Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982), страница 45
Текст из файла (страница 45)
12.1. Ориентация обьекта в пространстве 205 уравнений для исключения влиянии расхождения частот н шкал времени опорных генераторов, относительно которых измеряются квазидальности до созвездия НИСЗ, общего для привязываемых точек. Можно показать !193), что составление первых разностей квазидальностей исключает расхождение шкал времени объектов и НИСЗ, вторые разности измерений относительно двух НИСЗ исключают расхождение частот опорных генераторов привязываемых объектов и, наконец, третьи разности измерений, проведенных в разнесенные моменты времени, исключают приращения дальности, обусловленные ионосферной и тропосферной рефракциями. Влияние остаточной эфемеридной погрешности НИСЗ Лп на погрешность относительных измерений Лет может быть учтена соотношением (193) Ас! с(стпУ)т", где с( — длина базовой линии, Π— высота орбиты. Отсюда видно, что при длине базовой линии с(=200 км и Л!с=! м следует ожидать Лс)= ! см.
На погрешность относительных определений существенно влияет инструментальная погрешность измерения квазидальности. Необходимо реализовать измерение квазидальности с точностью до разнос~и фаз несущих радионавигационных сигналов. Моделирование процесса относительных геодезических определений показало, что наибольшее влияние на точность определения базовой линии по квазидальномерным измерениям оказывают нестабильность стандарта частоты и времени, а также оценка ошибок рефракции.
При измерениях доплеровского смещения частоты наибольшее влияние на погрешность измерений оказывают шумы приемника и нестабильность опорного генератора. Аппаратура потребителей для геодезической привязки должна иметь в своем составе: высококачественный малошумящий приемник с калибровкой задержки; измеритель радионавигационных параметров, сопряженный с ЗУ; ЗУ большой емкости для записи результатов измерений радионавигационных параметров и текущего времени; вычислительные средства для обработки результатов измерений; стандарт частоты и хранитель времени, а также средства их сведения; каналы передачи информапии из точки, в которой выполняются измерения, в точку, где производится совместная обработка информации.
В качестве примера достижимой точности можно упомянуть (см. также гл. 9), что относительные погрешности измерения компонент базовых линий, выполненные геодезической аппараттрой по сигналам ССРНС «Навстар», имеют порядок 1О '...10 204 ет.ь. опрвдвпвнив оривнтьции овъвктов в прострвнствв Некоторые потребители наряду со знанием координат и составляющих вектора скорости нуждаются в знании ориентации собственных осей в пространстве. Определение ориентации продольной оси движущегося объекта относительно направления на истинный север сводится к измерению истинного курса, продольной оси относительно горизонта — к измерению дифферента или тангажа, поперечной оси относительно горизонта — к измерению крена.
Все эти величины необходимы для морского и воздушного судовождения, некоторые — для топогеодезических работ. При наличии на объекте гироскопической или магнитной системы приборного курсоуказания измерение истинной ориентации продольной оси по данным ССРНС и сравнение этих результататов с данными гирокомпаса или магнитно~о компаса позволит выявить он~ибку системы курсоуказания. Сравнение измеренных с помощью ССРНС курса и вектора скорости позволит вычислить угол сноса объекта в реальных условиях, более точно проложить маршрут движения и проконтролировать его Трехмерная ориентация в пространстве нужна также КА, ракетным системам, стартовым устройствам ракетных систем, Для ориентации объекта в пространстве с использованием ССРНС измеряемыми навигационными параметрами являются углы между осями объекта и прямой, соединяющей определенную точку объекта и НИСЗ (рис.
12.! ) . Координаты спутника и объекта А известны, следовательно, можно определить ориентацию прямой СА в геоцентрнческой системе координат, а измеренные углы а, б и у между осями Х, У„Е„объекта и направлением СА позволят найти положение этих осей в системе координат ХУХ. Прн необходимости можно перейти в иную систему координат. Е Известны два радиотехничес метода измерения направлений: рад пеленгационный и интерферомет ческий. Радиопеленгация предполаг использование антенной системы очень узкой, в общем случае верете образной, диаграммой направленное установление слежения по направ нию за источником радиосигнала, р мещенным на НИСЗ, и измерение угл гы — — — 5050,— и, 2В, 1 г(5 — — соз' О, 8 Вз дз — — со550 3 Вх г(сова, Г~а Д вЂ” 1 + — со5 0~ )7; 2)7, Лг,=та — г,„ (12.1) у С (12.2) Рис.
12.2. Диаграмма, иллюстрирующая интерферометрический метод определения ориентации базы по сигналам НИСЗ Рис. 12.3. Диаграмма, иллюстрирую- щая определение ориентации базы в двумерном пространстве 207 206 между осью антенны и осями объекта. Антенна должна представлять собой параболоид или антенную решетку, обеспечивающие диаграмму направленности шириной в единицы градусов, чтобы измерять углы с погрешностями порядка единиц мину~. Антенны с приемлемыми геометрическими размерами (диаметр раскрыва от метра до нескольких десятков сантиметров) могут работать в диапазоне ! О ..)б ГГц. Направленная антенна представляет собой сложную и громоздкую систему, и на многих объектах, особенно КА и ЛА, такие устройства разместить невозможно.
Однако имеется опыт создания и эксплуатации подобных систем (радиосекстанов, работающих по радиоизлучению Солнца) для морских объектов. Интерферометрический метод определения направления состоит в том, что разнесенные на некоторое расстояние (базу) две ненаправленные нли слабо направленные антенны принимают сигнал от одного источника. Измерительное устройство оценивает разность хода сигнала до антенн. Падающая на антенны волна считается плоской в силу удаленности источника сигнала от антенны, как показано на рис.
12.2, где г( — база, 0- угол прихола волны. Разность хода Лг нкпсо50 як 5(5|пя. Если я=('яв0,0003 рад; и'=2 м, то де=об мм. При длине волны радиосигнала 200 мм разность фаз, соответствующая разности хода 0,6 мм, составит Лг 360 0,6. 360 ли = Таким образом, для оценки ориентации базы с погрешностью около 1' необходимо обеспечить погрешность измерения разности фаз около 1'. Все величины нахо- дятся и пределах, освоенных современной технииой. Разность хода определяет полансение базовой линии относительно оси НИСЗ— центр базовой линии, но не и пространстве. Для оценки ориентации базовой линии в двумерном пространстве необходимо измерить разность хода относительно второго НИСЗ КА.
На рис. 12.3 показаны величины, определяющие ориентацию базы в двумерном пространстве, С, и Сз — соответственно НИСЗ~ и НИСЗ„А — базовая линия с центром Р, если она лежит в плоскости С,С5Р, или проекция базовой линии на зту плоскость. Рассмотрим случай, когда АВ=с( и лежит в плоскости С~СгР, а зта плоскость, в свою очередь, совпадает с плоскостью 0 Х У Обозначения остальных величин ясны из рисунка. Расстояние от С до антенн А и В ( 2)7,) )7, + В~ + г(В~ ~о~О~ В1 \)/ | + + — со50 . (, 2к,) )7, г гы / Й ~и~ Полагая 1) (г(/2)7,), получаем — -~/ 1 — — созбб — к-~/ 1 + — созв,. Разлагая в ряд и оставляя члены ряда не выше второго, имеем Аналогично Лгз=гзн — гхд | Дсоьвз.
Найдем разность Лг, — Лг, = и'(со50, — со505), но а~=О~ — Ф; аз=ба — Ф и, подставив зги соотношения в (12.1), имеем (Е', + Е,,') созз Ф вЂ” 2Е~ Ез созФ + Е, '— Ег = О, где Е~=созя,— сока, Ег=юпят — 5|пап Ез=(дг~ — Лгг)/Ш Углы я< и аз находятся по известным координатам НИСЗ и центра базы Р. Длина базы и' считается известной. Разности Лг, и Лгг измеряются: х ). Лг|= Х(п~а п,х) + (гза %ы) Лгг= 1" (нга "ы) + . (гггв тгл) Здесь л — число целых длин волн, укчадывающикся иа трассе НИСЗ— точка Р, т — фаза колебания, принятого соответствующей антенной от соответствующего НИСЗ. Решая уравнение (12.2), находим значение Ф. Угол Ф характеризует положение базы в двухмерном пространстве.
Для определения положения базы в трехмерном пространстве необходимо использовать измерения относительно трех НИСЗ. Для определения положения трех осей объекта в пространстве достаточна двух неколлинеарных баз и трех НИСЗ. Дае неколлинеарные базы могут иметь одну общую антенну, и тогда вместо четырех антенн понадобится три При создании интерферометрического устройства важно устранить неоднозначность измерений разности фаз. Длн этого можно использовать измерении задержки кодов СГА и Р, измерения разности фаз на двух несущих частотах й и 1» Может также оказать помощь излучение и измерение разности фаз на дополнительной частоте несущей йь Другим направлением разрешения многозначности является применение в пределах основной базы дополнительных промежуточных антенн, образующих укороченные базы, чта позволяет в процессе измерений, изменяя размеры баз, учитывать приращение целага числа циклов неоднозначности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
