Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2026, № 5 · RADIO ENGINEERING

Temperature compensation method for GNSS receiver and signal simulator

A.N. Vereshchagin1, A.Y. Taranenko2

1 Siberian Federal University, Krasnoiarsk, Russia
2 Research and Production Organization «YUST», Krasnoiarsk, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2026.5.4 UDC 621.396.621 EDN RPBDGJ

Abstract

This article discusses a method for temperature correction of radio navigation parameters of receivers and signal simulators for global navigation satellite systems (GNSS). Temperature correction of radio navigation parameters is primarily achieved by introducing corrections to the code and phase pseudorange. The temperature dependences of these corrections are calculated during calibration in a thermal chamber. The device under test is installed in the thermal chamber and then heated or cooled to the required temperature. The device is then allowed to reach temperature equilibrium. The change in characteristics is then assessed. The process is then repeated for a different temperature value. A table of temperature dependences of the characteristics is then generated. A disadvantage of this method is the inability to evaluate the temperature dependences of individual elements. This is because the device is completely placed in the thermal chamber, and measurements are taken after the temperature transition has completed. In practice, the temperature distributions on the device elements during operation and during calibration in the thermal chamber may differ. This leads to temperature correction error. The error can be reduced by measuring the temperature dependences of the delays of individual elements that make the main contribution to the resulting error in the formation or measurement of radio navigation parameters. In the described method, the temperature dependences of individual elements are measured using local heating modules located near the temperature-sensitive elements. Heating the elements in various combinations with simultaneous recording of temperatures and radio navigation parameters allows for collecting data for constructing a system of algebraic equations for temperature dependences. Solving this system allows for obtaining independent correction factors. The paper presents the results of temperature compensation for one receiver and one simulator of global navigation satellite systems signals. The proposed method ensures higher accuracy in measuring (for the receiver) and generating (for the simulator) radio navigation parameters, as well as increasing the speed of adaptation to temperature changes, including under conditions of transient temperature processes on the internal components of the device.

  • gnss
  • simulator
  • navigation receiver
  • accuracy enhancement
  • temperature compensation
Аннотация (на русском)

Метод термокомпенсации приемника и имитатора сигналов ГНСС

В статье рассматривается метод температурной коррекции радионавигационных параметров приемников и имитаторов сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). В большинстве случаев температурная коррекция радионавигационных параметров осуществляется внесением поправок в измеряемую, для приемника, или воспроизводимую, для имитатора, кодовую и фазовую псевдодальность. В свою очередь, температурные зависимости поправок, как правило, вычисляются в процессе калибровки в термокамере. Недостатком метода является невозможность оценить температурные зависимости отдельных элементов, т.к. прибор полностью помещается в термокамеру, а измерения производятся после окончания переходного процесса по температуре. На практике, распределение температур на элементах в приборе в процессе эксплуатации и в процессе калибровки в термокамере может отличаться, что приводит к ошибке температурной коррекции. Ошибка может быть уменьшена, посредством измерения температурных зависимостей задержек отдельных элементов, вносящих основной вклад в результирующую ошибку формирования или измерения радионавигационных параметров. В описываемом методе, измерение температурных зависимостей отдельных элементов предлагается производить за счет применения модулей локального нагрева, расположенных вблизи термочувствительных элементов. Нагрев элементов в различных комбинациях с одновременной фиксацией температур и радионавигационных параметров, позволяет собрать данные для построения системы алгебраических уравнений температурных зависимостей. Решение этой системы позволяет получить независимые корректирующие коэффициенты. В работе приведены результаты термокомпенсации для одного приемника и одного имитатора сигналов глобальных навигационных спутниковых систем. Предложенный метод обеспечивает более высокую точность измерения (для приемника) и формирования (для имитатора) радионавигационных параметров, а также повышает скорость адаптации к температурным изменениям, в том числе, в условиях переходных процессов по температуре на внутренних компонентах прибора.

For citation

Vereshchagin A.N., Taranenko A.Y. Temperature compensation method for GNSS receiver and signal simulator // Journal of Radio Electronics. – 2026. – No. 5. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2026.5.4

References

  1. Teunissen P.J.G., Montenbruck O. (Eds.). Handbook of Global Navigation Satellite Systems. - Cham: Springer. - 2017. - 1327 p. - ISBN 978-3-319-42926-7.
  2. Донченко С.И., Блинов И.Ю., Сильвестров И.С. Комплекс средств фундаментального и метрологического обеспечения ГЛОНАСС // Мир измерений. - 2012. - №. 4. - С. 12-20.
  3. Hofmann-Wellenhof B., Lichtenegger H., Collins J. Global positioning system: theory and practice. - Springer Science & Business Media, 2012.
  4. Данилин А.А., Лавренко И.С. Измерения в радиоэлектронике: учебное пособие // Сибирский федеральный университет. - Красноярск: СФУ. - 2021. - 232 с. - ISBN 978-5-8114-8068-5.
  5. Верещагин А.Н. Испытательный стенд имитатора навигационных сигналов МРК-40 / А.Н. Верещагин, А.И. Голенок, В.И. Кокорин // Молодежь и наука: сборник материалов VII Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Красноярск: Сибирский федеральный университет - 2011.
  6. Пазычев Д.Б. Температурная калибровка бесплатформенной инерциальной навигационной системы, построенной на базе микромеханических чувствительных элементов // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2011. - № 1.
  7. Гончаров С.В. и др. Компенсация температурных зависимостей аналоговых трактов угломерных навигационных аппаратур потребителей // Успехи современной радиоэлектроники. - 2017. - №. 12. - С. 31-35.
  8. Печерица Д.С. Метод калибровки навигационной аппаратуры потребителей ГЛОНАСС с использованием эталонов, прослеживаемых к государственным первичным эталонам единиц величин: специальность 05.11.15 "Метрология и метрологическое обеспечение": диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Д.С. Печерица; ВНИИФТРИ. - Менделеево. - 2018. - 123 с.
  9. Боровиков С.М. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности: учебник для студентов инженерно-технических специальностей вузов / С.М. Боровиков. - Минск: Дизайн ПРО. - 1998. - 336 с.
  10. Описание аппаратной платформы "Каспар" // НПО "ЮСТ": официальный сайт. - URL: http://antenn.ru/store/show/apparatnaya-platforma-kaspar (дата обращения: 23.03.2026)
  11. Верещагин А.Н., Тараненко А.Ю., Валиханов М.М. О проблеме применения цифрового осциллографа для калибровки имитатора навигационных сигналов // Электроника и микроэлектроника СВЧ. - 2021. - Т. 1. - С. 177-181.
  12. Имитатор навигационных сигналов ИНС. Руководство по эксплуатации. МВРЕ.468915.001 РЭ: отраслевой документ. - Красноярск. - 2016. - 41 с.
  13. Golub, G.H. Matrix Computations / G.H. Golub, C.F.Van Loan. - 4th ed. - Baltimore: Johns Hopkins University Press. - 2013. - 756 p.
  14. Тихонов А.Н. Методы решения некорректных задач / А.Н. Тихонов, В.Я. Арсенин. - Москва: Наука, 1986. - 288 с.
  15. Савин А.А. Контрольно-поверочная аппаратура системы автономной навигации космических аппаратов / А.А. Савин, Н.М. Крат, Г.С. Шарыгин // Доклады ТУСУР. - 2014. - № 1 (31). - С. 28-32.
  16. Абдулхаков А.А. Способы повышения точности определения псевдодальности навигационного сигнала цифровым осциллографом / А.А. Абдулхаков, М.М. Валиханов, А.Н. Верещагин, А.П. Глушков // Инфокоммуникационные технологии: актуальные вопросы экономики: сборник научных трудов I Международной научно-практической конференции. - Екатеринбург. - 2021. - С. 176-180.