izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2020-3-43-48izmertech-1751Research ArticleРАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯRADIO MEASUREMENTSИсследование межчастотных задержек сигналов на борту навигационных космических аппаратов ГЛОНАССA Study Interfrequency Onboard Delays of Signals Navigation Satellites GLONASSКараушЕ. А.KaraushE. A.

г. п. Менделеево, Московская обл.

Ekaterina A. Karaush

Mendeleevo, Moscow region

khanykova_ea@vniiftri.ruПечерицаД. С.PecheritsaD. S.

г. п. Менделеево, Московская обл.

Dmitry S. Pecheritsa

Mendeleevo, Moscow region

pecheritsa_ds@vniiftri.ruВсероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измеренийРоссияFederal State Unitary Enterprise Russian Metrological Institute of Technical Physics and Radio EngineeringRussian Federation202020062023034348Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1751

Рассмотрена задача оценивания межчастотных задержек сигналов навигационных космических аппаратов системы ГЛОНАСС. Такие задержки излучения сигнала в радиочастотном тракте навигационных космических аппаратов являются источником инструментальной погрешности псевдодальномерных  измерений. Предложен метод оценки межчастотных задержек сигналов, основанный на расчёте первых разностей псевдодальномерных измерений по навигационным космическим аппаратам, взаимное угловое положение которых отличается не более чем на 1°. Проведен эксперимент по оценке межчастотных задержек сигналов на основе разработанного метода. Эксперимент основан на использовании калиброванной навигационной  ппаратуры потребителя для разделения погрешностей, вызванных задержками сигналов в приёмнике и навигационном космическом аппарате. Также для обеспечения наименьшего влияния ионосферного слоя Земли в обработку включены только те измерения, которые получены при малом значении полной электронной концентрации TEC. В качестве исходных данных использовали псевдодальномерные измерения по сигналам навигационных космических аппаратов систем ГЛОНАСС и GPS. Результаты оценивания для всех космических аппаратов орбитальной группировки системы ГЛОНАСС сравнены с формулярными значениями, предоставленными в составе навигационного кадра. Проанализированы результаты экспериментальных исследований, получены значения среднеквадратических отклонений задержек орбитальной группировки ГЛОНАСС. Для подтверждения адекватности результатов проведена проверка на внутреннюю сходимость результатов и определена погрешность разработанного метода оценки межчастотных задержек навигационных космических аппаратов.

The problem of interfrequency signal delays estimation of GLONASS system navigation satellite is considered Such delays in the radio-frequency massage of navigation satellites are the source of the instrumental error of pseudorange measurements. The estimation method of interfrequency signal delays is proposed, based on the calculation of first differences of pseudorange measurements on navigation satellites, the relative position of which diff ers by no more than 1°. The experiment on estimation of inter-frequency delays signal on the basis of the developed method was conducted. The experiment is based on the use of calibrated navigation receiver to separate errors caused by signal delays in the receiver and navigation satellite. Also, to minimize the effects of the Earth's ionosphere layer navigation signal delay, only those measurements taken at a low Total Electronic Concentration TEC are included in the processing. Pseudorange measurements using GLONASS and GPS navigation satellites signals were used as the main source data. The results of the estimation for all GLONASS orbital group satellites were compared with the form values provided in the navigation massage. The results of experimental research have been analyzed and the values of standard deviation of GLONASS orbital group delays have been obtained. To confirm the adequacy of the results was checked for internal convergence of the results and determined the error of the developed method for assessing the interfrequency delays of navigation spacecraft.

глобальные навигационные спутниковые системыГЛОНАССGPSзадержка навигационного сигналанавигационный космический аппаратнавигационное сообщениеионосферная задержка сигналапсевдодальномерные измерения.global navigation satellite systemGLONASSnavigation signal delaynavigation satellitenavigation messageionosphere signal delaypseudorange measurementsReferencesHofmann-Wellenhof B., Lichtenegger H., Collins J., Global Positioning System. Theory and Practice, Springer-Verlag Wien GmbH, 2001, 404 p. DOI10.1007/978-3-7091-6199-9Hofmann-Wellenhof B., Lichtenegger H., Collins J., Global Positioning System. Theory and Practice, Springer-Verlag Wien GmbH, 2001, 404 p. DOI:10.1007/978-3-7091-6199-9Перов А. И., Харисов В. Н., Бакитько Р. В., Болденков Е. Н., Булавский Н. Т., Дворкин В. В., Ефименко B. C., Косенко В. Е., Нартов В. Я., Мерой А. И., Перьков А. Е., Тюбалин В. В., Урличич Ю. М., Харисов В. Н., Чеботарев В. Е., Шатилов А. Ю. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А. Н. Перова, В. Н. Харисова. 4-е изд. М.: Радиотехника, 2010. 800 с.Perov A. I., Kharisov V. N., Bakit’ko R. V., Boldenkov E. N., Bulavskii N. T., Dvorkin V. V., Efi menko B. C., Kosenko V. E., Nartov V. Ya., Meroi A. I., Per’kov A. E., Tyubalin V. V., Urlichich Yu. M., Kharisov V. N., Chebotarev V. E., Shatilov A. Yu., GLONASS. Printsipy postroeniya i funktsionirovaniya / Ed. by A. N. Perova, V. N. Kharisova, Moscow, Radiotekhnika, 2010, 800 p. (in Russian).Sanz Subirana J., Juan Zornoza J. M., HernándezPajares M., GNSS Data processing. Volume 1: Fundamentals and Algorithms, ESA Communications: Noordwijk, 2013, 223 p., available at:https://gssc.esa.int/navipedia/GNSS_Book/ESAGNSS-Book_TM-23_Vol_I.pdf(accessed:14.02.2020).Sanz Subirana J., Juan Zornoza J. M., HernándezPajares M., GNSS Data processing. Volume 1: Fundamentals and Algorithms, ESA Communications: Noordwijk, 2013, 223 p., available at: https://gssc.esa.int/navipedia/GNSS_Book/ESA_GNSS-Book_TM-23_Vol_I.pdf (accessed: 14.02.2020).Altamimi Z., Antreich F., Beard R., Bolkunov A., Braasch M. S., Burger T., Cardellach E., Curran J. T., Defraigne P., Eissfeller B., Elgered G., Falcone M., Farnworth R., Farrell J. A., Freymueller J., Ganeshan A. S., Gao S., Giorgi G., Gross R., Hahn J., Hauschild A., Hausler G., Hegarty C. J., Hobiger T., Hugentobler U., Humphreys T., Jakowski N., Jekeli C., Johnston G., Kealy A., Kogure S., Kouba J., Lahaye F., Langley R. B., MacLeod K., Maqsood M., Meurer M., Montenbruck O., Moore T., Odijk D., Pany T., Petovello M. G., Pullen S., Revnivykh S., Riddell A., Rius A., Rizos C., Senior K., Serdyukov A., Springer T., Steigenberger P., Tang J., Tétreault P., Teunissen P. J. G., Verhagen S., Walter T., Wanninger L., Weiss J. P., Wendel J., Wickert J., Won J.-H., Yang Y., Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems, eds. Peter J. G. Teunissen, Oliver Montenbruck, GmbH, Leipzig, 2017, 1327 p. DOI:10.1007/978-3-319-42928-1Altamimi Z., Antreich F., Beard R., Bolkunov A., Braasch M. S., Burger T., Cardellach E., Curran J. T., Defraigne P., Eissfeller B., Elgered G., Falcone M., Farnworth R., Farrell J. A., Freymueller J., Ganeshan A.S., Gao S., Giorgi G., Gross R., Hahn J., Hauschild A., Hausler G., Hegarty C. J., Hobiger T., Hugentobler U., Humphreys T., Jakowski N., Jekeli C., Johnston G., Kealy A., Kogure S., Kouba J., Lahaye F., Langley R. B., MacLeod K., Maqsood M., Meurer M., Montenbruck O., Moore T., Odijk D., Pany T., Petovello M. G., Pullen S., Revnivykh S., Riddell A., Rius A., Rizos C., Senior K., Serdyukov A., Springer T., Steigenberger P., Tang J., Tétreault P., Teunissen P. J. G., Verhagen S., Walter T., Wanninger L., Weiss J. P., Wendel J., Wickert J., Won J.-H., Yang Y., Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems, eds. Peter J. G. Teunissen, Oliver Montenbruck, GmbH, Leipzig, 2017, 1327 p. DOI:10.1007/978-3-319-42928-1Интерфейсный контрольный документ ГЛОНАСС. 5.1 изд. М.: РНИИКП, 2008, 74 c., URL:http://russianspacesystems.ru/wp-content/uploads/2016/08/ICD_GLONASS_rus_v5.1.pdf(дата обращения:14.02.2020).Interfeisnyi kontrol’nyi dokument GLONASS. 5.1 edition, Moscow, RNIIKP, 2008, 74 p. (in Russian), available at:http://russianspacesystems.ru/wp-content/uploads/2016/08/ICD_GLONASS_rus_v5.1.pdf (accessed: 14.02.2020).Montenbruck O., Hauschild A., Steigenberger P., Navigation – Journal of The Institute of Navigation, 2014, no. 61 (3), pp. 191–201. DOI:10.1002/navi.64Montenbruck O., Hauschild A., Steigenberger P., Navigation – Journal of The Institute of Navigation, 2014, no. 61 (3), pp. 191–201. DOI:10.1002/navi.64Montenbruck O., Steigenberger P., Prange L., Deng Z., Zhao Q., Perosanz F., Romero I., Noll C., Stürze A., Weber G., Schmid R., MacLeod K., Schaer S., Advances in Space Research, 2017, vol. 59, no. 7, pp. 1671–1697. DOI: 10.1016/j.asr.2017.01.011Montenbruck O., Steigenberger P., Prange L., Deng Z., Zhao Q., Perosanz F., Romero I., Noll C., Stürze A., Weber G., Schmid R., MacLeod K., Schaer S., Advances in Space Research, 2017, vol. 59, no. 7, pp. 1671–1697. DOI:10.1016/j.asr.2017.01.011Reussner N., Wanninger L. GLONASS Inter-frequency Biases and Their Eff ects on RTK and PPP Carrier-phase Ambiguity Resolution. Proceedings of the 24th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS 2011), Portland, OR, September 2011, pp. 712–716.Reussner N., Wanninger L. GLONASS Inter-frequency Biases and Their Eff ects on RTK and PPP Carrier-phase Ambiguity Resolution. Proceedings of the 24th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS 2011), Portland, OR, September 2011, pp. 712–716.Ciraolo L., Azpilicueta F., Brunini C., Meza A., Radicella S. M., Journal of Geodesy, 2007, vol. 81, pp. 111–120. DOI:10.1007/s00190-006-0093-1Ciraolo L., Azpilicueta F., Brunini C., Meza A., Radicella S. M., Journal of Geodesy, 2007, vol. 81, pp. 111–120. DOI:10.1007/s00190-006-0093-1Klobuchar J., IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 1987, vol. AES-23, no. 3, pp. 325–331. DOI:10.1109/TAES.1987.310829Klobuchar J. Ionospheric Time-Delay Algorithms for SingleFrequency GPS Users. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 1987, vol. AES-23, no. 3, pp. 325–331. DOI:10.1109/TAES.1987.310829European Union. European GNSS (Galileo) Open Service-Ionospheric Correction Algorithm for Galileo Single Frequency Users. 1.2, available at: https://www.gsc-europa.eu/sites/default/files/sites/all/files/Galileo_Ionospheric_Model.pdf (accessed: 14.02.2020).European Union. European GNSS (Galileo) Open Service-Ionospheric Correction Algorithm for Galileo Single Frequency Users. 1.2, available at: https://www.gsc-europa.eu/sites/default/files/sites/all/files/Galileo_Ionospheric_Model.pdf (accessed: 14.02.2020).Schaer S., Gurtner W., Feltens J., IONEX: The IONosphere map Exchange Format Version 1.1. Proceedings of the IGS AC Workshop, Darmstadt, Germany, 9–11 February 2015,available at:http://ftp.aiub.unibe.ch/ionex/draft/ionex11.pdf(accessed:14.02.2020).Schaer S., Gurtner W., Feltens J., IONEX: The IONosphere map Exchange Format Version 1.1. Proceedings of the IGS AC Workshop, Darmstadt, Germany, 9–11 February 2015, available at: http://ftp.aiub.unibe.ch/ionex/draft/ionex11.pdf(accessed: 14.02.2020).Mannucci A. J., Wilson B. D., Yuan D. N., Ho C. H., Lindqwister U. J., Runge T. F., Radio Science, 1998, vol. 33, no. 3, pp. 565–582.Mannucci A. J., Wilson B. D., Yuan D. N., Ho C. H., Lindqwister U. J., Runge T. F., Radio Science, 1998, vol. 33, no. 3, pp. 565–582.Ammar M., Aquino M., Vadakke Veettil S., GPS Solutions,2018, vol. 2, pp. 22–32. DOI:10.1007/s10291-018-0700-7Ammar M., Aquino M., Vadakke Veettil S., GPS Solutions, 2018, vol. 2, pp. 22–32. DOI:10.1007/s10291-018-0700-7Wang N., Yuan Y., Li Z., Montenbruck O., Tan B., Journal of Geodesy, 2016, vol. 90, no. 3, pp. 209–228, DOI:10.1007/s00190-015-0867-4Wang N., Yuan Y., Li Z., Montenbruck O., Tan B., Journal of Geodesy, 2016, vol. 90, no. 3, pp. 209–228, DOI:10.1007/s00190-015-0867-4Mylnikova A. A., Yasyukevich Yu. V., Kunitsyn V. E., Results in Physics, 2015, vol. 5, pp. 9–10. DOI:10.1016/j.rinp.2014.11.002Mylnikova A. A., Yasyukevich Yu. V., Kunitsyn V. E., Results in Physics, 2015, vol. 5, pp. 9–10. DOI:10.1016/j.rinp.2014.11.002Wilson B. D., Yinger C. H., Feess W. A., Shank C., GPS World, 1999, vol. 10, no. 9, pp. 56–66, available at: http://hdl.handle.net/2014/18173(accessed:14.02.2020).Wilson B. D., Yinger C. H., Feess W. A., Shank C., GPS World, 1999, vol. 10, no. 9, pp. 56–66, available at: http://hdl.handle.net/2014/18173(accessed:14.02.2020).Печерица Д. С., Федотов В. Н. Калибровка беззапросных измерительных систем ГЛОНАСС с обеспечением прослеживаемости к государственным первичным эталонам единиц величин // Тезисы докладов VII Всероссийской конференции «Фундаментальное и прикладное координатно-временное и навигационное обеспечение» (КВНО2017), Санкт-Петербург, 17–21 апреля 2017 г. Спб.: ИПА РАН, 2017. C. 204–205.Peche ritsa D. S., Fedotov V. N. Kalibrovka bezzaprosnykh izmeritel’nykh sistem GLONASS s obespechenie proslezhivaemosti k gosudarstvennym pervichnym ehtalonam edinits velichin, Abstracts of Papers VII Conference «Fundamental’noe i prikladnoe koordinatno-vremennoe i navigatsionnoe obespechenie» (KVNO-2017), April 17–21, 2017, St. Petersburg, IAA RAS, 2017, pp. 204–205 (in Russian).Kouba J., A guide to using International GNSS Service(IGS) products. 2009. Available at: http://kb.igs.org/hc/en-us/article_attachments/203088448/UsingIGSProductsVer21_cor.pdf(accessed:20.12.2019).Kouba J., A guide to using International GNSS Service (IGS) products. 2009. Available at: http://kb.igs.org/hc/en-us/article_attachments/203088448/UsingIGSProductsVer21_cor.pdf(accessed: 20.12.2019).Petit G., Luzum B., IERS Conventions. 2010, Frankfurt am Main, Verlag des Bundesamts fur Kartographie und Geodasie, 2010, 179 p., available at: http://iers-conventions.obspm.fr/content/tn36.pdf(accessed:14.02.2020).Petit G., Luzum B., IERS Conventions. 2010, Frankfurt am Main, Verlag des Bundesamts fur Kartographie und Geodasie, 2010, 179 p., available at: http://iers-conventions.obspm.fr/content/tn36.pdf(accessed:14.02.2020)

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