gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»10.17285/0869-7035.2016.24.3.026-037gyroscopy-360Research ArticleСтатьиКвазиоптимальная оценка параметров сигналов ГНСС в режиме когерентного приема с использованием алгоритма сигма-точечного фильтра КалманаQuasioptimal Estimation of GNSS Signal Parameters in Coherent Reception Mode Using Sigma-Point Kalman Filter AlgorithmШавринВ. В.ShavrinV. V.

Шаврин Вячеслав Владимирович, аспирант; младший научный сотрудник.

ТисленкоВ. И.TislenkoV. I.

Тисленко Владимир Ильич, доктор технических наук, профессор. 

ЛебедевВ. Ю.LebedevV. V.

Лебедев Виталий Юрьевич, кандидат технических наук, зав. лабораторией. 

КонаковА. С.KonakovA. S.

Конаков Алексей Сергеевич, аспирант.

ФилимоновВ. А.FilimonovV. A.

Филимонов Владимир Андреевич, аспирант; младший научный сотрудник.

КравецА. П.KravetsA. P.

Кравец Алексей Павлович, аспирант; младший научный сотрудник. 

Томский университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР), кафедра радиотехнических систем; НИИ радиотехнических систем ТУСУР.РоссияTomsk State University of Control Systems and RadioelectronicsRussian FederationТомский университет систем управления и радиоэлектроники, кафедра радиотехнических систем.РоссияTomsk State University of Control Systems and RadioelectronicsRussian FederationНИИ РТС Томского университета систем управления и радиоэлектроники, лаборатория радионавигации.РоссияTomsk State University of Control Systems and RadioelectronicsRussian Federation2016031220252432637Copyright © Шаврин В.В., Тисленко В.И., Лебедев В.Ю., Конаков А.С., Филимонов В.А., Кравец А.П., 20252025Шаврин В.В., Тисленко В.И., Лебедев В.Ю., Конаков А.С., Филимонов В.А., Кравец А.П.Shavrin V.V., Tislenko V.I., Lebedev V.V., Konakov A.S., Filimonov V.A., Kravets A.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gyroscopy.ru/jour/article/view/360

Рассмотрен алгоритм построения многоконтурной системы слежения за радионавигационными параметрами сигналов навигационных спутников в аппаратуре потребителя спутниковых радионавигационных систем. Выполнен сравнительный анализ характеристик точности традиционной системы слежения с дискриминаторами и фильтром в контуре слежения и предлагаемой системы, не содержащей дискриминаторов. Исследованы среднеквадратические погрешности оценок и вероятность захвата на сопровождение при различных значениях энергетического параметра сигнал/шум. Показано преимущество рассматриваемой схемы над традиционной следящей системой с дискриминаторами.

The paper presents a multiloop system tracking the radionavigation parameters of navigation satellite signals in the user equipment. Comparative analysis of accuracies of traditional tracking system with discriminators and filter in the tracking loop and the proposed system without discriminators is performed. RMS errors of estimates and the probability of signal acquisition are estimated with various values of SNR parameter. The proposed scheme is shown to outperform the traditional tracking system with discriminators.

Оценка параметроввременнáя задержкафазачастотафильтр Калманакорреляторсхема слежения.Parameter estimationtime delayphasefrequencyKalman filtercorrelatortracking circuit.ReferencesГЛОНАСС принципы построения и функционирования / А.И. Перов, В.Н. Харисов, Р.В. Бакитько, Е.Н. Болденков. Москва: «Радиотехника». - 2010. - 800 с.GLONASS. Printsipy postroeniya i funktsionirovaniya (GLONASS. Design and Functioning Principles), Perov, A.I., Kharisov, V.N., Bakit’ko, R.V., and Boldenkov, E.N., Eds, Moscow: Radiotekhnika, 2010.ГЛОНАСС принципы построения и функционирования / А.И. Перов, В.Н. Харисов, Р.В. Бакитько, Е.Н. Болденков. Москва: «Радиотехника». - 2010. - 800 с.GLONASS. Printsipy postroeniya i funktsionirovaniya (GLONASS. Design and Functioning Principles), Perov, A.I., Kharisov, V.N., Bakit’ko, R.V., and Boldenkov, E.N., Eds, Moscow: Radiotekhnika, 2010.Kaplan, E. and Heagrty, C., Understanding GPS: Principles and Applications, 2006, 2nd edition.Kaplan, E. and Heagrty, C., Understanding GPS: Principles and Applications, 2006, 2nd edition.Михайлов Н.В. Автономная навигация космических аппаратов при помощи спутниковых радионавигационных систем. - СПб.: Политехника , 2014. - 362 с.Mikhailov, N.V., Avtonomnaya navigatsiya kosmicheskikh apparatov pri pomoshchi sputnikovykh radionavigatsionnyk sistem (Spacecraft Autonomous Navigation Using Satellite Radionavigation Systems), St. Petersburg: Politekhnika, 2014.Михайлов Н.В. Автономная навигация космических аппаратов при помощи спутниковых радионавигационных систем. - СПб.: Политехника , 2014. - 362 с.Mikhailov, N.V., Avtonomnaya navigatsiya kosmicheskikh apparatov pri pomoshchi sputnikovykh radionavigatsionnyk sistem (Spacecraft Autonomous Navigation Using Satellite Radionavigation Systems), St. Petersburg: Politekhnika, 2014.Petovello, M.G., O’Driscoll, C., and Lachapelle, G., Carrier Phase Tracking of Weak Signals Using Different Receiver Architectures, Department of Geomatics Engineering, Alberta: The University of Calgary, Canada, 2008.Petovello, M.G., O’Driscoll, C., and Lachapelle, G., Carrier Phase Tracking of Weak Signals Using Different Receiver Architectures, Department of Geomatics Engineering, Alberta: The University of Calgary, Canada, 2008.Тихонов В.И. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем / В.И. Тихонов, В.Н. Харисов: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1991. - 608 с. Tikhonov, V.I. and Kharisov, V.N., Statisticheskii analiz i sintez radiotekhnicheskikh ustroistv i sistem (Statistical Analysis and Synthesis of Radiotechnical Devices and Systems), Moscow: Radio i Svyaz’, 1991.Тихонов В.И. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем / В.И. Тихонов, В.Н. Харисов: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1991. - 608 с. Tikhonov, V.I. and Kharisov, V.N., Statisticheskii analiz i sintez radiotekhnicheskikh ustroistv i sistem (Statistical Analysis and Synthesis of Radiotechnical Devices and Systems), Moscow: Radio i Svyaz’, 1991.Candy, J.V., Bayesian Signal Processing. Classical, Modern, and Particle Filtering Methods, JohnWiley & Sons, Inc., 2009.Candy, J.V., Bayesian Signal Processing. Classical, Modern, and Particle Filtering Methods, JohnWiley & Sons, Inc., 2009.Julier, S.J., Uhlman, J.K., A New Extension of the Kalman Filter to Nonlinear Systems, Proc. of AeroSence: The 11th Intern. Symp. On Aerospace/Defence Sensing, Simulation and Controls, Orlando FL, USA, 1997.Julier, S.J., Uhlman, J.K., A New Extension of the Kalman Filter to Nonlinear Systems, Proc. of AeroSence: The 11th Intern. Symp. On Aerospace/Defence Sensing, Simulation and Controls, Orlando FL, USA, 1997.Merwe, R., Sigma-Point Kalman Filters for Probabilistic Inference in Dynamic State-Space Models, PhD Thesis, 2004.Merwe, R., Sigma-Point Kalman Filters for Probabilistic Inference in Dynamic State-Space Models, PhD Thesis, 2004.Sarkka, S., Bayesian Filtering and Smoothing, Cambridge University Press, 2013.Sarkka, S., Bayesian Filtering and Smoothing, Cambridge University Press, 2013.Psiaki, M.L. and Jung, H., Extended Kalman Filter Methods for Tracking Weak GPS Signals, ION GPS, USA, 2002, pp. 2539 – 2553.Psiaki, M.L. and Jung, H., Extended Kalman Filter Methods for Tracking Weak GPS Signals, ION GPS, USA, 2002, pp. 2539 – 2553.Ефименко В.С. Сравнение алгоритмов нелинейной фильтрации радиосигналов в приемниках ГНСС / В.С. Ефименко, Д.Н. Ворончихин, Радиотехника. 2013. № 7. С. 126 - 131. Efimenko, V.S. and Voronchikhin, D.V., Comparison of Radiosignal Nonlinear Filtering Algorithms in GNSS Receivers, Radiotekhnika, 2013, no. 7, pp. 126 – 131.Ефименко В.С. Сравнение алгоритмов нелинейной фильтрации радиосигналов в приемниках ГНСС / В.С. Ефименко, Д.Н. Ворончихин, Радиотехника. 2013. № 7. С. 126 - 131. Efimenko, V.S. and Voronchikhin, D.V., Comparison of Radiosignal Nonlinear Filtering Algorithms in GNSS Receivers, Radiotekhnika, 2013, no. 7, pp. 126 – 131.Wang, W., Chen, X., Shuai, H., Meng, W., and Zhang, Y., Unscented Kalman Filter with Open-Loop Compensation for High Dynamic GNSS Carrier Tracking, Proc. of SPIE Vol. 7651, 2010.Wang, W., Chen, X., Shuai, H., Meng, W., and Zhang, Y., Unscented Kalman Filter with Open-Loop Compensation for High Dynamic GNSS Carrier Tracking, Proc. of SPIE Vol. 7651, 2010.Zhu, X., Shen, F., Chen, J., Yang, Y., Yang, D., and Chen, X., Combined Tracking Strategy Based on Unscented Kalman Filter for Global Positioning System L2C CM/CL signal, Defense Science Journal, vol. 65, no. 5, 2015, pp. 395-402.Zhu, X., Shen, F., Chen, J., Yang, Y., Yang, D., and Chen, X., Combined Tracking Strategy Based on Unscented Kalman Filter for Global Positioning System L2C CM/CL signal, Defense Science Journal, vol. 65, no. 5, 2015, pp. 395-402.Im, S., Song, J., Jee, G., and Park, C., Comparison of GPS Tracking Loop Performance in High Dynamic Condition with Nonlinear Filtering Techniques, ION GNSS 21st International Technical Meeting of Satellite Division, 2008, pp. 2351 – 2360.Im, S., Song, J., Jee, G., and Park, C., Comparison of GPS Tracking Loop Performance in High Dynamic Condition with Nonlinear Filtering Techniques, ION GNSS 21st International Technical Meeting of Satellite Division, 2008, pp. 2351 – 2360.Кравец, А.П. Поиск и обнаружение сигналов спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС в бортовом навигационном комплексе космического потребителя / А.П. Кравец, В.И. Тисленко, В.В. Шаврин, В.А. Филимонов, В. Ю. Лебедев // Доклады ТУСУР. - 2015. - Т. 38, № 4. - С. 35-42.Kravets, A.P., Tislenko, V.I., Shavrin, V.V., Filimonov, V.A., and Lebedev, V.Yu., GLONASS Signal Search and Detection in Onboard Space Navigation System, Doklady TUSUR, 2015, vol. 38, no. 4, pp. 35-42.Кравец, А.П. Поиск и обнаружение сигналов спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС в бортовом навигационном комплексе космического потребителя / А.П. Кравец, В.И. Тисленко, В.В. Шаврин, В.А. Филимонов, В. Ю. Лебедев // Доклады ТУСУР. - 2015. - Т. 38, № 4. - С. 35-42.Kravets, A.P., Tislenko, V.I., Shavrin, V.V., Filimonov, V.A., and Lebedev, V.Yu., GLONASS Signal Search and Detection in Onboard Space Navigation System, Doklady TUSUR, 2015, vol. 38, no. 4, pp. 35-42.Shavrin, V.V., Tislenko, V.I., Filimonov, V.A., Kravec, A.P., Konakov, A.S., and Shavrin, V.V., Analyzing a Joint Adaptive Algorithm in Coherent Mode for Filtering Radio-Navigation Parameters of GNSS Signals in an Autonomous Space Navigation System, 23rd St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, St. Petersburg, 2016, pp. 527 – 531.Shavrin, V.V., Tislenko, V.I., Filimonov, V.A., Kravec, A.P., Konakov, A.S., and Shavrin, V.V., Analyzing a Joint Adaptive Algorithm in Coherent Mode for Filtering Radio-Navigation Parameters of GNSS Signals in an Autonomous Space Navigation System, 23rd St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, St. Petersburg, 2016, pp. 527 – 531.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.