Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982), страница 56
Текст из файла (страница 56)
ГЛАВА 17 ВЫСОКОТОЧНОЕ СЛИЧЕНИЕ ШКАЛ ВРЕМЕНИ УДАЛЕННЫХ ПУНКТОВ ПО СИГНАЛАМ НИСЗ 17.1. МЕТОДЫ СИНХРОНИЗАЦИИ ШВ УДАЛЕННЫХ ПУНКТОВ Наиболее высоким уровнем эффективности использования различных РНС представляется создание единого радионавигационного поля, когда излучения всех источников навигационных сигналов синхронизированы. Прн этом информация, выделяемая прн обработке сигналов любой из излучающих радиостанций, способна в соответствую!цей степени повысить гочность н надежность навигационно-временных определений (см. гл. 12), Задачу синхронизации ШВ сети стационарных и подвижных пунктов можно рец>ить различными методами. Однако в последнее время в связи с созданием глобальных сетевых спутниковых РНС «Глонасс» и «Навстар» вновь привлечено внимание к способу синхронизации с использованием НИСЗ [84], что связано с ожидаемой высокой точностью при глобальной зоне обслуживания. В каждом из пунктов синхронизируемой сети ШВ формируются метными преобразователямн фазы и частоты высокостабильных генераторов, обеспечивающих прецизионное хранение начала и масштабов интервалов времени.
Для поддержания высокой точности синхронизации ШВ различных пунктов необходимы периодическая сверка и взаимное сведен>е этих шкал. Чем ниже стабильность хранения и точность сверки 1ВВ, тем чаще должно осуществляться их сведение для обеспечения заданной точности синхронизации. При использовании сигналов нескольких синхронизированных НИСЗ сверка ШВ сети пунктов производится обработкой результатов измерений времен прихода сигналов на эти пункты. Наиболее характерные алгоритмы обработки измерений базируются на использовании метода наименьших квадратов илн рекуррентного фильтра Калмана, описанных ссютветственно в гл. 14 и !5. В зависимости от способа дальнейшего использования найденного врем!'нного рассогласования, определяемого функциональным назначением данного синхронизируемого пункта, возможны различные варианты сведения ШВ сети пунктов по сигналам СРНС. Наиболее простой способ синхронизации заклк>чается в независимой работе пунктов по НИСЗ ССРНС (рис.
17.1). Прн этом каждый из синхронизируемых пунктов (>-й,, 1-й) независимо сверяет свою ШВ 1~„,) с ШВ сети НИСЗ (1ннсз ), определяет поправку (Л1= 1ннсз †,!) н корректирует свою ШВ на размер этой поправки. Как видно из рнс. 17.1, после проведения сеансов сверки в 1-м и 1-м пунктах ШВ каждого нз пунктов оказываются привязанными к шкале времени )„н,м. Типичным примером по- Рис. !7.!. Структурная схеха синхронизации ШВ сети пунктоп по сигналам СРНС: ЭЧ вЂ” эталон частоты; АПШВ-- аппаратура приема шкал аремени, АСШВ аппаратура саеркн шкал времени Пункт,/ — — — т ! ! ! ! ! ! Приказа эн Апшп ! Гниет !Гзч АСШП ! 1дгг-гнисз гзч Гнисз добного способа синхронизации сети пунктов является использование для этого аппаратуры потребителей ССРНС, Нередко возникает необходимость привязать ШВ некоторого Рго пункта не к ШВ НИСЗ, а к ШВ некоторого другого)-го пункта.
В качестве примера можно привести сверку вторичного эталона частоты (ВЭЧ) и первичного эталона частоты (ПЭЧ). В этом случае сведение ШВ с помощью НИСЗ может быть осуществлено в соответствии со структурной схемой, изображенной на рис. 17.2. Каждый из пунктов определяет рассогласование своей ШВ относительно ШВ системы НИСЗ. Затем зкй пункт, где расположен ПЭЧ, передает информацию о рассогласовании(Л1г=1пнсз 1пэч ) на г-й пункт, где расположен ВЭЧ. На этом последнем пункте в аппаратуре обработки сравниваются размеры рассогласования ("ннсз — )ггэч ) и (1нисз — !пэч ) и расхождение ШВ ПЭЧ и ВЭЧ определяется как их разность.
При необходимости ШВ ВЭЧ кор- Снисз Ганса Прнкш 7 ' Прнкп у г гшч Рис. с7.2. Структурная схема сверки ШВ первичного и старинного ЭЧ: СРЛ вЂ” связная раниолнняя; АО- аппаратура обработки 256 ректируется. Для передачи информации о рассогласовании (Лу!= =1нисз — 1пэч ) на пункт, где расположен ВЭЧ, допустимо использовать любую связную радиолинию, которая может быть узкополосной, поскольку данная информация медленно изменяется и легко преобразуется в цифровую форму. Если информация о ШВ ПЭЧ необходима широкому кругу потребителей, то она может быть передана им через НИСЗ.
17.2. ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ СВЕРКИ ШВ УДАЛЕННЫХ ПУНКТОВ ПО ВЫБОРКЕ ОДНОВРЕМЕННЫХ ПСЕВДОДАЛЬНОМЕРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Основными источниками погрешностей сверки ШВ по сигналам ССРНС являются: погрешности знания векторов состояния НИСЗ, которые обусловлены погрешзтюстями эфемеридного и частотно-временного обеспечения НИСЗ; погрешности измерения времени прихода радионавигационных сигналов, которые складываются из погрешностей калибровки, шумовых и динамических погрешностей измерителя РНП, погрешностей из-за условия распространения радиоволн и прочих составляюгцих; погрешности знания векторов состояния синхронизируемых пунктов, которые в рассматриваемом случае определяются погрешностями задания координат пунктов. При анализе точности сверки ШВ по сигналам ССРНС необходимо учитывать корреляцию погрешностей определения поправок к ШВ различных пунктов, вызванную воздействием одних и тех же возмущающих факторов.
Для этого необходимо знать коэффициенты корреляции различных составляющих погрешности для каждого из пунктов и коэффициенты взаимной корреляции для различных пунктов. Точно знать эти коэффициенты практически невозможно, поэтому при оценке точности приходится задаваться теми или иными гипотезами относительно их значений. Целесообразно рассмотреть крайние случаи, когда коэффициенты корреляции погрешностей знания векторов состояния НИСЗ и погрешностей измерителя (кроме погрешностей калибровки) радионавигационных параметров равны либо нулю (независимые погрешности), либо единице (систематические погрешности).
При этом учитывается, что коэффициент корреляции погрешностей калибровки для каждого измерителя равен единице, а коэффициент взаимной корреляции для различных измерителей— нулю. Поправка к ШВ 1-го пункта, координаты которого неизвестны, определяется по результатам измерений задержек т„(с =1, 2, ..., и) принимаемых сигналов НИСЗ относительно ШВ этого пункта решением линеаризованной системы уравнений невязок квази- дальностей гн=стр (с — скорость света): 257 9 эая.! "Зс -1-(1 — г,) о ' г С;,Схд, К, Х А;С;,Сх Х С'С А К Х А'С'С (!7.2) а,-г Х С;,Се+ К, ' 0 0 =г где 11 — г) апг 2г С',С + К, (1 — г)а;-г Х С"„С„+ К,' г= г гг [б ХС;, Хск Хсг ХС,, ХС;, Хсх ХС;, ХС„ (! 7.4) +та ' ХС;, Хси ХС;, ХС,, аг а-.г и 258 259 бггт = Сд 64]г — Ск А.
64!г + П, + $гт, г = 1, .... и, (! 7.! ) где СК вЂ” матрица наблюдений, 64]г — вектор оцениваемых параметров (прямоугольные геоцентрические координаты пункта и поправка к ШВ 61;) 61]г — вектор погрешностей состояния НИСЗ (погрешности временного и зфемеридного обеспечения в орбитальной системе координат), А, — оператор преобразования из орбитальной в геоцентрическую систему координат, пц — погрешность калибРовки пРиемоизмеРительного тРакта, йп — погРешности измерителя РНП.
Включение координат 1-го пункта в вектор оцениваемых параметров позволяет в общем случае решить навигационно-временную задачу, т. е. определить координаты и поправки к П!В пункта. Смещение шкалы д-го пункта, работающего по тому же созвездию НИСЗ, что и ]-й пункт, определяется аналогично. Сдвиг шкалы 1-го пункта относительно шкалы д-го пункта (Л1;к) вычисляется по формуле При оценке точности взаимной синхронизации двух пунктов / и л будем считать, что по измерениям тх и хв методом наименьших квадратов определяется суммарный век~ар (бй]бя'], причем погрешности измерений РНП распредетеиы по гауссовскому закону Если весовая матрица есть аг1, где аг — дисперсия погрешностей измерителя, ! — единичная матрица размером !2лХ2л], то можно показать, что корреляционная матрица погрешностей суммарного вектора примет вид и гч С,',С„А,К,А,'С,',Сх г С,',СгА,К,А,'С'„С„, !.
! и и Х С;„СвА,К,А;С;,Сх Х С;,С„,А,К,А;С;,С„, Х С;,Сед, К, Х А,С,,С„ , К, (17,3) С;,С„А, К .'Е А;С'иСв Кг Кг, К вЂ” корреляционные матрицы погрешностей априорного знания векторов состояния пунктов и НИСЗ; г — ноэффициент корреляции погрешностей измерителя; г, †.
коэффициент корреляции погрешностей априорного знания векторов состояния НИСЗ; а'„— дисперсия погрешностей калибровки измерителя РНП. Если представить выражение (17.2) в виде где М=]0001000 — 1], то среднеквадратическую погрешность определения сдвига шкалы времени 1-го пункта относительно шкалы й-го пункта можно вычислить по формуле а, = и'ЯКА'. (17.5) гх Лля анализа точностных характеристик (17.6) целесообразно выразить через соответствующие геометрические факторы: 7 е х х 2 озг —— -и,) Гс, ай + Г„о„+ Г„,!...,,,„) а,, где Гзо Гв, Гымгм„.ы„,~ — геометрические факторы, характеризующие влияние погрешностей измерителей, калибровки и априорного знания векторов состояния НИСЗ на точность определения сдвига ШВ 1-го пункта относительно ШВ д-го пункта; ое:око:ом — отношение составляющих погрешностей эфемеридного (направленные по радиус-вектору й, вдоль орбиты 1, по бинормали т, как показано на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
