Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1092038), страница 89
Текст из файла (страница 89)
По своей сути этот метод аналогичен псевдодальномерному, так как его целесообразно использовать только при наличии в дальномерных измерениях неизвестных сдвигов ЬЯ, т. е. когда фактически проводятся измерения псевдодальностей. Разностно-дальномерный метод использует три разности гьл„- = и, -и, до четырех НКА, так как при постоянстве Ы за время навигационных определений разности псевдодальностей равны разностям истинных дальностей, для определения которых требуется лишь три независимых уравнения. Навигационным параметром является дЯ„..
Поверхности положения в разностно-дальномерном методе определяются из условия ЬЯ» ы сопз1 и представляют собой поверхности двухполостного гиперболоида вращения, фокусами которого являются координаты опорных точек 1 и 1 (центров масс 1-го и у'-го НКА). Расстояние между этими опорными точками называют базой измерительной системы.
Если расстояния от опорных точек (НКА) до потребителя велики по сравнению с размерами базы, то гиперболоид вращения в окрестности точки потребителя практически совпадает со своей асимптотой — конусом, вершина которого расположена в середине базы. Точность определения координат потребителя разностно-дальномерным методом не отличается от точности определения псевдодальномерным методом 1115, 1161.
Недостатком разностно-дальномерного метода является то, что в нем не может быть измерено смещение ЬЯ, а следовательно, и смещение шкалы времени потребителя. Радиально-скоростной (доплеровский) метод. Метод основан на измерении трех радиальных скоростей перемещения потребителя относительно трех НКА. Физической основой радиально-скоростного метода является зависимость радиальной скорости точки относительно НКА от координат и относительной скорости НКА, Дифференцируя (8.1) по времени, получаем Я, = ~(хы — х)(хы — х) + (Уа — У)(Уы — У) + (зы е)(гы ~)1 г ' 1ы1,2,3. (8.3) Здесь компоненты ((~;, — й),(1ы — 17),(=о — 5)) характеризуют вектор относительной скорости; Я, — дальности до 1-го НКА. Из соотношения (8.3) следует, что для определения компонент (х, у, 51 вектора скорости потребителя необходимо знать векторы координат 474 8.4.
Методы измерения наеигаиионных параметров (х„, уы, гы) и скорости (хы, уы, гы) трех НКА, а также координаты потребителя (х,у,г). Последние можно получить, если измерить радиальные скорости л, в течение некоторого времени Ы, а затем вычислить интеграл ч я, = (зк.(1 у71 = ц(1+а)-й(1), ь где 12 = 1! + Ж. В результате интегрирования определяются «новые эквивалентные» измерения Фн соответствующие разностно-дальномерному методу с той лишь разницей, что разности дальностей формируются для одного и того же НКА, но в различные моменты времени.
Действительно„если за время Ь1 перемещением потребителя можно пренебречь, то из (8.4) следует Ж =((хы(1+А1)-х)'+(Уы(1+А1)-У) +(еы(1+А1)-е)'~ ' -~(хи (') - х)'+(Уы (') — У)'+(еы (1) - е)') (8.5) Отсюда видно, что, зная координаты трех НКА в моменты времени 1 и 1 + Л и проведя измерения Уи можно определить координаты точки потребителя. Недостатком данного метода измерения координат потребителя является невозможность нх проведения в реальном масшгабе времени.
Кроме того, в средневысотных СРНС реализация радиально-скоростного метода затруднена ввиду медленного изменения радиальной скорости, что приводит к малым значениям разностей Ф; в (8.4). Это обусловило применение данного метода в таких СРНС только для определения составляющих скорости потребителя. Другой возможностью получения информации о координатах (х, у, г) является использование радиально-скоростного метода совместно с одним из описанных выше вариантов дальномерного метода. Недостатком радиально-скоростного метода прн определении скорости потребителя является необходимость наличия высокостабильного эталона частоты, так как любая нестабильность частоты приводит к неконтролируемому изменению доплеровского смещения частоты, а следовательно, к дополнительным ошибкам измерения составляющих скорости потребителя. Псевдорадиально-скоростной мепюд. Псевдорадиально-скоростной (псевдодоплеровский) метод позволяет определять вектор скорости потребителя в присутствии неизвестного смещения частоты сигнала, например ввиду нестабильности эталона частоты.
При наличии такою смещения ЬЯ, выражение для радиальной скорости можно представить в виде двух слагаемых: 475 В. Спутниковые радионавигационные системы К,. = Я,. + Ь/1, = [(ха — х)(х„— х)+(у„— у)(уы — у)+(г„— г)(г„— г)]/К, +Ьйп (8.6) По своей сущности метод аналогичен псевдодальномерному методу определении координат потребителя. Для нахождения вектора скорости потребителя [х, у,й] и поправки ЬЯ,. = ХАРД,, необходимо провести измерения по четырем НКА и решить систему четырех уравнений вида (8.6). Для ее решения потребуются знания дальностей К, и координат (х, у, г) потребителя.
Эта информация может быть получена, например, из псевдодальномерных измерений (8.2). Разностно-радиально-скоростной метод. Сущность данного метода заключается в определении трех разностей ЛК„.. = Я, — Я двух радиальных скоростей НКА. При этом разности можно вычислять относительно одного или относительно различных НКА. По существу, при вычислении разностей могут использоваться и псевдорадиальные скорости Я,, так как при таком вычитании компенсируется неизвестное смещение ЬЯ; (в предположении, что это смещение одинаково для различных спутников). Навигационные параметры Ж~, = [(хы — х)(хы -х) + (уы — у)(уы — у) + (г„— г)(гы — г))/Я,— — [ (х,.
— х)(х,, — х)+ (у„. — у)(у„. — у)+(г,, — г)(г, — г)1/Я/. Поверхности положения представляют собой поверхности тела вращения, фокусами которого являются координаты центров масс /-го и /'-го НКА. Так же, как и для «дальномерных» методов, точность определения составляющих вектора скорости в разностно-радиально-скоростном методе совпадает с точностью определения тех же составляющих в псевдорадиально-скоростном методе. Достоинством разностно-радиально-скоростного метода является его нечувствительность к нестабильностям эталонов частоты и другим неконтролируемым смещениям частоты, а его недостатком — невозможность оценки нестабильности эталонов частоты. Комбинированные методы.
Помимо перечисленных основных методов определения компонент вектора потребителя возможны комбинированные методы, использующие кроме СРНС дополнительные измерители координат, имеющиеся у потребителя. Так, в дальномерном методе при наличии у потребителя измерителя высоты й можно вместо измерений трех дально- 476 В.5. Навигационная аппаратура потребителя отей до НКА ограничиться измерением двух дальностей. В этом случае система уравнений, описывающая навигационную функцию, будет включать два уравнения вида (8.1), а третье уравнение использует независимые измерения высоты: (Я~ + Ь) г к + у + з, где Яз — радиус Земли.
Другой аспект использования комбинированных методов заключается в замене совокупности одновременных измерений на комбинацию одновременных и последовательных измерений или на совокупность только последовательных измерений, например определение координат потребителя разностно-скоростным методом (8.5).
В качестве другого примера можно привести псевдодальномерный метод, который можно реализовать, заменив четыре одновременных измерения по четырем НКА на два последовательных измерения по двум НКА или на четыре последовательных измерения до одного НКА. Аналогичные комбинации возможны и для других методов. 8.5. Навигационная аппаратура потребителя 8.5.1. Обобщенная структурнан схема АП Подсистема АП предназначена для приема сигналов от НКА, измерения навигационных параметров, выделения служебной информации (включающей эфемериды и временные поправки) и решения задачи НВО. По измеренным НП вЂ” псевдодальности и радиальной псевдоскорости — относительно четырех НКА определяются три пространственные координаты потребителя, три составляющие его скорости и поправки к фазе и частоте его бортового генератора.
В состав АП входят антенное устройство (антенна, блоки предварительного усилителя и управления антенной), приемное устройство (блоки преобразования и усиления, поиска сигналов, навигационных измерений н выделения навигационного сообщения, а также блок опорного генератора (ОГ) и синтезатора частот), вычислительное устройство (процессор и блок связей — интерфейс), блок управления и индикации н блок питания.
В зависимости от назначения и конструктивного исполнения конкретных моделей современной АП в ее составе могут отсутствовать антенное устройство, блок питания, блок управления и индикации. Обязательными функциональными блоками являются приемное устройство и навигационный процессор. 477 8, Спутниковые радионавигационные системы Как уже было отмечено (см.
5 8.4), для однозначного решения навигационной задачи необходимо получить оценки РНП по сигналам, как минимум, четырех НКА. В первых образцах АП, использовавших одноканальные приемники, эта задача решалась методом последовательной настройки приемника на соответствующие литерные частоты ГЛОНАСС, либо методом перебора опорных последовательностей дальномерных кодов ОРБ. Однако оперативность и точность таких измерений не удовлетворяет современным требованиям. Поэтому в настоящее время приемники АП строятся исключительно как многоканальные, причем число параллельных каналов, реализующих процедуру согласованной фильтрации, колеблется от 6-12 в несложных ОРБ-приемниках, до 24 и более в совмещенных (ГЛОНАСС + ОРИ) образцах АП.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
