izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2024-1-40-47izmertech-2088Research ArticleРАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯRADIO MEASUREMENTSКалибровка имитаторов сигналов глобальных навигационных спутниковых систем по фазе несущей частотыCarrier frequency phase calibration method for global navigation satellite systems signal simulatorshttps://orcid.org/0009-0001-9288-3749ДонченкоС. И.DonchenkoS. I.

Донченко Сергей Иванович, генеральный директор

г. п. Менделеево, Московская обл.

Sergey I. Donchenko

Mendeleevo, Moscow region

director@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7886-9166ДенисенкоО. В.DenisenkoO. V.

Денисенко Олег Валентинович, заместитель генерального директора по координатно-временным измерениям

г. п. Менделеево, Московская обл.

Oleg V. Denisenko

Mendeleevo, Moscow region

denisenko@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0009-0008-6981-9408КаверинА. М.KaverinA. M.

Каверин Антон Михайлович, начальник отделения

г. п. Менделеево, Московская обл.

Anton M. Kaverin

Mendeleevo, Moscow region

a_kaverin@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0009-0008-9101-1878ПудловскийВ. Б.PudlovskyV. B.

Пудловский Владимир Борисович, старший научный сотрудник

г. п. Менделеево, Московская обл.

Vladimir B. Pudlovsky

Mendeleevo, Moscow region

pudlovskiy@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0009-0002-1150-7336ФроловА. А.FrolovA. A.

Фролов Анатолий Александрович, начальник отдела

г. п. Менделеево, Московская обл.

Anatoly A. Frolov

Mendeleevo, Moscow region

frolov_aa@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0009-0005-1407-6764БондаренкоА. С.BondarenkoA. S.

Бондаренко Александр Сергеевич, заместитель начальника отдела

г. п. Менделеево, Московская обл.

Alexander S. Bondarenko

Mendeleevo, Moscow region

bondarenko@vniiftri.ruВсероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измеренийРоссияRussian Metrological Institute of Technical Physics and Radio EngineeringRussian Federation202408032024014047Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20242024ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/2088

Измерения разностей фаз несущей частоты сигналов глобальных навигационных спутниковых систем между несколькими антеннами используются во многих прикладных технологиях координатного и навигационного обеспечения потребителей. Для определения и контроля инструментальных погрешностей навигационной аппаратуры потребителей с помощью имитатора сигналов глобальных навигационных спутниковых систем необходимо нормировать систематическую погрешность по фазе несущей частоты формируемых сигналов. Для этой цели предложен и опробован метод калибровки имитатора сигналов глобальных навигационных спутниковых систем на основе уточнённой модели погрешностей формирования разности фаз между выходами имитатора. Предложенный метод реализован с применением широкополосного осциллографа в качестве аналого-цифрового преобразователя. Метод калибровки имитатора апробирован путём сравнения с результатами измерений, полученными с использованием Государственного вторичного эталона единиц комплексных коэффициентов передачи в диапазоне 0…–60 дБ и комплексных коэффициентов отражений в диапазоне 0,002–1 в диапазоне частот 0,05–65 ГГц (регистрационный № 2.1.ZZT.0210.2015). Предложенный метод калибровки имитатора позволяет определять калибровочные поправки к воспроизводимым имитатором разностям фаз несущих частот радиосигналов с расширенной неопределённостью 1° при коэффициенте охвата 3. Применение предложенного метода обеспечивает требуемую точность формирования разности фаз несущих частот сигналов глобальных навигационных спутниковых систем для имитаторов современных типов.

Measurements of carrier frequency phase differences of global navigation satellite system signals between multiple antennas are used in many coordinate and navigation applications. Global navigation satellite systems signal simulators are used for controlling global navigation satellite systems receiver’s instrumental errors. Therefore, it is necessary to determine the systematic error of the carrier frequency phase of generated signals for signal simulators. For this purpose a new calibration method of global navigation satellite systems simulators was developed. Method is based on refined errors model of generated phase differences of two radio frequency channels of the simulator. The proposed method was implemented using a wideband oscilloscope as an analog-to-digital converter. Approbation of the calibration method was carried out by comparison with the measurement results obtained using the State secondary standard of units of complex transmission coefficients in the range of 0...–60 dB and complex reflection coefficients in the range of 0.002–1 in the frequency range of 0.05–65 GHz (registration No. 2.1.ZZT.0210.2015). The calibration method allows one to determine carrier frequencies phase offsets of navigation signals for global navigation satellite systems simulators with expanded uncertainty (with a coverage factor of 3) of 1°. The proposed method provides the required accuracy of generating phase differences of the carrier frequencies of global navigation satellite systems signals is ensured for modern types of global navigation satellite systems simulators.

глобальная навигационная спутниковая системаимитаторкалибровкаизмерение разности фазфаза несущей частотыугол фазового сдвигаglobal navigation satellite systemsimulatorcalibrationphase difference measurementcarrier frequency phasephase shift angleReferencesБакитько Р. В., Дворкин В. В., Карутин С. Н., Корогодин И. В., Нагин И. А., Перов А. И., Поваляев А. А., Фаткулин Р. Ф., Шатилов А. Ю. ГЛОНАСС. Модернизация и перспективы развития: монография. Под ред. А. И. Перова. Радиотехника, Москва. (2020). https://www.elibrary.ru/fwgdgqBakitko R. V., Dvorkin V. V., Karytin S. N., Korogodin I. V., Nagin I. A., Perov A. I., Povalyaev A. A., Fatkulin R. F., Shatilov A. U. GLONASS. Modernization and development prospects. Monograph. Perov A. I. (ed.). Radiotekhnika Publ., Moscow (2020). (In Russ.)La chapelle G., Cannon M. E., Lu G., Loncarevic B. Shipborne GPS attitude determination during MMST-93. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 21(1), 100–104 (1996). https://doi.org/10.1109/48.485206Lachapelle G., Cannon M. E., Lu G., Loncarevic B. Shipborne GPS attitude determination during MMST-93. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 21(1), 100–104 (1996). https://doi.org/10.1109/48.485206Алешечкин А. М. Определение угловой ориентации объектов по сигналам спутниковых радионавигационных систем: монография. Сибирский федеральный университет, Красноярск (2014). https://www.elibrary.ru/SmqhulAleshechkin А. М. GNSS attitude determination. Siberian Federal University, Krasnoyarsk (2014). (In Russ.)Pecheritsa D., Burtsev S., Frolov A., Fedotov V. GNSS-receivers Carrier Phase Calibration. 2020 1st International Conference Problems of Informatics, Electronics, and Radio Engineering (PIERE), Novosibirsk, Russia, 2020, pp. 165–169. https://doi.org/10.1109/PIERE51041.2020.9314634Pecheritsa D., Burtsev S., Frolov A., Fedotov V. GNSS-receivers Carrier Phase Calibration. 2020 1st International Conference Problems of Informatics, Electronics, and Radio Engineering (PIERE), Novosibirsk, Russia, 2020, pp. 165–169. https://doi.org/10.1109/PIERE51041.2020.9314634Печерица Д. С. Метод калибровки навигационной аппаратуры потребителей ГЛОНАСС с использованием эталонов, прослеживаемых к государственным первичным эталонам единиц величин. Дис. канд. техн. наук. Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений, Менделеево (2018). https://www.elibrary.ru/mcffnkPecheritsa D. S. A Method of Calibrating User Navigation Equipment for GLONASS Using References Traced to the National Primary References of Units of Values. Candidate’s dissertation Technical Sciences, VNIIFTRI, Mendeleevo (2018). (In Russ.)Фролов А. А. Совершенствование методов измерения углов пространственной ориентации угломерной навигационной аппаратурой потребителя ГЛОНАСС. Дис. канд. техн. наук. Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений, Менделеево (2022). https://www.elibrary.ru/gcjerdFrolov A. A. Improvement of methods for measuring the angles of spatial orientation by the angle measuring navigation equipment of the consumer GLONASS. Candidate’s dissertation Technical Sciences, VNIIFTRI, Mendeleevo (2022). (In Russ.)Mo ntenbruck O., Steigenberger P., Hauschild A. Multi-GNSS signal-in-space range error assessment – Methodology and results, Advances in Space Research, 61(12), 3020–3038 (2018). https://doi.org/10.1016/j.asr.2018.03.041Montenbruck O., Steigenberger P., Hauschild A. Multi-GNSS signal-in-space range error assessment – Methodology and results, Advances in Space Research, 61(12), 3020–3038 (2018). https://doi.org/10.1016/j.asr.2018.03.041Красненко С. С., Недорезов Д. А., Кашкин В. Б., Хазагаров Ю. Г., Пичкалев А. В. Многоканальный цифровой синтез в имитаторах радионавигационных сигналов. Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии, 6(5), 521–526 (2013). https://www.elibrary.ru/raqrxbKrasnenko S. S., Nedorezov D. A., Kashkin V. B., Hazagarov, А. V. Pichkalev A. V. Multi-channel digital synthesis of radio navigation signals simulator. Journal of Siberian Federal University. Engineering and Technologies, 6(5), 521–526 (2013). (In Russ.)Денисенко О. В., Сильвестров И. С., Мазуркевич А. В., Голуб Д. А., Печерица Д. С., Фролов А. А. Изменения в обновленной Государственной поверочной схеме для координатно-временных средств измерений. Альманах современной метрологии, (3 (19)), 25–30 (2019). https://www.elibrary.ru/bmcjoxDenisenko O. V., Silvestrov I. S., Mazurkevich A. V., Golub D. A., Pecheritsa D. S., Frolov A. A. Changes in the updated State verifi cation schedule for coordinate-time measuring instruments. Almanac of Modern Metrology, (3(19)), 25–30 (2019). (In Russ.)Воронов А. С. Измерение разности фаз сигналов. Горизонты образования, (9), 1–2 (2007). URL: http://edu.secna.ru/media/f/phaze.pdf (дата обращения: 05.02.2024).Voronov A. S. Measurement of signal phase difference. Gorizonty obrazovaniya, (9), 1–2 (2007). available at: http://edu. secna.ru/media/f/phaze.pdf (accessed: 05.02.2024). (In Russ.)Дамдинова Д. Б., Полетаев А. С., Ченский А. Г. Сравнение точности методов вычисления разности фаз квазигармонических сигналов. Вестник СибГУТИ, (2), 87–97 (2017). https://elibrary.ru/yyzlafDamdinova D. B., Poletaev A. S., Chensky A. G. Accuracy comparison of methods for measuring a phase shift of quasiharmonic signals. The Herald of the Siberian State University of Telecommunications and Information Science, (2), 87–97 (2017). (In Russ.)

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