Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2-е издание, 2004) (1092039), страница 93
Текст из файла (страница 93)
Прием и обработка НИ Зала«а обеспечивает формирование и обновление Ланныл альманаха,эфемерид и других поправок. передаваемых в кадре служебной информации за период шанса лдя каждого рабочего НКА В сосшн сервисных задач ВО вхолят, как правило, запись массивов измерений НП и «оординат, вывод визутшьной информации о траектории абъектж рас~ет различных вспомогательных данных, например времени икеда в заланный райан, контроль траектории в заданньж пределах и т.п. Особо следуез вылепить задачу априорнои н аластериорлой оценок точное.
юученных опрслслсний, по позвояяег оценить качество навигационного обелил~ения сеанса измерений Поскольку минимальное число НКА, прн котором навигационноврсменная залача имеет единствамное решение, равно четырем (см 8 8.4), одномоментную выборку измерений РНП, содерлашую не менее четыре« агав«синих значений нсевдалальностей (псе шоскоросшй), принято Л. О утиииаеыеродиоиаоигациоииые системы называть лохиой. Кроме одномоментных выборок могут использоваться результаты разновременных измерений РНП по каждому из НКА рабочего созвездия, т. е. выборки нарастающего объслеа.
Отметим, что современная АП, как правило, использует измерения всех радиовидимых НКА, при этом измерения по различным НКА могут быть несинхронными. Рассмотрим основы статистической обработки полной выборки измерений применительно к методу наименьших квадратов. Координаты НКА и потребителя при решении навигационно- временной задачи удобно описывать в геоцентрической экваториальной прямоугольной системе с центрои в центре масс Земли. В этом случае определение координат в АП по данным полной выборки измерений псевдо- дальностей сводится к решению системы нелинейных уравнений вида (8.2), При лннеарнзации такой системы в окрестностях расчетных значений опредсляемых параметров формируется градиентная (4 х 4)-матрица вида дК дй, дА дд, дх ду дх ест„ дйз дЯ, дх дети дй, д)(, д))з дх ду д)гз д))з дх ду дл, дл, дх ду (8.7) д)(е д)(е д» ест„ где дл, (х„— х) дл, (уо — у) дл, (х„— х) дл, ы дх ~ ' ф Л, ' дх Я, ' дот„ Решение системы линеаризованных уравнений методом последовательных приближений Ньютона проводится по формуле ° -! 8.=8.
+П Аде н (8.8) где 8 =(Ат Лу Лх слт„)' — вектор оцениваемых параметров; Ай = (д1 )б йз йз йз )(з )(е Яе) — Разница измеренных и расчетных дальностей от потребителя до НКА. Начальныс условия итерационного алгоритма определяют исходя из имсюшейся у потребителя априорной информации. Заканчивается итераци- 492 »5 На» г я с ш Лемур смребв онный процесс при постижении заданной погрешности значений опредслясиых параметроа. Пралги ~сеанс алгсргшмы определения координат объекта па измсре.
нняч чш ~рех псевлолапьностей могут отличаться используемыми чисвснными мстоламн решения системы уравнений и, пэавным образом, метолами обращения матрицы (8.7) Если числп НКА превышает число неизвестных, возникает иэбьпочность системы В ланном случае при использовании метода наименьших квадраж уравнение(8»Н приобрсшет вид й, =йэн -(П;,Пн,) при этом матрица !8 7) имеет раэмерносп, 4 х Аг, где Аг — число нсзависиизчсрений РПП Рашмотренный выше алгоритм получен в предположении того, чш измерения по всем НКА приведены к одному моменту времени.
На практике вследствие конечной точности сведения шкал времени НКА и АП зго условие ~эарушаета», однако для низкодиначичных объектов вазникшощая па указанной причине погрешность мо»гсэ считатьс» пренебрежимо мшюй В случае динамичного обьекга для высокоточного измерения и юперполяции координат необходима фильтрация высокочастотных составляюшик погреэяносгей, которая должна аьп олняться с учетом молели динамики обьекта, позволяюпзей прогпозиромпь екущие значения скорости, ускорения, а глюке использовать разновременные измерения В качпп ве навигационного фильтра, учитмвающего модель динамики объекта, обычно исполюуетс» лискретный фидьтр Калмаиа или его молификации )! 15, Пб, 119) (сч гл.
6). Такой фильтр, шпг известно, является опгимшшным прн условии, что моде»и системы и измерителя линейны, а шэучайные возму испи» и ошибки распределены по гауссовскому закону. В режиме навигации беэ иопольэовани» информации от внешних навигационных датчиков лл» высокодинамичных объектов выработка текущих значений вектора состояния проводится с помощью оцененных филь~ром зна~ений скорое~и и ускорения Векюр состояния и этом случае включает одиннадцать компонент: три пространственные координаэы, лве оценки погрешностей опорного шнератора АП (фазы и частоты), трн составляющие вектора скорости, три составляющие вектора ускоре. ния. Третьи проиаводные перемещения ооъскта па времени н члены бояее высоких порядков трактуются как возмущающие силы в уравнениях погрешностей.
Опыт построения АП иа основе рассмотренных принципов цокюал, что обеспечиваемая с их поползновением погрешность навигационных оп- К Слувннкоянерадкоьаяигдчидняне гастевы ределеннй оказывается достаточной для большинства приложений. Более сложные алгоритмы целесообразно использовать только в специальной АП, предназначенной для прецизионных измерений, 8.6. Точность навигационно-временных опредедений в СРНС На точность навигационно-временных определений с помощью СРНС влияет множество факторов. Они связаны с характеристиками используемых сигналов, среды распространения, с особенностями построения АП н используемых в ней алгоритмов определения РНП и НП и т.
д. Рассмотрим основные источники погрешностей этих измерений применительно к псевдодапьномерному методу навигационно-временных определений Гсм. 4 8.4). В зависимости оз локализации источника составляющие дальномерной погрешности измерений СРНС можно разделить на три категории: ! ) погрешности, вносимые на НКА или КИК СРНС; 2) погрешности, вносимые на трассе распространения сигнала от НКА до АГ1; 3) аппаратурные погрешности АП. Ниже рассмотрены основные причины возникновения погрешностей, относящихся к перечисленным категориям. 8.6.1. Погрешиосз.н, вносимые иа НКА или КНК СРНС Погрешности, связанные с функционированием бортовой аппаратуры НКА и КИК СРПС обусловлены, в основном, несовершенством частотновременнозо и эфемеридного обеспечения.
Погрешности частотно- временного обеспечения возникают вследствие несовершенства аппаратуры, а также процедур сверки бортовой ШВ с системным эталоном. Они проявляются, например, в сменгении фаз излучаеиых дальномерных кодов и меток времени, что приводит к погрешностям измерения расстояния до спутника и расчета его координат. По результатам многолетних наблюдений СКО сдвига бортовой ШВ через 2 часа после коррекции составляет примерно 9 нс, а через сутки послс коррекции достигает 25,4 но для цезневых н 108 нс лля рубндиевых эталонов. Командно-измерительный комплекс СРНС корректирует бортовую ШВ таким образом, чтобы СКО ее сдвига относительно системной ШВ не превосходила 10 нс. При этом погрешность борювой ШВ обусловлена двумя основными факюрами: 494 Лб те щм о Л ршю нйеГРНС собственными погрешностями измерений, выполняемых вбсззапроснььие н «запросным» метпдачн, погрегпноезью используемой модели прогноза расхождения бортовой П)В относительно системдай ШВ.
Погрешности беззапросньгх измерений пссалодальности составляют 3 . 5 м, погрешности запросных измсроний да.зьнссти не превышают 1 ..2 м, соответственно, четодическая погрешность измерений сдвига бортовой ШВ относительно ШВ системы составляет в среднем 5 нс Погрешность прогназа бор~овод ШВ на 12 ч при использовании простейи~ей (линейной) модели расхождения составляет в среднем 14 ис[Н 5! Кроме укюанных факзоров дозжны учитываться релятивистские и гравитационные эффекты попере ный доплеровский и гравитационный сдангн чапогы, а также эффекты, связанные с пересчетом момсзпов излучения и приема снгнююа, вращением использусчых систем кгюрдннат и др [115] Для компенсации влияния указанных эффектов частоту бортового эталона несколько умсньшнют относительно номинала (на 4.55 1О Гц в СРНС Орб) [114, Пй).
Погрешности эфемеридного обеспечени» вызваны нето гностью расчета парамюров орби~ НКА на КИК и нспрогнозируемыьги отклонениями реальной орбиты НКА отношпельно экстрапозированной Сссгавлмошие вектора этан погрешности лехшт в пределах 0,6 .!О и [Нб) Парождаеьгая эфемеридными погрешностями составяяюшяя эквивалентной погрешности лальности (ЭПД) равна примерно 1 м (СКО). Суммарная составляюша» Э! )Д, вносимая на КИК и НКА (ею~юная погрешности ШВ НКА, эфемеридные и другис компоненты), в СРНС ГЛОПЛСС не превышает 9,2 м (наиболес пессимистическая оценка) [116). Существует еще один виа погрешности дальномерных измерений— фазовый сдвиг(группован задерлгка) навигационного сигнала относительно борзпвого эталона времени в аппаратуре спутника [114).
Информация о систематической составляющей содержится в НИ НКА (параметры коррекции борювой шкалы времени), случайная составляющая, не превышающая 3 ис (СРНС Орб), входит в двльномерную погрешность 8.6.2. Погрешности, в оснмые ив трассе распространенна сигнала от НКА до АП Погрешности, «озникающне на трассе распространения, в основном обусяоа.гены рефракцией сигнгшов в атмосфере (троцосфере и ионосфере) Земли, а также ссобеншютями интерференции сигналоа НКА, связанной с ил многолучевым распространением в ~о~ке расположения вы~сины ЛП 495 8. Снутнанаеые радианаешаяаанные е стены Основная составляющая тропосферной погрешности навигационных определений в СРНС обусловлена рефракцией в тропосфере, связанной с неоднородностями ес диэлектрической проницаемости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
