نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد دانشکده مهندسی برق. دانشگاه علم و صنعت ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی برق، دانشگاه علوم دریایی امام خمینی (ره)، نوشهر

3 دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی برق، دانشگاه علم و صنعت ایران ‏

4 استادیار دانشکده مهندسی برق، دانشگاه علوم دریایی امام خمینی (ره)، نوشهر

چکیده

امروزه سامانه‌های موقعیت‌یاب فراوانی پا به عرصه رقابت با سامانه موقعیت یاب جهانی یا همان GPS نهاده‌اند. از جمله این سامانه‌ها می‌توان به سامانه‌های GLONASS ، Galileo و سامانه موقعیت‌یاب محلی BeiDou اشاره نمود. با به روی کار آمدن این سامانه‌ها، بهترین روش جهت افزایش ماهواره‌های در دید کاربر، استفاده همزمان از سامانه‌های بیان شده می‌باشد. به علاوه از آنجایی که گاهی اوقات امکان انسداد سیگنال در ماهواره‌‌های GPS و یا GLONASS به علت عوامل عمدی و یا غیرعمدی وجود دارد، استفاده از ویژگی فوق اهمیت خود را بیشتر نشان خواهد داد. در تحقیق صورت گرفته علاوه بر بررسی اثر تلفیق در بهبود دقت ناوبری، یک روش مقابله با انسداد ماهواره‌ها در سامانه GPS به کمک ماهواره‌های سامانه GLONASS ارائه می‌گردد. این روش علاوه بر دقت مناسب دارای قابلیت کاربری بلادرنگ ، بار محاسباتی کم، سادگی و قابلیت مقابله با انسداد عمدی را نیز دارا می‌باشد. همچنین در این مقاله از فیلتر کالمن به عنوان ابزاری جهت حل معادلات ناوبری استفاده شده است. سادگی و قابلیت پیاده‌سازی بر روی پردازنده‌های ارزان قیمت از جمله دلایل استفاده از فیلتر کالمن در این پژوهش می‌باشد. نتایج شبیه سازی‌های انجام شده بر روی داده‌های واقعی دریافتی از یک گیرنده ترکیبی GPS و GLONASS نشان دهنده بهبود قابل توجه مکان‌سنجی با استفاده از روش‌های پیشنهادی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Positioning Accuracy Improvement by Combining GPS and GLONASS Navigation Systems based on Kalman Filter in Satellite Blocking Situations

نویسندگان [English]

  • M Mousavi 1
  • M Zandi 2
  • A Tabatabaei 3
  • M Aghababaei 4

چکیده [English]

Today, many navigation systems come into contest with Global Positioning System (GPS). Some of these systems are GLONASS, Galileo and Beidou.The best way for incresing the number of satellites in user view is to combine these systems. Likewise, since it is possible for GPS or GLONASS satellites to be blocked by intentional or unintentional interventions, combining becomes more efficacious way against this kind of happening. In this paper, in addition to discussing about GPS and GLONASS combination effects on positioning accuracy improvement, we will propose a method against GPS satellites blocking using GLONASS integration. Though high accuracy of proposed method, it has real-time positioning ability and low implementation complexity. It also has abitity to deal with intentional blocking. As Kalman filter is one of the cheapest and applicable tool that can be be implemented on chip precessors. The real data used for implementation in this paper is collected by a GPS and GLONASS receiver and simulation results has been successfully shown accurcy improvement in proposed method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • positioning
  • GPS
  • GLONASS
  • Blocking
  • Kalman filter

[1]Mosavi, M. R., Azarshahi, S, Emamgholipour, I and Abedi, A. A, "Least Squares Techniques for GPS Receivers Positioning Filter using Pseudo-Range and Carrier Phase Measurements", Iranian Journal of Electrical & Electronic Engineering, Vol.10, No.1, pp.18-26, 2014.

[2] Blanch, J, Walter, T and Enge, P, "Satellite Navigation for Aviation in 2025", Proceedings of the IEEE, Vol.100, No.Special Centennial Issue, pp.1821-1830, 2012.

[3] سید محمدرضا موسوی،"پردازش داده­ها در گیرنده­های تک فرکانسه GPS"، انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران، 1389.

[4] Byram, S and Hackman, C, "High-Precision GNSS Orbit, Clock and EOP Estimation at the United State Naval Observatory", IEEEConference on Position Location andNavigation Symposium (PLANS), pp.659-663, 2012.

[5] Heng, L, "Safe Satellite Navigation with Multiple Constellations: Global Monitoring ofGPS and GLONASS Signal-In-Space Anomalies", Ph.D. Dissertation, Stanford University, 2012.

[6] GLONASS Interface Control Doc., Russian Institute of Space Device Engineering, 1995.

[7] Xue, Q, Wong, H, Shum, K. M., LukandC, K. M. and Chan, H, "Active Receiving Antennas for Automotive Applications", IEEE Conference onAntennas and Propagation Society Symposium, Vol.2, pp. 1443-1446, 2004.

[8] Angrisano, A, Gaglionend, S and Gioia, C,  "Performance Assessment of Aided Global Navigation Satellite System for Land Navigation", IET Journals on Radar, Sonar &Navigation, Vol.7, No.6, pp.671-680, 2013.

[9] Bakula, M, Przestrzelski, P and Kazmierczak, R, "Reliable Technology of Centimeter GPS/GLONASS Surveying in Forest Environments", IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol.53, No.2, pp.1029-1035, 2015.

[10]Gao, G. X. and Enge, P, "How Many GNSS Satellites are Too Many", IEEE Transactions onAerospace and ElectronicSystems, Vol.48, No.4, pp.2865-2874, 2012.

[11] Angrisano, A, Gaglione, S and Gioia, C, "Performance Assessment of GPS/GLONASS Single Point Positioning in an Urban Environment", Journal of ActaGeodaetica et Geophysica, Vol.48, No.2, pp.149-161, 2013.

[12] Grewal, M. S., Weill, L. R. and Andrews, A. P., "Global Positioning Systems, Inertial Navigation and Integration", Wiley, 2007.

[13]Mosavi, M. R., "Error Reduction for GPS Accurate Timing in Power Systems using Kalman Filters and Neural Networks", Journal of Electrical Review, Vol.87, No.12, pp.161-168, 2011.

[14] Humphreys, T. E., Ledvina, B. M., Psiaki, M. L., O'Hanlon, B. W. and Kintner, P. M., "Assessing the Spoofing Threat: Development of a Portable GPS Civilian Spoofer", Proceedings of 21st International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, USA, pp.2314-2325, 2008.

[15] Reinhardt, W, Hein, G. W, Groten, E and Eissfeller, B, "Positioning and Navigation Using the Russian Satellite System GLONASS", pp.73-106, 2000.

]16[مجتبی احمدی، و سید محمدرضا موسوی،"حل دقیق معادلات موقعیت درگیرندههای GPSبا استفاده از شبکه‌های عصبی"، مجله علمی-پژوهشی رایانش نرم و فناوری اطلاعات، جلد1، شماره 1، صفحه 35-46، 1391.

[17] Onogi, M and Tanaka, T, "A Correction of Pseudorange in Single Point Positioning of GLONASS", IEEE Conference on SICE Annual, pp.16-18, 2012.

[18] Mosavi, M. R., Soltani Azad, M and EmamGholipour, I, "Position Estimation in Single-Frequency GPS Receivers Using Kalman Filter with Pseudo-Range and Carrier Phase Measurements", Journal of Wireless Personal Communications, Vol.72, No.4, pp.2563-2576, 2013.

[19] Angrisano, A, Petovello, M and Pugliano, G, "Benefits of Combined GPS/GLONASS with Low Cost MEMS IMUs for Vehicular Urban Navigation", Sensors Journal, Vol.12, No.4, pp.5134-5158, 2012.

[20] Brown, R. G., and Hwang, P. Y. C., "Introduction to Random Signals and Applied Kalman Filtering with Matlab Exercises", John Wiley & Sons, 4thed., 2012.