Иркутский государственный университет путей сообщения
Иркутск, Иркутская область, Россия
Статья посвящена разработке метода контроля доступности требуемых навигационных характеристик локомотивной аппаратуры спутниковых радионавигационных систем при движении по жестко заданной траектории. Актуальность работы обусловлена необходимостью оперативного выявления нарушений требуемых навигационных характеристик при деградации качества позиционирования объекта. Метод основан на анализе параметров эллипса рассеивания погрешности позиционирования, сопоставлении его размеров и ориентации с допустимыми границами безопасности с учетом особенностей движения на перегоне и станции. В отличие от традиционных подходов, основанных на использовании априорных оценок, предложенный индикатор формируется по текущим апостериорным оценкам погрешности позиционирования. Реализация подхода предполагает привязку текущих координат к интерполированной траектории движения на основе цифровой карты маршрута. Работоспособность метода подтверждена численным моделированием типовых сценариев деградации качества позиционирования и экспериментальными данными, полученными на подвижном объекте. Показано, что при нерегулярных воздействиях окружающих объектов инфраструктуры изменяются размеры и ориентация эллипса рассеивания, что позволяет своевременно выявлять нарушение требуемых навигационных характеристик и определять направление максимальной погрешности. Метод ориентирован на применение в бортовых системах высокоточного позиционирования железнодорожного транспорта и в системах автоматизированного управления движением поездов.
спутниковая навигация, контроль доступности, требуемые навигационные характеристики, железнодорожный транспорт, эллипс рассеивания погрешности, устройства железнодорожной автоматики и телемеханики
1. Зелова, М. И. О применении комплекса автоматизированного управления движением поездов в условиях высокой интенсивности движения / М.И. Зелова, А.В. Комаров // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. — 2022. — № 4 (76). — С. 92 100. — DOI:https://doi.org/10.26731/1813–9108.2022.4(76).92–100. — EDN WFQNPA.
2. Cao, Z.-J. Resilient GNSS/INS-Based Railway Train Localization Using Odometer/Trackmap-Enabled Jamming Discrimination / Z.-J. Cao, J. Liu, W. Jiang [et al.] // IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems. — 2024. — Vol. 25. — No. 12. — Pp. 19852–19872. — DOI:https://doi.org/10.1109/TITS.2024.3460689.
3. Mahato, S. Position Solution Quality Performance of Compact, Low-Cost, Dual-Frequency GNSS Modules / S. Mahato, M. Goswami, A. Bose // Proceedings of the URSI General Assembly and Scientific Symposium (GASS 2023), Sapporo, Japan, 19–26 Aug. 2023. — 2023. — DOI:https://doi.org/10.46620/URSIGASS.2023.3417.GPKR5508.
4. Kliman, A. Railway GNSS Multipath Error Modelling Approach with both Train-Side and Operational Environment Characterization / A. Kliman, F. Roessl, A. Grosch, O. García Crespillo // Proceedings of the 37th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS+ 2024), Baltimore, MD, 16–20 Sept. 2024. — 2024. — Pp. 114–126. — DOI:https://doi.org/10.33012/2024.19696.
5. Bi, J. Spoofing Attack Recognition for GNSS-Based Train Positioning Using a BO-LightGBM Method / J. Bi, J. Liu, B. Cai, J. Wang // Science Progress. — 2024. — Vol. 107. — No. 4. — Art. 00368504241272731. — DOI:https://doi.org/10.1177/00368504241272731. — EDN YVHWPO.
6. Hu, Q. Multi-Sensor Information Fusion Positioning of AUKF Maglev Trains Based on Self-Corrected Weighting / Q. Hu, H. Tang, K. Fan, W. Cai // Sensors. — 2025. — Vol. 25.—No. 8.—Art. 2628.—DOI:https://doi.org/10.3390/s25082628.
7. Kaplan, E. D. Understanding GPS/GNSS: Principles and Applications / E.D. Kaplan, C. Hegarty. — 3rd ed. — Boston: Artech House, 2017. — 1064 p.
8. Shi, J. Research on an Autonomous Localization Method for Trains Based on Pulse Observation in a Tunnel Environment / J. Shi, Y. Zhang, G. Chen, Y. Si // Sensors. — 2024. — Vol. 24. — No. 17. — Art. 5556. — DOI: 10.3390/ s24175556. — EDN JFULGT.
9. Misra, P. Global Positioning System: Signals, Measurements and Performance / P. Misra, P. Enge. — 2nd ed. — Lincoln, MA: Ganga-Jamuna Press, 2006. — 569 p. 10. Medina, D. Determination of Pseudorange Error Models and Multipath Characterization Under Signal-Degraded Scenarios / D. Medina, K. Gibson, R. Ziebold, P. Closas // Proceedings of the 31st International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS+ 2018), Miami, FL, 24–28 Sept. 2018.— 2018. — Pp. 3446–3456. — DOI:https://doi.org/10.33012/2018.16094.
10. Wang, M. Evaluation of Empirical Tropospheric Models Using Satellite-Tracking Tropospheric Wet Delays with Water Vapor Radiometer at Tongji, China / M. Wang, B. Li // Sensors.—2016.—Vol. 16.—No. 2.—Art. 186.— DOI:https://doi.org/10.3390/s16020186.
11. Yasyukevich, Y. V. Klobuchar, NeQuickG, BDGIM, GLONASS, IRI‑2016, IRI‑2012, IRI-Plas, NeQuick2 and GEMTEC Ionospheric Models: A Comparison in Total Electron Content and Positioning Domains / Y. V. Yasyukevich, D. Zatolokin, A. Padokhin [et al.] // Sensors. — 2023. — Vol. 23. — No. 10. — Art. 4773. — DOI: 10.3390/ s23104773. — EDN JLFZKH.
12. Demyanov, V. V. A Carrier Phase Hybrid Model for Adjusting the Procedures to Process Ionospheric Radio Sounding Measurements with High Temporal Resolution / V.V. Demyanov, E. I. Danilchuk, B. Zhang [et al.] // Advances in Space Research.—2025.—Vol. 75.—No. 10.—Pp. 7711– 7725.—DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2025.03.001.—EDN JXSXQQ.
13. Lau, L. A New Signal-to-Noise-Ratio Based Stochastic Model for GNSS High-Precision Carrier Phase Data Processing Algorithms in the Presence of Multipath Errors / L. Lau, P. Cross // Proceedings of the 19th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS 2006), Fort Worth, TX, 26– 29 Sept. 2006. — 2006. — Pp. 276–285.
14. Betz, J. W. Effect of Narrowband Interference on GPS Code Tracking Accuracy / J.W. Betz // Proceedings of the National Technical Meeting of The Institute of Naviga‑ tion (ION NTM 2000), Anaheim, CA, 26–28 Jan. 2000. — 2000. — Pp. 16–27.
