Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1092038), страница 97

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 97)

Далее, используя полученные по результатам навигационного сеанса географические координаты объекта (широту В и долготу Х), при помощи известной матрицы преобразования координат из ГЦСК в ТЦСК: х, -ьпВсоьй япВяпХ соьВ х, у, = соьВсоь1 совВяпВ япВ у„, — ял Е соь1 0 можно рассчитать направляющие косинусы осей хы у„г, объектовой систе- мы координат, а затем определить углы Эйлера (азимут, крен и тангаж) с помощью следующих выражений: соь13, „ а = агс18 совр, „ 508 Данная система для 1 = 1, 2 содержит четыре уравнения с шестью неизвестными — направляющими косинусами баз интерферометров в геоцентрической системе координат. Чтобы найти однозначные решения, эту систему дополняют известным уравнением связи между направляющими косинусами вектора В.В.

Угломерная навигационная аппаратура сов)3 „ сов 13 сов(3 0 = агс18 — агс18 сов|3, сов|3, — сов)3„„сов|3, сов|3», (В данных выражениях считается, что ось х, объектовой системы координат направлена вдоль строительной оси объекта, ось у, — вверх, а ось г, — поперек строительной оси.) 8.8.4. Методы разрешения фазовой неоднозначности при ннтерферометрических измерениях в спутниковой навигации Методы разрешения неоднозначности фазовых измерений в угломерной АП основаны на использовании дополнительной информации, получаемой либо благодаря избыточности числа НКА в рабочем созвездии и их перемещению в процессе наблюдений, либо с помощью относительного перемещения элементов интерферометра в процессе калибровки, либо путем приема сигналов НКА на двух частотах, либо многошкальным (нониусным) методом, т.

е. при использовании дополнительных антенн, расстояние между которыми меньше половины длины волны. Возможно также привлечение данных, получаемых от источников, использующих другие физические принципы определения угловой ориентации, например гироскопических или магнитных компасов. В связи с быстрым ростом мощности вычислительных средств АП предпочтение отдают вычислительным методам, использующим процедуры оптимизации поиска решений в пространстве целых чисел, которые обеспечивают эффективное решение проблемы разрешения неоднозначности при относительно простой аппаратной реализации антенных устройств и приемников.

При использовании этих методов неизвестные значения параметра фазовой неоднозначности рассматриваются как дискретные случайные переменные с конечным числом реализаций. В программной части должна быть реализована система параллельных фильтров Калмана, где каждый фильтр моделирует отдельную реализацию неизвестного параметра. Для принятия решения о том, какая реализация истинная, могут использоваться известные статистические методы: максимального правдоподобия, наименьших квадратов и др. На основе этих методов специально для разрешения неоднозначности в спутниковых навигационных приемниках разработан !ашба-метод 1121, 1221, в котором использованы эффективные процедуры декорреляции фазовых измерений и сокращения области поиска, что позволяет значительно уменьшить объем вычислений.

509 8. Спутниковые радионавигационные системы Заметим, что полная разность фаз сигналов, принимаемых антеннами интерферометра, зависит не только от их взаимного расположения (геометрии антенной системы), но и от ряда других факторов: неидентичности геометрических и электрических длин фидеров, неопределенности положения фазовых центров антенн, задержек в аппаратуре, систематических погрешностей фазометров АП и т.

п. Неопределенность этих параметров усложняет процедуру разрешения неоднозначности и понижает итоговую точность угловых измерений. Устранить указанную неопределенность можно с помощью дополнительных измерений по избыточным спутникам и решения системы уравнений более высокого порядка, чем (8.18). Такая процедура калибровки антенно-фидерной системы обычно входит в пакет программного обеспечения угломерной АП, при этом возможны два варианта ее проведения. Если антенно-фидерная система имеет жесткую конструкцию, обеспечивающую ее неизменность в процессе работы, то калибровку целесообразно провести до начала работы, при этом полученные в результате калибровки параметры запоминаются как константы, используемые при решении системы уравнений (8.18). Если же в процессе работы возможны изменения каких-либо параметров, то они включаются в систему как неизвестные и определяются многократно. Очевидно, что в последнем случае необходимо в течение всего сеанса иметь возможность привлекать измерения по избьпочным НКА.

Возможен также комбинированный вариант, когда результаты начальной калибровки уточняются по каждому новому НКА, включаемому в рабочее созвездие. Очевидно, что если некоторые параметры антенной системы, например длины баз, известны, то они могут быть использованы в качестве начальных условий процедуры устранения неоднозначности, что упрощает калибровку. 8.8.5. Факторы, ограничивающие точность угломерной АП СРНС Как следует из формулы (8.17), теоретически угловая чувствительность интерферометра неограниченно возрастает при увеличении базы 1 На практике точность угломерной АП определяется рядом факторов, поэтому ее зависимость от длины базы имеет более сложный характер.

В частности, существенными являются нарушения фазовой структуры сигнала, возникающие в случаях, когда сигнал в точке приема является суперпозицией колебаний, приходящих непосредственно от НКА, и колебаний, переотраженных близлежащими объектами (многолучевое распространение). Кроме того, на точность измерений влияет зависимость положения фазового центра приемных антенн от угла падения и частоты сигнала (последняя проявляет- 510 8.8.

Угломерная навигационная аппаратура ся при навигационно-временных определениях по сигналам СРНС ГЛОНАСС, использующей частотное разделение), а также аппаратно алгоритмический шум фазометрического тракта приемника, который зависит от качества аппаратуры, особенностей динамики объекта и способов ее учета в используемых алгоритмах сглаживания. Оценочные значения указанных и некоторых других составляющих погрешности измерения углов при длине базы интерферометра порядка 2 м приведены в табл. 8,2 11231. Таблица 8.2 Типичные значения составляющих погрешности измерения углов по сигналам СРНС Источник погрешности СКО, угл.

мнн 1. Шумовая погрешность фазометра (прн полосе дискриминатора, соответствующей ускорению 28) 2. Изменение положения фазового центра 3. Многолучевое распространение 4. Погрешность вычисления координат НКА и потребителя 5.Ионос е наян опас е ная е акция 1...10 0,5...5 0,5...5 менее 0,015 менее 0,015 Таблица 8.3 Зависимость погрешности угловых измерений от длины базовой линии ннтерферометра 511 Заметим, что интерферометрический метод по своей сути является дифференциальным, поэтому атмосферная погрешность, обусловленная неопределенностью задержки сигналов в атмосфере, не влияет на точность угловых измерений, поскольку при размерах базы в пределах 100 м она оказывается полностью коррелированной для всех антенн.

Результаты отечественных и зарубежных исследований позволяют сделать вывод, что зависимость флуктуационной составляющей погрешности угловых измерений от базы достаточно близка к теоретической (линейной) при длине базы в пределах 10 м. В табл. 8.3 приведен пример такой зависимости для АП ТАМБ Чесгог (см. ниже) 1124). 8. Снутниковые радионавигационные системы Дальнейшее увеличение базы при классической схеме, когда сигналы всех антенн передаются по кабелям в общий приемник, по-вндимому, нецелесообразно из-за роста влияния таких факторов, как многолучевое распространение, потери в кабелях, нестабильность их электрической длины и т. п. Более рациональным в этом случае является метод «третьих разностей», когда каждая антенна снабжается своим комплектом АП, в которой определякпся вторые разности фаз сигналов, принимаемых от всех спутников, а затем в центральном процессоре вычисляются третьи разности фаз, что позволяет устранить ошибку, возникающую от расхождения опорных генераторов приемников (см.

п. 8.7.4). В работе 1126] приводятся данные о том, что в ходе экспериментов на гидрографическом судне при максимальной длине базы порядка 30 м СКО угловых измерений по методу «третьих разностей» составило несколько десятков угловых секунд. Тот же порядок погрешностей получен в ходе испытаний (на самолете) построенной по классической схеме аппаратуры типа ЗПР фирмы Аз)з1есЬ (США) прн длине базы, равной 40 м [127].

Я.Я,б. Особенности реализации угломерной АП Рассмотрим два примера серийной угломерной АП, реализующей рассмотренные принципы измерения пространственной ориентации объектов. Аппаратура ТАХЯ Уес1ог, разработанная фирмой ТйшЫе (США) в начале 90-х годов, представляет собой шестиканальный четырехантенный интерферометр, работающий по сигналам С/А-кода СРНС ОРЯ 1125].

Структурная схема приемника ТАХЯ Чес1ог приведена на рис. 8.15. Как следует из рисунка, каждая нз четырех антенн интерферометра: шав1ег (ведущая) и три з1ате (ведомых) — поочередно (с частотой 1 кГц) подключается с помощью мультиплексора ко входу приемника. Сигнал с выхода мультиплексора после переноса на видеочастоту и аналого-цифрового преобразования проходит на процессор первичной обработки. В аппаратуре ТАХЗ Уес1ог использован косвенный метод измерения разности фаз, состоящий в следующем.

Характеристики

Список файлов книги