creexpCrede Experto: транспорт, общество, образование, языкCrede Experto: transport, society, education, language2312-1327Иркутский филиал ФГБОУ ВО «МГТУ ГА»10.51955/23121327_2022_1_88creexp-200Research ArticleСИСТЕМЫ АВИАЦИОННОЙ РАДИОСВЯЗИ, РАДИОЛОКАЦИИ, РАДИОНАВИГАЦИИ И МЕТОДЫ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИОпыт использования программно-определяемых GNSS приёмниковThe experience of using GNSS software-defined recievershttps://orcid.org/0000-0001-8040-6470АрефьевРоман ОлеговичArefyevRoman O.

кандидат технических наук,

ул. Коммунаров, д. 3, Иркутск, 664047

 

Candidate of Technical Sciences,

3, Kommunarov, Irkutsk, 664047

aqua160905@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2006-0428СкрыпникОлег НиколаевичSkrypnikOleg N.

доктор технических наук, профессор

Минск, 220096

 

Doctor of Technical Sciences, professor,

77, Uborevich, Minsk, 220096

skripnikon@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9916-1239Арефьева (Астраханцева)Наталья ГеннадьевнаArefyeva (Astrakhanceva),Natalya G.

кандидат технических наук,

ул. Коммунаров, д. 3, Иркутск, 664047

 

Candidate of Technical Sciences

3, Kommunarov, Irkutsk, 664047

n_astrahanceva_awesome@mail.ruМосковский государственный технический университет гражданской авиации (Иркутский филиал)РоссияMoscow State Technical University of Civil Aviation, Irkutsk branchRussian FederationБелорусская государственная академия авиации, ул. Уборевича, д. 77БеларусьBelarusian State Academy of AviationBelarus20221002202601№ 1 (2022)88100Copyright © Арефьев Р.О., Скрыпник О.Н., Арефьева (Астраханцева) Н.Г., 20262026Арефьев Р.О., Скрыпник О.Н., Арефьева (Астраханцева) Н.Г.Arefyev R.O., Skrypnik O.N., Arefyeva (Astrakhanceva), N.G.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ce.if-mstuca.ru/jour/article/view/200

В статье представлен опыт использования программно-определяемых приемников для приёма сигналов от навигационных спутников системы GPS и Beidou. Рассмотрены особенности платформы GNSS SDR и реализации на её основе приемников спутниковых систем навигации. Показана структура потокового графа GNSS SDR, дано описание функциональных возможностей каждого блока. В качестве радиочастотной части приёмника используется платформа HackRF с подключенной активной антенной и кварцевого генератора с компенсацией температуры. Проведено тестирование приемника с помощью имитатора СН-3803М, излучающего сигналы системы GPS. Экспериментальным путём получены зависимости времени решения навигационной задачи и количества навигационных спутников, по которым осуществляется слежение, от задаваемой вероятности ложной тревоги.

Путем натурных экспериментов сравнены характеристики работы SDR-приемника и портативного приемника ATGM336H (количество спутников в режиме слежения, точность позиционирования, геометрический фактор) по системам GPS и Beidou. Выявлены и проанализированы основные особенности работы приемников.

The paper describes the experience of using software-defined receivers for receiving signals from GPS and Beidou navigation satellites. The peculiarities of the GNSS SDR platform and implementation of the satellite navigation system receivers on its basis were considered. The structure of the GNSS SDR flow graph with description of the functional capacity of each block was shown. As an RF part of the receiver, a HackRF platform with an active antenna and Temperature Controlled Crystal Oscillator was used. The receiver was tested with help of the SN-3803M simulator radiating GPS signals. The dependences of the time required for position-fixing and the number of the navigational satellites which provide tracking on the given false alarm probability were obtained experimentally.

Through natural experiments the authors compared the performance (number of tracking satellites, positioning accuracy, dilution of precision) of the SDR-receiver and ATGM336H portable receiver applied to the GPS and Beidou systems. The main features of the receivers operation were identified and analyzed.

GPSSDRBeidouпрограммно-определяемый приёмникгеометрический факторточность позиционирования.GPSSDRBeidousoftware-defined receiverdilution of precisionpositioning accuracy.ReferencesБелянов К. С. Подход к реализации обнаружения внешних программно-аппаратных воздействий на систему спутниковой навигации / К. С. Белянов, С. С. Рыжиков, И. А. Агуреев // Оригинальные исследования. 2021. № 9. С. 95-102.Beloyanov K. S., Ryzhikov S. S., Agureev I. A. (2021). An approach to the implementation of detecting external software and hardware influences on the satellite navigation system. Original research. 9: 95-102. (In Russian)Вознюк В. В. Исследование помехоустойчивости аппаратуры потребителей глобальной навигационной спутниковой системы GPS на основе технологии программного приема / В. В. Вознюк, П. А. Маслаков, А. В. Фомин // Труды Военно-космической академии имени А.Ф Можайского. 2016. №. 650. С. 33-40.Borre K. A., Akos D., Bertelsen N., Rinder P., Jensen, S. (2006). Software-Defined GPS and Galileo Receiver. A Single-Frequency Approach Boston: Birkhäuser, 185 p.Глобальный аэронавигационный план на 2013-2028 г. / Международная организация гражданской авиации. Doc 9750-AN/963. 4-е изд., 2013. 147 с.Fernández-Prades C., Arribas, J., Closas P. (2011). GNSS-SDR: An Open Source Tool For Researchers and Developers // 2011 Proceedings of the 24th International Technical Meeting of The Satellite Division of the Institute of Navigation / (ION GNSS 2011), Portland, OR, Sept. P. 780-794.ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования: монография / под ред. А. И. Перова, В. Н. Харисова. – 4-е изд., перер. и доп. М.: Радиотехника, 2010. 800 с.Fomin A. V., Leont'ev S. P., Samoylov D. M. (2021). Investigation of spoofing effects on navigation receivers using an SDR transceiver // SPbNTORES: trudy ezhegodnoj NTK. Saint Petersburg: LETI, №. 1. 81-84. (In Russian)Кумар Б. П. Усовершенствованный способ сбора радиочастотных данных GPS для программно реализуемых приемников спутниковой навигации / Б. П. Кумар, Ч. С. Пайдимари // Гироскопия и навигация. 2020. Т. 28. №. 1. С. 42-53.Global Navigation Satellite System (GNSS) Manual. Doc. 9849. AN/457. 2-nd edition. ICAO. 2013. P. 90.Руководство по навигации, основанной на характеристиках (PBN). Doc. 9613. AN/937. Изд. 4-е. Международная организация гражданской авиации. 2013. 444 с.GLONASS. Principles of construction and functioning: monograph / ed.: A. I. Peryova, V. N. Harisova. - 4th ed., Perry. and add. Moscow. 2010. 800 p. (In Russian)Скрыпник О. Н. Характеристики точности мультисистемных GPS/GLONASS/Beidou приёмников / О. Н. Скрыпник, Р. О. Арефьев // Научно-практический журнал авиационный вестник – Минск, Республика Беларусь. 2020. № 3. С. 26-30.GNSS-SDR An open-source Global Navigation Satellite Systems software-defined receiver // [Electronic resource] – URL: https://gnss-sdr.org/; (Accessed 04.03.22).Скрыпник О. Н. Экспериментальные исследования характеристик совмещенного GNSS приемника в высоких широтах / О. Н. Скрыпник, Р. О. Арефьев, Н. Г. Астраханцева // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2015. № 221 (11). С. 35-42.Hofmann-Wellenhof B., Lichtenegger H., Wasle E. (2007). GNSS-global navigation satellite systems: GPS, GLONASS, Galileo, and more // Springer Science & Business Media, 2007. 16 p.Скрыпник, О. Н. Радионавигационные системы аэропортов и воздушных трасс: учебник. М.: Инфра-М, 2020.325 с.ICAO 2013-2028 Global Air Navigation Plan. Doc 9750-AN/963. Fourth edition. 2013. 147 p.Фомин А. В. Исследование спуфинг воздействий на навигационные приемники с использованием SDR-трансивера / А. В. Фомин, С. П. Леонтьев, Д. М. Самойлов // СПбНТОРЭС: труды ежегодной НТК, 2021. №. 1. С. 81-84.Kaplan E., Hegarty C. (2005). Understanding GPS: principles and applications. Artech house, 723 p.Borre K. A Software-Defined GPS and Galileo Receiver. A Single-Frequency Approach / K. Borre, D. Akos, N. Bertelsen N, P. Rinder, S. Jensen. A Boston: Birkhäuser, 2006.185 p.Kumar B. P., Paidimarry Ch. S. (2020). Improved technique of GPS RF data capturing for GNSS SDR receivers // Gyroscopy and navigation, 2020. T. 28. №. 1. P. 42-53. (In Russian)Fernández-Prades C. GNSS-SDR: An Open Source Tool For Researchers and Developers / C. Fernández-Prades, J. Arribas, P. Closas // 2011 Proceedings of the 24th International Technical Meeting of The Satellite Division of the Institute of Navigation / (ION GNSS 2011), Portland, OR, Sept. 2011. P. 780-794.Performance-based Navigation (PBN) Manual. Doc. 9613. AN/937. 4-th edition. International Civil Aviation Organization, 2013. 444 p. (In Russian)Global Navigation Satellite System (GNSS) Manual. Doc. 9849. AN/457. 2-nd edition. ICAO. 2013. P. 90.Skrypnik O. N., Aref’ev R. O., Astrakhanceva N. G. (2015). Experimental researches of the combined GNSS receiver characteristics in high lati-tudes. Civil Aviation High Technologies. 221: 35-42 (In Russian)GNSS-SDR An open-source Global Navigation Satellite Systems software-defined receiver // [Электронный ресурс] – URL: https://gnss-sdr.org/; (дата обращения 04.03.22)Skrypnik O. N., Aref'ev R. O. (2020). Accuracy characteristics of multi-system GPS/GLONASS/ Beidou recievers. Aviation Bulletin. Minsk, Republic of Belarus: Belarusian State Aviation Academy. 3: 26-30 (In Russian)Hofmann-Wellenhof B. GNSS-global navigation satellite systems: GPS, GLONASS, Galileo, and more / B. Hofmann-Wellenhof, H. Lichtenegger, E. Wasle // Springer Science & Business Media, 2007. 16 p.Skrypnik O. N. (2020) Radio navigation systems of airports and air routes: textbook. Moscow Infra-M Publ. 325 p. (In Russian)Kaplan E. Understanding GPS: principles and applications / E. Kaplan, C. Hegarty. – Artech house, 2005.723 p.Voznuk V. V., Maslakov P. A., Fomin A. V. (2016). The research of the noise immunity of users’ GPS equipment based on the SDR technology. Proceedings of the Mozhaisky Military Space Academy. 650: 33-40. (In Russian)

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