izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2020-3-16-23izmertech-1745Research ArticleИЗМЕРЕНИЯ В ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЯХMEASUREMENTS IN INFORMATION TECHNOLOGIESИнтегрированная антенна для приёма спутниковых навигационных сигналов со встроенным инерциальным измерительным модулемIntegrated GNSS antenna with an embedded inertial measurement unitВасилюкН. Н.VasilyukN. N.

Москва

Nikolay N. Vasilyuk

Moscow

nik-vasilyuk@yandex.ruООО «Топкон Позишионинг Системс»РоссияTopcon Positioning Systems, LLCRussian Federation202019062023031623Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1745

Предложен подход к обеспечению стабильности взаимного расположения активной спутниковой навигационной антенны и инерциального измерительного модуля при установке инерциально-спутниковой навигационной системы на транспортное средство. Задача определения координат навигационной антенны относительно инерциального модуля решена за счёт объединения инерциального модуля и антенного элемента в единую конструкцию – интегрированную антенну. Такой подход позволяет определять требуемые координаты в заводских условиях при изготовлении интегрированной антенны. Описаны принципы работы отдельных узлов интегрированной антенны и способы её применения в инерциально-спутниковых навигационных системах. Указаны особенности организации двустороннего обмена цифровой информацией между антенной и вычислительным устройством. Показано, что использование однотипных кабельных модемов позволяет организовать полудуплексный обмен информацией между интегрированной антенной и навигационным приёмником. Предложены способы применения этого обмена для решения служебных задач навигационной системы. Отмечено, что у интегрированной антенны появляется собственный измерительный базис. Описаны способы учёта ориентации этого базиса при практическом применении интегрированной антенны в одноантенных и многоантенных инерциально-спутниковых навигационных системах.

When constructing inertial/GNSS navigation systems, it is necessary to determine coordinates of a GNSS antenna relative to an inertial measurement unit. It is proposed to solve this problem by integrating of the inertial unit and GNSS antenna’s element into a common structure called an integrated antenna. This approach allows to determine the required coordinates in factory conditions, during a manufacturing of the integrated antenna. Operation principles of design modules of the integrated antenna and ways to use this antenna in the inertial/GNSS navigation systems have been described. Design features of a half-duplex digital data exchange between the antenna and a data processor have been indicated. Approaches to use this exchange to solve some service tasks of the navigation system have been proposed. It is noted that the integrated antenna has its own measuring basis. Methods of accounting of the attitude of this basis in practical applications of the integrated antennas in the single- and multi-antenna inertial/GNSS navigation systems have been described.

интегрированная антеннасмещение навигационной антенныинерциальный измерительный модульинерциальная спутниковая навигационная системаintegrated antennalever arminertial measurement unitinertial-GNSS coupling.ReferencesВейцель А. В., Вейцель В. А., Татарников Д. В. Аппаратура высокоточного позиционирования по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем: Высокоточные антенны. Специальные методы повышения точности позиционирования / Под ред. М. И. Жодзишского. М.: МАИ-ПРИНТ, 2010. 368 с.Veitsel’ A. V., Veitsel’ V. A., Tatarnikov D. V. Apparatura vysokotochnogo pozitsionirovaniya po signalam global’nykh navigatsionnykh sputnikovykh sistem: Vysokotochnye antenny. Spetsial’nye metody povysheniya tochnosti pozitsionirovaniya, ed. M. I. Zhodzishskii, Moscow, MAI-PRINT, 2010, 368 p. (in Russian).Емельянцев Г. И., Блажнов Б. А., Драницына Е. В., Степанов А. П. О калибровке измерительного модуля прецизионной БИНС и построении связанного с ним ортогонального трёхгранника // Гироскопия и навигация. 2016. Т. 24. № 1 (92). С. 36–48. DOI10.17285/0869-7035.2016.24.1.036-048Emelyantsev G. I., Blazhnov B. A., Dranitsyna E. V., Stepanov A.P., Gyroscopy and Navigation, 2016, vol. 7, no. 3, pp. 205–213. DOI:10.1134/S2075108716030044Zhang R., Hofl inger F., Reind L. M., IEEE Sensors Journal, 2014, vol. 14, no. 6, pp. 1778–1787. DOI:10.1109/JSEN.2014.2303642Zhang R., Hofl inger F., Reind L. M., IEEE Sensors Journal, 2014, vol. 14, no. 6, pp. 1778–1787. DOI:10.1109/JSEN.2014.2303642Stovner B. N., Johansen T. A., 18th European Control Conference (ECC), Naples, Italy, June 25–28, 2019, pp. 4040– 4046. DOI:10.23919/ECC.2019.8795760Stovner B. N., Johansen T. A., 18th European Control Conference (ECC), Naples, Italy, June 25–28, 2019, pp. 4040–4046. DOI:10.23919/ECC.2019.8795760Song J. W., Park C. G., IEEE Sensors Journal, 2016, vol. 16, no. 9, pp. 3171–3180. DOI:10.1109/JSEN.2015.2510545Song J. W., Park C. G., IEEE Sensors Journal, 2016, vol. 16, no. 9, pp. 3171–3180. DOI:10.1109/JSEN.2015.2510545Seo J., Hyung H. K., Lee J. G., Park C. C., International Journal of Control, Automation, and Systems, 2006, vol. 4, no. 2, pp. 247–254.Seo J., Hyung H. K., Lee J. G., Park C. C., International Journal of Control, Automation, and Systems, 2006, vol. 4, no. 2, pp. 247–254.Liu C., Deng Z., Gao W., Fu M., Proceedings of the 30th Chinese Control Conference, Yantai, China, July 22–24, 2011, pp. 1476–1481.Liu C., Deng Z., Gao W., Fu M., Proceedings of the 30th Chinese Control Conference, Yantai, China, July 22–24, 2011, pp. 1476–1481.Geng C., Wu F., Xu S., Zhang X., Si F., Zhao Y., 2018 IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium, CA, USA, April 23–26, 2018, pp. 882–890. DOI:10.1109/PLANS.2018.8373466Geng C., Wu F., Xu S., Zhang X., Si F., Zhao Y., 2018 IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium, CA, USA, April 23–26, 2018, pp. 882–890. DOI:10.1109/PLANS.2018.8373466Xiong Z., Peng H., Liu J., Wang J., Sun Y., 2014 IEEE/ ION Position, Location and Navigation Symposium, Monterey, CA, May 5–8, 2014, pp. 1213–1218. DOI:10.1109/PLANS.2014.6851495Xiong Z., Peng H., Liu J., Wang J., Sun Y., 2014 IEEE/ ION Position, Location and Navigation Symposium, Monterey, CA, May 5–8, 2014, pp. 1213–1218. DOI:10.1109/PLANS.2014.6851495Xiong Z., Peng H., Wang J., Wang R., Liu J., IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2015, vol. 51, no. 4, pp. 2760–2771. DOI:10.1109/TAES.2015.140048Xiong Z., Peng H., Wang J.,. Wang R., Liu J., IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2015, vol. 51, no. 4, pp. 2760–2771. DOI:10.1109/TAES.2015.140048Montalbano N., Humphreys T., 2018 IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium, Monterey, CA, USA, April 23–26, 2018, pp. 680–687. DOI:10.1109/PLANS.2018.8373443Montalbano N., Humphreys T., 2018 IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium, Monterey, CA, USA, April 23–26, 2018, pp. 680–687. DOI:10.1109/PLANS.2018.8373443Hong S., Man H. L., Chun H. H., Kwon S. H., Speyer J. L., IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2006, vol. 55, no. 2, pp. 431–448. DOI:10.1109/TVT.2005.863411Hong S., Man H. L., Chun H. H., Kwon S. H., Speyer J. L., IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2006, vol. 55, no. 2, pp. 431–448. DOI:10.1109/TVT.2005.863411Ma Y., Fang J., Li J., Measurement, 2014. vol 48, no.1, pp. 119–127. DOI:10.1016/j.measurement.2013.10.020Ma Y., Fang J., Li J., Measurement, 2014. vol. 48, no.1, pp. 119–127. DOI:10.1016/j.measurement.2013.10.020Ramanandan A., Chen A., Farrell J. A., 2010 IEEE/ ION Position, Location and Navigation Symposium, Indian Wells, CA, May 4–6, 2010, pp. 1197–1203. DOI:10.1109/PLANS.2010.5507279Ramanandan A., Chen A., Farrell J. A., 2010 IEEE/ ION Position, Location and Navigation Symposium, Indian Wells, CA, May 4–6, 2010, pp. 1197–1203. DOI:10.1109/PLANS.2010.5507279Vasilyuk N., Vorobiev M., Tokarev D., 2018 IEEE/ ION Position Location and Navigation Symposium, Monterey, CA, USA, A pril 23–26, 2018, pp. 267–274. DOI:10.1109/PLANS.2018.8373390Vasilyuk N., Vorobiev M., Tokarev D., 2018 IEEE/ ION Position Location and Navigation Symposium, Monterey, CA, USA, April 23–26, 2018, pp. 267–274. DOI:10.1109/PLANS.2018.8373390Vasilyuk N. N., Tychinskiy S. I., Doronin A. V., Sandler I. A., Sokolov A. M., US Patent 10088576 (2 October 2018).Vasilyuk N. N., Tychinskiy S. I., Doronin A. V., Sandler I. A., Sokolov A. M., US Patent 10088576 (2 October 2018).Bilich A., Mader G. L., Proceedings of the 23rd International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS 2010), Portland, Oregon, USA, September 21–24, 2010, pp. 1369–1377.Bilich A., Mader G. L., Proceedings of the 23rd International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS 2010), Portland, Oregon, USA, September 21–24, 2010, pp. 1369–1377.Péntek Z., Hiller T., Liewald T., Kuhlmann B., Czmerk A., 2017 DGON Inertial Sensors and Systems Symposium, Karlsruhe, Germany, September 19–20, 2017, pp. 1–14. DOI:0.1109/InertialSensors.2017.8171504Péntek Z., Hiller T., Liewald T., Kuhlmann B., Czmerk A., 2017 DGON Inertial Sensors and Systems Symposium, Karlsruhe, Germany, September 19–20, 2017, pp. 1–14. DOI:10.1109/InertialSensors.2017.8171504Hong S., Lee M. H., Kwon S. H., Chun H. H., IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2004, vol. 5, no. 3, pp. 208–218. DOI:10.1109/TITS.2004.833771Hong S., Lee M. H., Kwon S. H., Chun H. H., IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2204, vol. 5, no. 3, pp. 208–218. DOI:10.1109/TITS.2004.833771Жарков М. В., Веремеенко К. К., Антонов Д. А., Кузнецов И. М. Вычисление параметров ориентации по интерферометрическим неоднозначным фазовым измерениям спутниковых навигационных систем и измерениям абсолютной угловой скорости // Гироскопия и навигация. 2018. Том 26. № 3 (102). С. 54–68. DOI:10.17285/0869-7035.2018.26.3.054-068Zharkov M. V., Verem eenko K. K., Antonov D. A., Kuznetsov I. M., Gyroscopy and Navigation, 2018, vol. 9, no. 4, pp. 277–286. DOI:10.1134/S2075108718040090

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