirsch R., Stoer J. Fehlerabschazunger und Extrapolation mit ratioalen-Funktionen bei Verfahren vom Richardson-Typus // Num. Math. 1964. V.6. P.413-427. 11. Хемминг Р.В. Численные методы для научных работников и инженеров / Под ред. Р.С.Гутера. М.: Гл.ред.физ.-мат.лит., 1968. 203 с. 12. Gear C.W. The automatic integration of ordinary differential equations // Communications of the ACM. 1971. V.14. №3. P.176-179. 13. Bilitza D., Altadill D., Zhang Y., Mertens C., Truhlik V., Richards P., McKinnell L., Reinisch B. The International Reference Ionosphere 2012 - a model of international collaboration // J. Space Weather Space Clim. 2014. V.4. A07. DOI: 10.1051/swsc/2014004 14. Bilitza D., Altadill D., Reinisch B, Galkin I., Shubin V., Truhlik V. The International Reference Ionosphere: Model Update 2016 // Geophysical Research Abstracts. 2016. V.18. EGU2016-9671. 15. Gulyaeva T.L., Bilitza D. Towards ISO Standard Earth Ionosphere and Plasmasphere Model // New Developments in the Standard Model. NOVA Publisher, 2012. P.1-39. 16. Gulyaeva T.L. et al. TEC proxy index of solar activity for the International Reference Ionosphere IRI and its extension to Plasmasphere IRI-PLAS model // Int. J. Sci. Eng. Applied Sci. 2017. V.3. №5. P.144-150. 17. Leitinger R., Zhang M.L., Radicella S.M. An improved bottomside for the ionospheric electron density model NeQuick // Annals of Geophysics. 2005. V.48. №3. P.525-534. 18. Nava B., Coisson P., Radicella S.M. A new version of the NeQuick ionosphere electron density model // J. of Atmos. and Solar-Terr. Physics. 2008. V.70. P.1856-1862. DOI: 10.1016/j.jastp.2008.01.015 19. Radicella S.M. The NeQuick model genesis, uses and evolution // Annals of Geophysics. 2009. V.52. №3/4. P.417-422. 20. Михайлов А.В. Описание и пробная эксплуатация системы мониторинга и долгосрочного прогноза фонового состояния ионосферы (SIMP-1). М.: Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН, 2010. 123 с. 21. Лещинская Т.Ю., Михайлов В.В. Модель SIMP-1: картирование месячных медиан foF2 по северному полушарию // Геомагнетизм и аэрономия. 2016. Т.56. №6. С.772-780. 22. Данилкин Н.П., Жбанков Г.А., Тасенко С.В. Восстановление трёхмерного поля плотности электронов по результатам модельного эксперимент с участием бортового ионозонда и двух наземных ионозондов // Гелиогеофизические исследования. 2014. №7. С.43-55.

Ссылка на XML

New approach to solving the problem of improving
GPS-positioning accuracy
Number: 22 Year: 2019 Pages: 1-13

Danilkin Nikolay Petrovich¹, е-mail: nickdanilkin8@yandex.ru Zhbankov Gennady Anatolyevich², е-mail: zhbankov@ip.rsu.ru Kotonaeva Nadezhda Gennadievn¹, е-mail: kongt@yandex.ru

Lapshin Vladimir Borisovich¹

Institutions:
1 - Institute of Applied Geophysics named after Academician E.K. Fedorova, Moscow, Russia
2 - Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia

Abstract:
Currently, every year the scope of use of positioning systems using satellite systems is increasing, and the require-ments for their accuracy are increasing. To compensate for one of the main causes of error - the ionospheric signal delay - at the moment they use a simplified "Klobuchar model". Although modern computational capabilities allow us to calculate its values directly from model trajectory calculations using the ionosphere model as close to reality as possible. In the work, on the basis of trajectory calculations, a study is conducted of the influence on the magnitude of the ionospheric delay both of the global distribution of electron concentration and of various types of irregular heterogeneous structures present in the ionosphere.

Keywords: ionosphere, satellite positioning system, trajectory calculations, heterogeneous structures, ionospheric signal delay

Information about sources of financing: The work was partially supported by the RFBR grant 18-05-80023. The results were obtained within the framework of the state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation No. 3.9696.2017 / 8.9.