Испытания новых образцов навигационной ГЛОНАСС/GPS – аппаратуры потребителя. Мобильное тестирование НАП
11 Июля 2014
Испытания новых образцов навигационной ГЛОНАСС/GPS – аппаратуры потребителя труднореализуемы без соответствующего стендового оборудования. При этом эффективность очередного выходящего на рынок приёмника и достоверность его показаний зачастую становятся решающим фактором для будущего заказчика. Об использовании мобильной измерительно-диагностической лаборатории для тестирования пользовательского оборудования и технологиях проведения испытаний журналу «Вестник ГЛОНАСС» рассказал начальник сектора ЦНИИмаш Алексей БЕРМИШЕВ.
– Алексей Андреевич, расскажите, для каких целей в ЦНИИмаш разработана мобильная измерительно-диагностическая лаборатория? Какие задачи она позволяет решать?
– Мобильная измерительно-диагностическая лаборатория, сокращенно МИДЛ, создана в ЦНИИмаш для экспериментальной отработки передовых технологий спутниковой навигации на основе навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS. Лаборатория предназначена для тестирования навигационной аппаратуры потребителя (НАП) в мобильном режиме. Возможности МИДЛ позволяют одновременно тестировать несколько образцов навигационных приёмников и сравнивать их показания.
В процессе тестирования определяются рабочие характеристики оборудования в реальных условиях эксплуатации, в частности в районах плотной городской застройки.
Лаборатория может строить высокоточную контрольную траекторию движения транспортного средства на участках, где приём сигналов со спутников затруднён или полностью отсутствует. Это могут быть так называемые «городские колодцы» из высотных домов, густые кроны деревьев, транспортные туннели. Траектория на этих участках строится с использованием данных гироскопа и одометра, установленных на автомобиле-лаборатории.
Помимо тестирования НАП, с помощью МИДЛ проводится оценка локальных потребительских характеристик ГЛОНАСС и GPS, строится высокоточная контрольная траектория движения транспортного средства, осуществляется мониторинг радионавигационной обстановки.
– Каким образом выстроена архитектура лаборатории? Из каких компонентов она состоит?
Лаборатория состоит из двух сегментов – стационарного и мобильного. В состав стационарного сегмента входит двухчастотный приёмник ГЛОНАСС/GPS геодезического класса точности. Он используется как контрольный навигационный приёмник, его показания также используются для построения контрольной траектории. Поэтому точность привязки фазового центра неподвижной антенны данного приёмника к международной системе координат ITRF 2005 должна быть не хуже одного сантиметра.
Антенна этого приёмника неподвижно устанавливается в точке с максимальным обзором. В качестве примера стационарного сегмента можно привести базовый пункт слежения в Информационно-аналитическом центре координатно-временного и навигационного обеспечения (ИАЦ КВНО) ЦНИИМаш. Антенны приёмников, которые могут использоваться в качестве контрольных, размещены на специальной антенной площадке на крыше здания Центра.
Лаборатория может работать и на значительных удалениях от базового пункта, в других регионах страны. В этом случае используются измерения двухчастотных приёмников других референцных станций, например, станций Международной сети IGS. С использованием МИДЛ возможно также создание временных базовых пунктов, играющих роль референцных станций.
– Что входит в состав мобильного сегмента лаборатории? Как он выглядит?
Мобильная составляющая представляет собой автомобиль, оборудованный специальной контрольной аппаратурой. В комплект оборудования входит мобильный ГЛОНАСС/GPS-приёмник геодезического класса точности, антенна мобильного контрольного приёмника, гироскоп и одометр для измерения параметров движения, аналого-цифровой преобразователь и анализатор сигналов. В зависимости от конкретных задач могут быть установлены дополнительные системы.
Во время эксперимента автомобиль движется по заданному маршруту, на котором обеспечиваются интересующие условия наблюдения навигационных спутников. Бортовое оборудование регистрирует показания контрольной аппаратуры и испытываемых образцов НАП. При этом параллельно регистрируются показания стационарного контрольного навигационного приёмника.
После проведения испытаний производится обработка собранных данных.
– Какие именно показания снимаются во время тестирования?
По совместным данным мобильного и стационарного контрольных навигационных приёмников с использованием специализированного программного обеспечения определяются точки контрольной траектории. По данным, получаемым с гироскопа и одометра, привязанным к шкале времени GPS, восстанавливаются участки траектории, где не было местоопределений по спутниковым измерениям. В результате получается контрольная траектория движения автомобиля на всём интервале движения.
Затем, с использованием специализированного программного обеспечения показания испытываемых образцов аппаратуры сравниваются с контрольной траекторией, рассчитываются статистические характеристики ошибок позиционирования НАП, строятся графики, оформляется протокол испытаний.
– К реализации каких навигационно-информационных проектов привлекалась мобильная лаборатория?
Можно отметить несколько значимых проектов, в рамках которых успешно использовалась лаборатория.
В 2010 году наше оборудование было задействовано в рамках одного из головных предприятий Роскосмоса по теме «Экспериментальная отработка и проведение предварительных испытаний разрабатываемых базовых элементов в части контроля их точностных характеристик».
При этом работы велись по двум направлениям. В рамках первого проекта была создана типовая система спутникового мониторинга и обеспечения безопасности горной дороги с использованием систем ГЛОНАСС/GPS. В качестве экспериментального был выбран участок федеральной автодороги Адлер – Красная Поляна и участков объездной дороги вокруг г. Сочи.
Второй проект подразумевал создание системы спутникового мониторинга и обеспечения безопасности дорожного движения, транспортных потоков, дорожного хозяйства и перевозок грузов на федеральных автомобильных дорогах с использованием систем ГЛОНАСС/GPS. Оборудование было развёрнуто на участке трассы М7 «Волга» в Татарстане.
В процессе работ мобильная лаборатория использовалась для определения траекторий движения транспортных средств, проводились испытания предоставленных заказчиком образцов НАП в реальных условиях эксплуатации. В качестве опорных данных применялись измерения с референцных станций, развёрнутых на территории Краснодарского края и Республики Татарстан.
– В обоих проектах системы тестировались на автомобильных дорогах. Может ли быть использована лаборатория для построения траекторий других видов транспорта, к примеру, воздушного, морского?
Да, безусловно. В 2006 и в 2011 годах технология построения контрольной траектории применялась на морских путях. В обоих случаях аппаратно-программный комплекс МИДЛ показал себя как эффективный инструмент для построения контрольных траекторий движения корабля в экспериментах «Севморпуть-2006» и «Севморпуть-2011». Эксперименты проводились при содействии Департамента береговой охраны Пограничной службы ФСБ России.
Аппаратура лаборатории была установлена на пограничных судах, проходящих Северным морским путём по маршруту Мурманск-Петропавловск-Камчатский-Невельск (о. Сахалин). Тестировались новейшие образцы навигационной аппаратуры отечественных и зарубежных производителей. Проводилось сравнение аппаратуры, работающей в абсолютном и дифференциальном режимах навигационных определений. В процессе перехода контрольно-корректирующая информация поступала более чем с пятнадцати контрольно-корректирующих станций, расположенных вдоль трассы движения корабля на побережьях Северного ледовитого и Тихого океанов.
В результате экспериментов была проведена оценка реальной навигационной обстановки вдоль трасс Северного морского пути и дальневосточного побережья России, была проверена работа контрольно-корректирующих станций.
Кроме этого, проведена оценка работы спутниковых систем связи в районах проведения эксперимента, отработаны технологии построения контрольной траектории движения, передачи данных в системах мониторинга и ряд других важных функций.
Беседу вёл Андрей СТАНАВОВ, корреспондент «Интерфакса-АВН», специально для «ВГ»
ОБСУДИТЬ НА ФОРУМЕ>>>
Статья опубликована в сокращённом виде. Полный вариант можно прочитать в журнале "Вестник ГЛОНАСС" №2(18) за Июнь месяц 2014 года
Перепечатка в полном или частичном виде возможна с обязательной активной ссылкой на источник vestnik-glonass.ru
– Алексей Андреевич, расскажите, для каких целей в ЦНИИмаш разработана мобильная измерительно-диагностическая лаборатория? Какие задачи она позволяет решать?
– Мобильная измерительно-диагностическая лаборатория, сокращенно МИДЛ, создана в ЦНИИмаш для экспериментальной отработки передовых технологий спутниковой навигации на основе навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS. Лаборатория предназначена для тестирования навигационной аппаратуры потребителя (НАП) в мобильном режиме. Возможности МИДЛ позволяют одновременно тестировать несколько образцов навигационных приёмников и сравнивать их показания.
В процессе тестирования определяются рабочие характеристики оборудования в реальных условиях эксплуатации, в частности в районах плотной городской застройки.
Лаборатория может строить высокоточную контрольную траекторию движения транспортного средства на участках, где приём сигналов со спутников затруднён или полностью отсутствует. Это могут быть так называемые «городские колодцы» из высотных домов, густые кроны деревьев, транспортные туннели. Траектория на этих участках строится с использованием данных гироскопа и одометра, установленных на автомобиле-лаборатории.
Помимо тестирования НАП, с помощью МИДЛ проводится оценка локальных потребительских характеристик ГЛОНАСС и GPS, строится высокоточная контрольная траектория движения транспортного средства, осуществляется мониторинг радионавигационной обстановки.
– Каким образом выстроена архитектура лаборатории? Из каких компонентов она состоит?
Лаборатория состоит из двух сегментов – стационарного и мобильного. В состав стационарного сегмента входит двухчастотный приёмник ГЛОНАСС/GPS геодезического класса точности. Он используется как контрольный навигационный приёмник, его показания также используются для построения контрольной траектории. Поэтому точность привязки фазового центра неподвижной антенны данного приёмника к международной системе координат ITRF 2005 должна быть не хуже одного сантиметра.
Антенна этого приёмника неподвижно устанавливается в точке с максимальным обзором. В качестве примера стационарного сегмента можно привести базовый пункт слежения в Информационно-аналитическом центре координатно-временного и навигационного обеспечения (ИАЦ КВНО) ЦНИИМаш. Антенны приёмников, которые могут использоваться в качестве контрольных, размещены на специальной антенной площадке на крыше здания Центра.
Лаборатория может работать и на значительных удалениях от базового пункта, в других регионах страны. В этом случае используются измерения двухчастотных приёмников других референцных станций, например, станций Международной сети IGS. С использованием МИДЛ возможно также создание временных базовых пунктов, играющих роль референцных станций.
– Что входит в состав мобильного сегмента лаборатории? Как он выглядит?
Мобильная составляющая представляет собой автомобиль, оборудованный специальной контрольной аппаратурой. В комплект оборудования входит мобильный ГЛОНАСС/GPS-приёмник геодезического класса точности, антенна мобильного контрольного приёмника, гироскоп и одометр для измерения параметров движения, аналого-цифровой преобразователь и анализатор сигналов. В зависимости от конкретных задач могут быть установлены дополнительные системы.
Во время эксперимента автомобиль движется по заданному маршруту, на котором обеспечиваются интересующие условия наблюдения навигационных спутников. Бортовое оборудование регистрирует показания контрольной аппаратуры и испытываемых образцов НАП. При этом параллельно регистрируются показания стационарного контрольного навигационного приёмника.
После проведения испытаний производится обработка собранных данных.
– Какие именно показания снимаются во время тестирования?
По совместным данным мобильного и стационарного контрольных навигационных приёмников с использованием специализированного программного обеспечения определяются точки контрольной траектории. По данным, получаемым с гироскопа и одометра, привязанным к шкале времени GPS, восстанавливаются участки траектории, где не было местоопределений по спутниковым измерениям. В результате получается контрольная траектория движения автомобиля на всём интервале движения.
Затем, с использованием специализированного программного обеспечения показания испытываемых образцов аппаратуры сравниваются с контрольной траекторией, рассчитываются статистические характеристики ошибок позиционирования НАП, строятся графики, оформляется протокол испытаний.
– К реализации каких навигационно-информационных проектов привлекалась мобильная лаборатория?
Можно отметить несколько значимых проектов, в рамках которых успешно использовалась лаборатория.
В 2010 году наше оборудование было задействовано в рамках одного из головных предприятий Роскосмоса по теме «Экспериментальная отработка и проведение предварительных испытаний разрабатываемых базовых элементов в части контроля их точностных характеристик».
При этом работы велись по двум направлениям. В рамках первого проекта была создана типовая система спутникового мониторинга и обеспечения безопасности горной дороги с использованием систем ГЛОНАСС/GPS. В качестве экспериментального был выбран участок федеральной автодороги Адлер – Красная Поляна и участков объездной дороги вокруг г. Сочи.
Второй проект подразумевал создание системы спутникового мониторинга и обеспечения безопасности дорожного движения, транспортных потоков, дорожного хозяйства и перевозок грузов на федеральных автомобильных дорогах с использованием систем ГЛОНАСС/GPS. Оборудование было развёрнуто на участке трассы М7 «Волга» в Татарстане.
В процессе работ мобильная лаборатория использовалась для определения траекторий движения транспортных средств, проводились испытания предоставленных заказчиком образцов НАП в реальных условиях эксплуатации. В качестве опорных данных применялись измерения с референцных станций, развёрнутых на территории Краснодарского края и Республики Татарстан.
– В обоих проектах системы тестировались на автомобильных дорогах. Может ли быть использована лаборатория для построения траекторий других видов транспорта, к примеру, воздушного, морского?
Да, безусловно. В 2006 и в 2011 годах технология построения контрольной траектории применялась на морских путях. В обоих случаях аппаратно-программный комплекс МИДЛ показал себя как эффективный инструмент для построения контрольных траекторий движения корабля в экспериментах «Севморпуть-2006» и «Севморпуть-2011». Эксперименты проводились при содействии Департамента береговой охраны Пограничной службы ФСБ России.
Аппаратура лаборатории была установлена на пограничных судах, проходящих Северным морским путём по маршруту Мурманск-Петропавловск-Камчатский-Невельск (о. Сахалин). Тестировались новейшие образцы навигационной аппаратуры отечественных и зарубежных производителей. Проводилось сравнение аппаратуры, работающей в абсолютном и дифференциальном режимах навигационных определений. В процессе перехода контрольно-корректирующая информация поступала более чем с пятнадцати контрольно-корректирующих станций, расположенных вдоль трассы движения корабля на побережьях Северного ледовитого и Тихого океанов.
В результате экспериментов была проведена оценка реальной навигационной обстановки вдоль трасс Северного морского пути и дальневосточного побережья России, была проверена работа контрольно-корректирующих станций.
Кроме этого, проведена оценка работы спутниковых систем связи в районах проведения эксперимента, отработаны технологии построения контрольной траектории движения, передачи данных в системах мониторинга и ряд других важных функций.
Беседу вёл Андрей СТАНАВОВ, корреспондент «Интерфакса-АВН», специально для «ВГ»
ОБСУДИТЬ НА ФОРУМЕ>>>
Статья опубликована в сокращённом виде. Полный вариант можно прочитать в журнале "Вестник ГЛОНАСС" №2(18) за Июнь месяц 2014 года
Перепечатка в полном или частичном виде возможна с обязательной активной ссылкой на источник vestnik-glonass.ru
13.09.2022
