Современная точность определения ориентации с помощью многоантенной спутниковой навигационной системы

26 февраля 2025 года
Капралов Федор Сергеевич
(аспирант 4-го г. о., научные руководители д.ф.-м.н. Голован А.А., к.ф.-м.н. Козлов А.В., рецензенты к.ф.-м.н. Папуша И.А., асп. 2 г. о. Орел Н.А.)

Рассматривается задача определения ориентации объекта с точностью порядка первых десятых долей градуса. Хорошо известно, что с указанной точностью задача может быть решена с помощью высокоточной бескарданной инерциальной навигационной системы (БИНС) навигационного класса точности. Однако, ввиду характерных размеров, массы, потребляемой мощности и стоимости БИНС её применение не всегда целесообразно и возможно в ряде приложений. Одним из альтернативных наборов датчиков для определения углов ориентации с точностью порядка 0.1°, который лишён недостатков высокоточной БИНС, является многоантенная глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС), в состав которой входит более двух антенн. Современная точность определения углов ориентации с помощью двухантенных и трёхантенных систем составляет порядка первых десятых долей градуса на характерную длину базовых линий в 1 метр. Базовая линия определяется как вектор, соединяющий фазовые центры двух спутниковых антенн.

В августе 2023 года в Москве был проведён эксперимент с многоантенной ГНСС при относительно благоприятных городских условиях. Основной целью эксперимента является оценка точности определения ориентации по измерениям многоантенной ГНСС, поэтому эксперимент был устроен так, что по его данным получены эталонные углы ориентации, точность которых в несколько раз лучше характерной точности решения задачи с помощью многоантенной ГНСС.

В первой части доклада будут представлены результаты анализа ошибок углов ориентации в эксперименте отдельно для каждой базовой линии. Ошибки оценок углов ориентации базовых линий раскладываются на две составляющие: систематическую низкочастотную и шумовую высокочастотную. Для каждой из компонент проанализирован вклад в общую ошибку ориентации. Во второй части доклада будет сформулирована постановка задачи ориентации с помощью многоантенной ГНСС и показаны соответствующие численные результаты, полученные на реальных экспериментальных данных.