Навигация по сигналам-возможностям многоспутниковых группировок НОО: Starlink, OneWeb, Orbcomm и Iridium

В статье обобщены современные результаты навигации с использованием сигналов-возможностей низкоорбитальных спутников (НОО) из нескольких спутниковых группировок. Представлены экспериментальные результаты для четырех низкоорбитальных спутниковых группировок: Starlink, OneWeb, Orbcomm и Iridium. Рассмотрены два варианта приемников: (R1) когнитивный подход к навигации по сигналам-возможностям, использующий минимальные общедоступные априорные сведения о структуре сигналов низкоорбитальных спутников, и (R2) слепой подход, не предполагающий наличия априорных сведений о сигналах. Представлены результаты стационарного позиционирования и навигации наземного подвижного объекта. Для наземного объекта приведены результаты для двух архитектур: (N1) системы инерциальной навигации (INS) с использованием сигналов НОО, обеспечивающей одновременное сопровождение и навигацию (STAN), и (N2) дифференциальной STAN с использованием сигналов НОО. Результаты демонстрируют огромный потенциал использования сигналов-возможностей многоспутниковых низкоорбитальных группировок для навигации. Для позиционирования: (i) при использовании R1, начиная с начальной оценки, удаленной примерно на 179 км, и сигналов 6 спутников Starlink, 1 спутника Orbcomm и 4 спутников Iridium, достигнута конечная двумерная (2-D) ошибка определения положения 6,5 м; (ii) при использовании R2, начиная с начальной оценки, удаленной примерно на 3600 км, и сигналов 4 спутников Starlink, 2 спутников OneWeb, 1 спутника Orbcomm и 1 спутника Iridium, достигнута конечная 2-D ошибка положения 5,1 м. Для навигации наземный объект был оснащен инерциальным измерительным блоком (IMU) промышленного класса и высотомером. (i) При использовании R1 и N1 объект прошел 4,15 км за 150 секунд (сигналы GNSS были доступны только на первых 2,33 км). При использовании сигналов 3 спутников Starlink, 2 спутников Orbcomm и 1 спутника Iridium среднеквадратичная ошибка (RMSE) трехмерного положения и конечная трехмерная ошибка составили соответственно 18,4 и 27,1 м. Среднеквадратичная ошибка положения INS с поддержкой GNSS и конечная трехмерная ошибка составили соответственно 118,5 и 472,7 м. (ii) При использовании R2 и N2 объект прошел 1,03 км за 110 секунд (сигналы GNSS были доступны только на первых 0,11 км). При использовании…