МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

Кафедра ИТ-6 «Управление и моделирование систем»

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

на тему:

Разработка программно-математических средств дляопределения координат приемника в системе

спутниковой навигации Руководитель дипломного проекта: Мельников А.О.Дипломник: Зазимко А.В.

Москва, 2013

В данном дипломном проекте

требуется разработать и реализовать

программную процедуру решения

навигационной задачи для системы

спутниковой навигации.

Постановка задачи

Входными данными в данной задаче являются:Постановка задачи

- оценки расстояний до наблюдаемых спутников (псевдодальности)

- данные о текущем расположении спутников (эфемериды и альманах)

- текущее время, полученное со спутников

Общие принципы работы GPS

GPS состоит из трех сегментов

Космический сегмент Контрольный сегмент

Пользовательский сегмент

Общие принципы определения координат

Мы находимся на этой сфереПри пересечении двух сфер образуется кругПри пересечении

трех сфер появляются две точки При пересечении

четырех сфер мы получаем позициюприемника

Основные уравнения для нахождения положения пользователя

p1, p2, p3 – позиции спутников с координатами (x1,y1,z1), (x2,y2,z2), (x3,y3,z3);xu,yu,zu – позиция пользователя с координатами.

Метод вычисления положения пользователя в декартовой

системе координат

𝑝𝑖=√ (𝑥𝑖−𝑥𝑢)2+( 𝑦 𝑖−𝑦𝑢) 2+(𝑧 𝑖− 𝑧𝑢)2+𝑏𝑢 Дифференцируем уравнение. Получаем

следующие:

Метод вычисления положения пользователя в декартовой системе

координат

[𝛿𝑝1

𝛿𝑝2

𝛿𝑝3

𝛿𝑝4]=[𝛼11 𝛼12 𝛼13 1

𝛼21 𝛼22 𝛼23 1𝛼31 𝛼32 𝛼33 1𝛼 41 𝛼42 𝛼43 1

]−1

[𝛿 𝑥𝑢𝛿 𝑦𝑢

𝛿 𝑧𝑢𝛿𝑏𝑢

]𝛿𝑣=√𝛿𝑥𝑢2 +𝛿𝑦𝑢2 +𝛿𝑧𝑢

2 +𝛿𝑏𝑢2

Алгоритм решения навигационной задачи

Обнулить все значения

𝑝𝑖=√ (𝑥𝑖−𝑥𝑢)2+( 𝑦 𝑖−𝑦𝑢) 2+(𝑧 𝑖− 𝑧𝑢)2+𝑏𝑢

[

𝛿𝑝1

𝛿𝑝2

𝛿𝑝3

𝛿𝑝4

⋮𝛿𝑝𝑛

]=[𝛼11 𝛼12 𝛼13 1𝛼21 𝛼22 𝛼23 1𝛼31 𝛼32 𝛼33 1𝛼41 𝛼42 𝛼43 1⋮ ¿ ¿𝛼𝑛1 ¿

𝛼𝑛3¿1¿ ] [𝛿𝑥𝑢

𝛿 𝑦𝑢

𝛿𝑧𝑢

𝛿𝑏𝑢]𝛿𝑥=[𝛼𝑇𝛼 ]−1

𝛼𝑇 𝛿𝜌𝛿𝑣=√𝛿𝑥𝑢2 +𝛿𝑦𝑢2 +𝛿𝑧𝑢

2 +𝛿𝑏𝑢2

Сравнитьс начальным выбранным

порогом

Преобразование координат

Результат получен в декартовой системе

координат

Результат в геодезической системе

координат

Структура программного комплекса

Модуль определения и сопровождения

сигнала

Модуль определения

координат спутника

Модуль определения

координат приемника

Модуль определения координат приемника

Псевдодальности, позиции спутников, эфемериды С++, DLL

Тестовый контур

С#

Navigate()

X, Y, Z

Блок-схема функции Navigate

Начало

PreErrorChek()

ZeroNav()

true

for(lcv=0; lcv<

PVT_ITERATIONS;lcv++)

FormModelDt=Estimation()

false

fabs(dt)<1e-4) && temp_nav.converged

lcv< PVT_ITERATIO

NS

truetrue

ZeroNav()

false

Конец

PostErrorCheck()

ClockUpdate()LatLong()DOP()

flase

false

A

A

B

B

Результат работы программы

Организационно-экономический раздел

Результаты работы

Произведен обзор методов определения координат приемника

Разработаны программно-математические средства для определения координат приемника

Произведен анализ результатов, создана тестовая обертка для модуля.

Спасибо за внимание!