Коррекция погрешности многолучевости в показаниях спутниковых навигационных систем на основе вейвлет-преобразования их сигналов

Abstract

RU: Актуальность. Настоящее исследование направлено на повышение точности спутниковых навигационных систем за счет коррекции ошибки многолучевости при распространении спутникового радиосигнала. Задача уменьшения влияния эффекта многолучевости на точность навигационного решения – одна из актуальных проблем в современном спутниковом позиционировании, поскольку погрешность, вносимая переотражением спутниковых сигналов, может достигать десятков метров, что значительно затрудняет задачу построения точного навигационного решения в условиях сложного рельефа (например, в условиях плотной городской застройки, а также при использовании технологий спутниковой навигации в проектировании и строительстве). Цель. Основной целью является уменьшение погрешности, вносимой ошибкой многолучевости, (минимум на один порядок), что позволит значительно увеличить точность решения навигационной задачи. Метод. Рассматривается метод коррекции ошибки многолучевости с помощью вейвлет-преобразования поступающих дальномерных измерений – разновидность программного метода борьбы с погрешностями навигационного решения. Результаты. Эффективность предлагаемого метода продемонстрирована как на смоделированном сигнале, так и на реальных данных спутниковой навигации. Программная реализация алгоритма коррекции и численные эксперименты реализованы средствами программного пакета MATLAB. Результаты показали эффективность применения данного метода коррекции многолучевости и подтвердили ожидаемую точность измерений после их обработки предложенным способом. Выводы. Исходя из результатов, полученных в работе, можно заключить, что использование предлагаемого алгоритма вейвлет-преобразования повышает качество исходных данных, используемых для получения навигационного решения, в итоге повышая его точность. UK: Актуальність. Це дослідження спрямоване на підвищення точності супутникових навігаційних систем за рахунок корекції помилки багатопроменевості при поширенні супутникового радіосигналу. Завдання зменшення впливу ефекту багатопроменевості на точність навігаційного рішення – одна з актуальних проблем в сучасному супутниковому позиціонуванні, оскільки похибка, яку вносить перевідбиття супутникових сигналів, може досягати десятків метрів, що значно ускладнює завдання побудови точного навігаційного рішення в умовах складного рельєфу (наприклад, в умовах щільної міської забудови, а також при використанні технологій супутникової навігації в проектуванні і будівництві). Мета. Основною метою є зменшення похибки, що вноситься помилкою багатопроменевості, (мінімум на один порядок), що дозволить значно збільшити точність рішення навігаційного завдання. Метод. Розглядається метод корекції помилки багатопроменевості за допомогою вейвлет-перетворення поступаючих дальномірних вимірювань – різновид програмного методу боротьби з похибками навігаційного рішення. Результати. Ефективність запропонованого методу продемонстровано як на змодельованому сигналі, так і на реальних даних супутникової навігації. Програмна реалізація алгоритму корекції і чисельні експерименти реалізовані засобами програмного пакету MATLAB. Результати показали ефективність застосування даного методу корекції багатопроменовості і підтвердили очікувану точність вимірювань після їх обробки запропонованим способом. Висновки. Виходячи з результатів, отриманих в роботі, можна зробити висновок, що використання пропонованого алгоритму вейвлет-перетворення підвищує якість вихідних даних, що використовуються для отримання навігаційного рішення, в результаті підвищуючи його точність. EN: Context. This research aims to improve the satellite navigation systems accuracy due to the correction of satellite signals multipath propagation errors. The multipath effect errors reducing problem on the navigation solutions accuracy is one of the most pressing problems in modern satellite navigation, because the error introduced by the satellite signals reflections can be up to tens of meters, which greatly complicates the precise positioning task in difficult terrain. For example, in dense urban development conditions, with using satellite navigation technologies in design and construction. Objective. The main objective is to reduce multipath error signal at least one order, which will significantly increase the accuracy of the navigation task solution. Method. When solving the relative positioning tasks, it is often difficult, basically from a financial point of view, to provide the entire receivers set with the same antennas using hardware methods. Including because of the effective use of funds, it was decided to consider the software methods. In this article, is considered a method for correcting the multipath error by using the wavelet transform of incoming navigation signals. Results. The efficiency the proposed method is demonstrated on real satellite navigation data. Software implementation and all experiments are made by the computer mathematics package MATLAB. The results showed the multipath correction method efficiency and confirmed the expected accuracy after processing by the proposed technique. Conclusions. Based on the results obtained in this paper, we can conclude that the use of wavelet transformation improves the measurements quality used to obtain a navigation solution, thereby increasing its accuracy, regardless of terrain.