Повышение эффективности передачи и хранения информации в связных сетях, входящих в состав глобальных навигационных спутниковых систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат технических наук Борискин, Алексей Дмитриевич

• Борискин, Алексей Дмитриевич
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Борискин, Алексей Дмитриевич

Оглавление.

Введение.

Введение.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности передачи и хранения информации в связных сетях, входящих в состав глобальных навигационных спутниковых систем»

Научная проблема.9

Научная новизна.10

Постановка задачи.11

Положения, выносимые на защиту:.12

Структура и объём диссертации.14

Заключение диссертации по теме «Системы, сети и устройства телекоммуникаций», Борискин, Алексей Дмитриевич

Выводы по поставленным задачам.

Поставленные задачи были выполнены в полном объеме.

1. Повышена эффективность передачи «сырых» измерений ГНСС в связных сетях:

• Разработан алгоритм^рсстановления полных фазовых измерений из их фракциональных частей, повышающий эффективность передачи фазовых измерений по связным радиолиниям в 2.5 раза;

• Разработан алгоритм «грубый-точный», позволяющий производить эффективное прореживание измерений;

• Разработана новая структура следования данных, которая позволяет более эффективно передавать неполный набор измерений (например, когда у части спутников нет измерений на частоте Ь2).

2. Создан протокол, оптимизирующий передачу данных ГНСС через связные радиолинии:

• в дифференциальных системах, с пропускной способностью канала в 600[бит/сек];

• в системах сбора, хранения и анализа измерений всех существующих перспективных ГНСС и их сигналов;

• в системах распределенных вычислений, когда сенсор отправляет вычислителю измерительную, навигационную и атрибутивную информацию, а получает позиционные данные. Создано ПО для систем распределенных ГНСС вычислений, позволяющее производить вторичную обработку на смартфоне и удаленном сервере, используя связные радиолинии.

Заключение

В последние годы четко наметился прогресс сближения ГНСС и информационных технологий, например:

• Практически любой ГНСС приемник нуждается в получении дополнительной информации, которая, в частности, может улучшить точность позиционирования.

• Сырые измерения высокоточных профессиональных приемников (рефе-ренсных станций) должны быть доступны широкому кругу пользователей (коммерческие роверы, научные организации ).

• Удешевление ГНСС приемников идет по пути не только удешевления аппаратного обеспечения (процессор, память и т.д.), но и по пути передачи многих вычислительно трудоемких задач стороннему сервису.

Эти и другие задачи требуют тщательной, экономной и эффективной манипуляции с ГНСС данными через различные линии связи, где интернет является одним из ключевых компонентов. Отмеченные тенденции были учтены при постановке и решении проблемы в диссертации.

В первой главе на основе анализа существующих протоколов выделены определенное количество «узких мест», где требуется заметное улучшение представления ГНСС данных. Эти задачи были формализованы и решены в главе 2. В третьей главе разработанные алгоритмы объединены в целостный протокол представления данных приемников фирмы АзМесИ. Более того, разработанный подход, будучи представленный на ЯТСМ комитет, был одобрен рядом сторонних (в том числе, конкурирующих) организаций. Это позволило включить предложения АбИ^^в основу будущего универсального стандарта представления ГНСС данных для их последующей передачи и хранения.

Количество ГНСС и их сигналов растет с каждым годом. Автор выделил все общее, что их объединяет; это позволило создать формат (и разработать соответствующие алгоритмы), который, может использоваться для представления ГНСС данных не только существующими, но и вновь разрабатываемыми ГНСС системами и сигналами.

Эта универсальность требует тщательной проверки, которая может быть эффективной только в том случае, если разработан соответствующий инструментарий и четкие процедуры тестирования. Поскольку неотъемлемой частью разработки и внедрения новых технологий является проверка, автор уделил очень большое внимание этому вопросу в главе 4.

Любая логически законченная работа (теоретическая или практическая) заставляет автора оглянуться и, в то же время, посмотреть вперед. И автор сделал это представив свое видение использования облачных вычислений для будущих экономически эффективных систем.

Практическая ценность работы.

Разработан компактный формат данных ГНСС (АТОМ - AshTech Optimized Messaging), для запи^ . \ сырых» измерении, передачи по связным радиолиниям дифференциальных поправок, результатов позиционирования, атрибутивной и навигационной информации;

2. Разработаны и статистически достоверно проверены алгоритмы сжатия «сырых» измерений для их передачи в низкоскоростных радиолиниях (<600[бит/сек]);

3. Предложенные алгоритмы универсального представления данных ГНСС приняты международным комитетом RTCM для использования при разработке новых стандартов;

4. Показана экономическая эффективность системы распределенных вычислений и конкретные решения на ее основе.

Реализация результатов

1. Разработан и реализован формат АТОМ в ПО приемников фирмы Ashtech. Формат активно используется при работе в стандартных RTK режимах, специфических ЯТК режимах с подвижной базой, при записи «сырых» измерений, при работе с системами удаленной вторичной обработкой данных и для мониторинга работы приемника АвМесЬ.

2. Разработанные алгоритмы компактного и универсального представления данных ГНСС используются в протоколе АТОМ. Разработанный алгоритм универсального представления данных в виде масок спутников и сигналов принят международным комтеюм 11ТСМ для использования при разработке новых стандартов;

3. Созданы и испытаны сервисы распределенных вычислений ГНСС, где вторичная обработка происходит на смартфоне и удаленном сервере.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Борискин, Алексей Дмитриевич, 2010 год

1. RTCM 2.3: RTCM , RTCM 10402.3 RTCM Recommended Standards for Differential GNSS (Global Navigation Satellite Systems) Service, Version 2.3 , 2001

2. RTCM 3.1: RTCM, RTCM 10403.1, Differential GNSS (Global Navigation Satellite Systems) Services Version 3, 2006

3. NTRIP vl: RTCM , RTCM 10410.0, Standard for Networked Transport of RTCM via Internet Protocol (Ntrip) (Version 1.0), 2004

4. NTRIP v2: RTCM , RTCM 10410.0, Standard for Networked Transport of RTCM via Internet Protocol (Ntrip) (Version 1.0), 2008

5. RINEX 2.11: Gurtner, W, "RINEX: The Receiver Independent Exchange FormatVersion 2.11,2004

6. RINEX 3.0: Gurtner, W, "RINEX: The Receiver Independent Exchange FormatVersion 3.0, 2007

7. Leick A. GPS Satellite Surveying. John Wiley $ Sons. New York, 1990

8. Hoffman-Wellenhof В., Lichtenegger H., and Collins J. Global Positioning System. Theory and Practice. Springer-Verlag Wien, New York 1992

9. Seeber G. Satellite Geodesy. Foundations, Methods, and Applications. Walter de Gruyter, Berlin, New-York 1993

10. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС. Под ред. Харисова В. Н„ Перова А. И., Болдина В. А. М.: ИПРЖР, 1998

11. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. Издание 3-е, переработанное. Под. ред. А. И. Перова, В. Н. Харисова. Издательство «Радиотехника», Москва, 2005 1

12. Brown R.G., Hwang P.Y.C. Jnr.oduction to random signals and applied Kalman filtering. Second edition. JOHN WILLEY & SONS, INC 1992

13. Goad C.C., and Goodman L. (1974). "A modified Hopfield Tropospheric Refraction Correction Model," Paper presented at the Fall Annual Meeting of the American Geophysical Union, San Francisco, December 1974

14. Березин Л.И., Вейцель B.A. Теория и проектирование радиосистем. Москва, "Советское радио", 1977

15. Тихонов В.И. Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем. Москва "Радио и связь", 1991

16. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Москва "Радио и связь", 1989

17. Сейдж Э. и Мэлс Дж. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении. Выпуск 6, "Связь" Москва 1976

18. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. Москва, "Наука", 1988

19. У.Р.Стивене, Unix. Разработка сетевых приложений., Спб.:Питер, 2004.

20. У.Р.Стивенс, Unix. Взаил{одщ<?твие процессов. Спб.¡Питер, 2002.

21. Дональд Кнут. Искусство программирования, том 1. Основные алгоритмы. 3-е изд.М.: «Вильяме», 2006. С. 720. ISBN 0-201-89683-4.

22. Дональд Кнут. Искусство программирования, том 3. Сортировка и поиск. 2-е изд. М.: «Вильяме», 2007. С. 824. ISBN 0-201-89685-0.

23. В. Дьяконов. Matlab 6 Учебный курс. СПб.:Питер, 2001. 592 стр. ISBN 5-318-00363-X.

24. Бьярне Страуструп. Программирование: принципы и практика использования С++ М.: Вильяме, 2010. С. 1248. ISBN 978-5-8459-1621-1.

25. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике. М.: Изд-во иностранной литературы, 1963. 830 с.

26. Ананий В. Левитин. Алгоритмы: введение в разработку и анализ. М.: Вильяме, 2006. ISBN 0-201-74395-7.

27. Вильям Столингс. Компьютерные системы передачи данных. М.: Вильяме. 928 стр. ISBN 5-8459-0311-4.

28. А. Филимонов. Построение мультисервисных сетей Ethernet. М.: BHV, 2007. ISBN 978-5-9775-0007-4.

29. Alexey Boriskin, Dmitry Kozlov, and Gleb Zyryanov. LI RTK System with Fixed Ambiguity: What SBAS Ranging Brings. ION 2007. Pages: 2196-2201.

30. Igor Artushkin, Aleksey Boriskin, Dmitry Kozlov. ATOM: Super Compact and Flexible Format to Store and Transmit GNSS Data. ION 2008. Pages: 1895-1902.

31. Gleb Zyryanov, Aleksey Boriskin. Algorithms to Calibrate and Compensate for GLONASS Biases in GNSS RTK Receivers Working with 3rd Party Networks. ION 2008. Pages: 376384.