Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982), страница 36
Текст из файла (страница 36)
10нн МЕТОДОЛОГИЯ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТОВ КАДРА СИГНАЛА Вся служебная информация, необходимая для решения навигационной задачи, передается потребителю в виде сигнала, формой представления которого является его кадр. Прежде чем рассмотреть детально содержание и компоновку кадра современной сетевой СРНС (см. рис. !.б), дадим аналитическую постановку задачи выбора параметров кадра и приведем оснонные соображения, лежащие н осноне этого выбора. Под кадром (форматом сигнала) понимается определенная форма представления закодированного сообщения о параметрах, необходимых для решения навигационной задачи на борту П. Содержание и временная структура представления кадра определяются точностными и оперативно-техническими требованиями П, особенностями алгоритмов решения навигационных задач, воз.
можностями аппаратурной реализации этих алгоритмов, а также возможностями информационного и навигационного каналов системы по хранению, преобразованию, передаче, обработке сообщения и измерению нанигациоиных параметров (НП) при учете ограничений на пропускную способность нвналон связи и измерений, достоверность принимаемой информации и точность измерения НП. Из приведенного определения следует, что выбор кадра сам по себе предстанляется комплексной задачей Рассмотрим методологию выбора кадра, предварительно введя необходимые для этого понятия и сформулировав общую постановку задачи. Пусть У(Т,Тс) — объем эфемеридной информации, хранимой в ЗУ НИСЗ, Т вЂ” время хранения этой информации (интервал между последовательными ее закладками с наземного командно-измерительного комплекса), а Т, — интервал оперативной смены передаваемых с НИСЗ данных.
Предполагается, что каждый комплект эфемеридйых данных (оперативно меняемых) записывается в ЗУ один раз и затем вводиТся в кадр путем многократного считывания При этом количество информации~, передаваемой в интервале То,УАТ,Тс) = У(Т,Тэ)Та/Т. Обозначим через Т. период повторения передаваемой с НИСЗ информации, т. е длительность кадра Тогда скорбеть передачи информации по каналу связи п=г.
У,(Т,Тэ). Значения и, Ут, Т„, Тз определяют четыре основных параметра кадра. Условия технической реализации связного канала накладынают определенные ограничения на выбор'их значений. Так, из ограничения Р на объем ЗУ следует, У,Т(Тэ= У( Р. ( ) О. П Разъясним и уточним принеденное определение кадра сигнала и основные описывающие его параметры. Прежде всего уточним его содержание. Решение нанигационной задачи предполагает предварительное проведение измерений РНП. Для поиска сигналов необходимо знать альманах (каталог эфемерид всех НИСЗ системы).
Обозначим через Ут объем содержащейся н нем информации. Он зависит от требуемой точности прогноза поисковой эфемериды ет, имеющейся априорной информации Тт(гт р), от времени данности альманаха Тт,„р, а также от числа )У НИСЗ в сети: Ут= Ут(ет )т, Тм,р, Л). Для решения навигационной задачи П необходимо знать эфемериды каждого НИСЗ рабочего созвездия. Пусть У~ — объем эфемеридной информации, необходимой для расчета положения НИСЗ на момент проведения измерений.
Он определяется длительностью краткосрочного прогноза Тэ, объемом имеющейся априорной информации 3~(Ты.г), требуемой точностью еч расчета эфемерид: У~ = У,(еьунгэ). Временная структура кадра фиксируется заданием периодов повторения передаваемой эфемеридной информации У, и Ут. Обозначим длительности этих интерналов Тю и Т.т соотнетственно. Оперативно-технические параметры, описывающие требования П, могут бьггь охарактеризованы нременем обсервации ты. и временем сеанса т,.
Первое определяется нременем т, поиска и измерения РНП, временем т",! приема и раскодиронки эфемеридной информации Уь а также временем решения навигационной задачи т.,(А~):т.м=т.+т".(+т.,(А,). Здесь подчеркнута зависимость времени решения т., от алгоритма А~ оперативного прогнозирования эфемеридной информации. Продолжительность сеанса т,, определяется полным завершением запланированных н сеансе операций; т,=т. э+т,"$+т.р(Ат), где т.
з — время решения задач выбора нового рабочего созвездия НИСЗ; т".! - — нремя, затрачинаемое на прием и раскодировку долговременной информации Уъ содержащейся в кадре; т.р(Ат) — время прогнозирования навигационной обстановки, движения всех НИСЗ системы на момент следующего сеанса В последнем обозначении специально подчеркнута зависимость этой величины от алгоритма Ат прогно. зирования.
Общий объем закладываемой на борт НИСЗ информации где Т, — интервалы закладки эфемеридной информации объема У„а Тэ— периоды ее обновления ()=), 2). Уточненная подобным образом зависимость для объема эфемеридной информации, хранящейся в ЗУ на борту НИСЗ, должна быть подставлена в формулу ()О.)), отражающую техническое ограничение Обратимся к уточнению следующего важного ограничения на выбор параметров кадра, обусловленного реализацией совмещенного навигационно-связного канала при удовлетворении заданных технических требований его функционирования.
Речь идет о скорости и передачи информации при обеспечении заданной достоверности ее приема, в также одновременном выполнении требований к точности измерения РНП. Очевидно, п=У~УТю+ Утуг„т, где И и Т„,— упомянутые информационные и временные параметры кадра Сущестненные ограничения энергетики навигационно-информационного канала приводят к ограничению его пропускной способности: и ( и.
Зто требует, Т, у,!Тм+ Тгух(Тю( Р, У УТ„~+ Уг(Т. (и, ..., + т(+ .„, ( 4,) ~."„ т„+ г„','+ т„, (А,) ( тм„ (10.2) (10.3) (10.4) (10 5) Последние два условия диктуются требованиями П. Ясно, что т„"1~Ты тЯ~Т,т. Выбор алгоритмов А, и Аэ прогнозирования эфемерид, существенным образом влияющих нв значения т„и т„и в значительной степени определяется объемами У, и Уг информации, передаваемой в кадре, а также возможностями их программной реализации. Сложный характер этих зависимостей обсуждается в $10.3.
10.3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭФЕМЕРИД НИСЗ в свою очередь, передачи минимально возможных объемов У, и Уэ. Однако требование максимально возможной длительности Ты„р использования априорной информации в виде альманаха Уэ, вытекающее из удобства эксплуатации, делает малоэффективным уменьшение объема У, за счет применения априорной инфор. мации П(Ты„р) из-за ее быстрого гтарения. Объем же Уг выбирается минимальным с учетом максимально возможного использования априорной информации )э(Тм„,), Лальнейщее сокращение скорости передачи возможно лишь за счет увеличения временных параметров кадра Тю и Т.ь Лопустимые ограничения времен обсервации т.м и сеанса т, определяют их предельные значения Огтаюшиеся неопределенными периоды обновления Тэ, и Тю эфемеридной информации У~ и Ут выбираются путем компромисса между ограничением объема ЗУ НИСЗ и простотой алгоритма экстраполяции эфемерид на борту П Условие сохранения содержания Уэ в течение всего периода ее закладки позволяет положить Ты= Т.
Итак, основные условия, ограничивающие выбор параметров кадра, можно представить а виде ограничений объема Р ЗУ НИСЗ, скорости передачи информации по каналу связи и, времени обсервации т,м и длительности навигационного сеанса прогноза оперативной эфемеридной информации на моменты измерений и обработки измерений). Под вторым — совокупность алгоритмов, период повторения которых определяется завершением выполнения всех операций по подготовке и проведению сеанса. Это — алгоритм приема и раскодиронки альманаха, прогноза поисковых эфемерид для выбора нового рабочего созвездия НИСЗ, самого выбора и т д. Всю совокупность упорядоченных во времени программ алгоритмов, описывающих операции по подготовке и проведению сеанса навигационных определений, будем называть навигационной временной диаграммой работы комплекса программных и аппаратурных средств, или сокращенно временной диаграммой.
Параметры алгоритмов, зависящие от принятого метода расчетна (точность расчетов, интервалы работы алгоритмов, время их памяти и др.), существенно зависят от возможностей их реализации во временной диаграмме на конкретной ЭВМ П, поэтому они должны выбиратьси путем компромисса между точностными требованиями, предъявляемыми н алгоритмам, требуемыми особенностями их работы (время памяти и т. д.), с одной стороны, и возможностями реализации как временной диаграммы, так и космического канала передачи служебной информации — с другой Рассмотрим этот вопрос подробнее, введя основные понятия, связывающие параметры алгоритма с затратами ресурсов ЭВМ на его программную реализацию.
В общем случае, например, алгоритм А, моделирующий информационный процесс У прогнозирования эфемерид НИСЗ, зависит от формы Т представления данных (вид переменных, система ноординат); выбранного метода М (численного, аналитического); объема П„„имеющейся априорной информации; объема 1'„ принимаемой эфемеридной информации: А, = А,(УРМ(,„и1'„), 1= 1,2.
Путем выбора конкретного информационного процесса: определенного вила прогноза движения НИСЗ (оперативного или поискового), конкретной формы пред ставления (в координатах или элементах), конкретного метода, фиксируется определенный класс алгоритмов; При обосновании методологии выбора кадра сигнала отмечалось, что содержание, форма н объем заключенной в нем информации определяются, в частности, общими точногтными требованиями, огобенностями алгоритмов решения задач прогнозирования НИСЗ и возможностями реализации этих алгоритмов. Рассмотрим этот вопрос подробнее.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
