Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Математическое формулирование задачи отыскания состава минимальных систем не представляет сложностей и без ущерба для дальнейшего изложения может быть опущено. Результаты расчетов минимально необходимого числа НИСЗ на каждой из трех орбит, отвечающего сформулированным требованиям, приведены в табл. !9.1.
В табл. !9.2 для примера даны значения СКО определения координат мегта П, рассчитанные по ( 16 2), для глобальных С!ьНС с конфигурациями, приведенными в табл. 19.1 (при 4-кратном покрытии), угол возвышения не менее 1О". Расчет точностей производился с использованием данных о погрешностях измерений и положений НИСЗ для системы «Навстар» (см. гл. 16). Полученные результаты позволяют установить порядок значений возможных точностных характеристик ССРНС с минимальным числом НИСЗ.
При обработке измерений от пяти и более НИСЗ в системе с 8-ч НИСЗ обеспечивается СКО определения места 6...7 м, высоты 10...25 м, в системе на 12-ч НИСЗ соответственно 7...25 м и 10...45 м. При обработке наблюдений четверок НИСЗ ч 271 Таблица !91 Минимальные конфнгурацнн сетей ИИСЗ прн различных пернодах обращения в 3-орбнтной системе 00 0,5 0,4 04 07 02 9 12 21 7 9 12 7 8 !О 7 7 9 6 7 8 6 7 8 б 7 7 6 7 7 б 6 7 б 6 7 б 6 7 15 5 16 5 17 5 18 5 19 5 20 5 21 5 22 5 23 5 24 5 Таблица 192 Среднеквадратнческая погрешность определенна коордннат места, м Шпрота дол- гота О 20' 40 бо' ВО' О' 20' 40' ОО' ВО' Т- В 7=12 ч 7,2 1026,2 7,7 9,2 8,4 13,2 9,2 9,2 10,0 6,6 5,8 8,3 5,8 7,2 5,7 9,2 5.7 6,8 6,4 1072,2 6,8 9,2 6,8 13,2 11,2 9,3 7,8 8,З 7,2 7,2 6,8 9,2 6,4 36,8 10,0 9,4 10,7 9,6 101 92 12,4 9,6 9,4 7,6 6,6 7,4 10,0 9,0 31,8 31,0 40,8 37,1 104 92 7,2 7,4 8,0 7,6 1 1,2 9,5 10,1 9 0 8,0 9,5 9,8 7,4 8,8 12,2 9! 1ЗЗ 12,0 24,0 19,3 8,4 8,9 9,6 18,3 7,6 8,9 9,6 24,5 7,0 19,8 55,9 12,7 6,8 8,1 9,4 1 1,8 6,8 9,4 1 0,3 1 2,2 7,2 9,3 24,5 9,0 7,6 13,2 9,5 23,0 8,3 10,0 18,1 10,0 9,0 7,5 10,2 9,1 9,7 7,8 8,8 7,3 10,3 106 95 76 108 6,9 9.2 8,2 11,0 56.0 27,1 9,7 11,2 56,0 27,4 76,9 15,0 8,2 7 1,8 9,0 10,6 1 1,2 7,2 7,5 10,0 6,8 1 6,4 7,4 9,2 неблагоприятном (близком к компланарному) взаимном расположении потребителя и НИСЗ ошибки навигационных определений возрастают.
Так, для рассматриваемого момента времени ошибки определения координат соответственно возрастают по месту до 100...1000 м, по высоте до 130 м. 276 4 8 5 7 6 ' б 7 6 8 6 9 6 10 6 !1 6 12 6 13 б 14 6 0' 7,4 9,3 20' 7,6 12,3 40' 8,2 10,6 60' 10,4 9,3 80' 6,5 7,2 100' 19,2 7,0 120' 7,6 10,6 140' 10,2 7,9 Г6О б',4 !О,'б 180' 7,8 10,2 200' 8,3 6,0 220' 7,6 6,2 240' 7,6 9,5 260' 8,4 10,2 280' 7,8 14,4 ЗОО" Т,З 320' 9,! 9,0 340* 8,4 6,8 9 8 8 7 7 7 7 7 7 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 б 6 7 б б 7 6 6 7 6 6 7 6 б 7 б 6 7 5 6 7 5 6 6 5 6 6 5 6 6 0 5 ГП )5 20 25 бг,н а) 0 1П )5 20 25 гП 05 4П ба,м 0,0 п,б 0,4 Рнс.
19.1. Распределение ошибок места (а), высоты (б) н поправки к ШВ потребнтеля (в) в системах ЗХ7Х8 н 3 6 12 0,2 07 20 25 10,75 40 45 б,ш и) Показанные в табл. 19.2 поля точностей достаточно сложно использовать для вынесения суждения о сравнении точностных свойств анализируемых конфигураций. Представим данные о точностных свойствах этих систем в виде интегральных распределений точностей. Из графиков на рис. !9.1 видно, что система из трех орбит с периодами 8 ч, по семь НИСЗ на орбите (ЗХ7Х8) точнее, чем система из трех 12-ч орбит по шесть НИСЗ на орбите (ЗХ6Х12).
Это объясняется, скорее, меньшим числом НИСЗ, чем изменением высоты орбиты. Уместно отметить, что, как следует из сравнения кривых на рис. 19.1, а и б, геоцентрическая высота по обеим системам определяется с меньшей точностью, чем место в плане. Обе сравниваемые системы имеют довольно обширные области ухудшенной точности. Для повышения точности навигационных определений во всех районах целесообразно увеличить число НИСЗ по сравнению с минимально необходимым.
Рассмотрим точностные свойства системы 3 Х 8 Х 12 [1391. Из интегральных кривых для распределения ГФ (143] (рис. 19.2) видно, что ГФ Г„'„измерения поверхностных координат с большой вероятностью не превышает 4 (р=99 ог''). )гак и ранее, пространственные координаты определяются по рассматриваемой системе с большими погрешностями, чем поверхностные, причем сушествен вклад погрешности определения высоты, которая примерно вдвое превышает погрешность места. Нередко в процессе навигационных определений П проводит обсервацию по четырем «наилучшим» НИСЗ системы «Навстар» 277 0,% 0,0 04 Д2 0 г 2 г 4 Г 00 00 70 00 00 40 37 20 20 2Д 40 40 40 1пи Таблица 193 Значения ГФ в системе из эллиптических и стационарных КНСЗ Таблица 19.4 Значения ГФ в системе нз эллиптических ННСЗ Рис. 192.
Интегральные кривые рас. пределения ГФ в системе «Навстар». Каждый НИСЗ виден под углом 5' над горизонтом Рис. 19.3. Распределение ГФ при определении пространственных координат при обсервациях по о!пимальной четверке НИСЗ «Навстар» [139, 140], таким, которые обеспечивают наименьшее значение суммарного ГФ Г, из всех возможных созвездий по четырем НИСЗ, составляемых из видимых НИСЗ. Не останавливаясь на способах выбора наилучшего созвездия (см. гл.
25), приведем интегральные кривые распределения ГФ при проведении обсерваций по четырем НИСЗ (рис. !9.3). Из рис. 19.2 и !9.3 следует, что обсервации по наиболее информативной (в данный момент времени) четверке НИСЗ не приводят к сушественной потере точности по сравнению со случаем, когда обсервация проводится по всем видимым НИСЗ. Среднеквадратическое значение ГФ Г,'ж при усреднении по времени и по поверхности земного шара при работе по «наилучшему» созвездию из четырех НИСЗ составляет 2,60. Соответствующие среднеквадратические значения ГФ Г',. и Г',„, характеризующие погрешности определения координат в горизонтальной плоскости и поправку к шкале времени, составляют 1,45 и около 1,20.
Если погрешность измерения (см. гл. !6) 3,2...13,1 м (1о), то ожидаемые оценки погрешностей определения пространственных координат 8,3...34,1 м, поверхностных координат 4,6...19,0 м, времени !3...32 нс. Все эти значения легко получить, умножая значение соответствуюшего ГФ на погрешность измерения. Рассмотренные примеры опенки точностных характеристик ССРНС относились к таким их структурам, которые обеспечивают глобальное навигационное обслуживание П. Наряду с этим в ряде практических приложений представляют интерес те структуры СРНС, которые обеспечивают навигационное обслуживание лишь в ограниченной области земного шара [48, !52],— так называемые региональные СРНС.
Эти системы могут строиться на базе либо стационарных, либо высокоэллиптических НИСЗ, либо их комбинации. 278 Примеры опенки точности региональных СРНС, опирающихся на сеть стационарных НИСЗ, приводились в гл. 18 при рассмотрении элементарных созвездий. Примеры систем, использующих высокоэллиптические НИСЗ, можно найти в [117, !941.
Здесь же рассмотрим систему на базе эллиптических НИСЗ !56! и двух стационарных НИСЗ Средние значения и СКО геометрического фактора Г,". в зонах. где наблюдатель имеет возможность определяться по 3.. 6 НИСЗ, приведены в табл. 19.3, данные которой дают представление об изменении точностных свойств системы с изменением видимого числа НИСЗ. Усреднение проведено как по времени, так и по всей поверхности с даннон кратностью покрытия. Чтобы иметь возможность сравнивать полученные характеристики.
приведем аналогичные данные для системы, состоящей из 16 НИСЗ на высокозллиптических орбитах (табл. 19,4). Данные табл. 19.3 и 19 4 показывают, что с увеличением числа наблюдаемых Н«1СЗ Точность навигационных определений сначала увеличивается резко, а затем весгьма медленно, так что едва ли целесообразно проводить навигационные определения цо всем видимым НИСЗ в зонах, где число их велико. Большое значение СКО Г...р от среднего значения прн малом числе видимых НИСЗ свидетель ствует о наличии в зоне действия системы областей, где точность навигационных определений резко падает. Наличие таких областей нежелательно, поэтому большое значение о, может характерцзовать качество выбранной структуры сети НИСЗ.
В частности, применительно к двум последним конфигурациям можно утверждать, что они неудачны. Специально вопрос о выборе сети НИСЗ системы по точно«гному критерию рассматривается в гл. 25 1йь4. ТОЧНОСТЬ ОЦЕНКИ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ Скорость по данным ССРНС можно определить, например, путем нахождения производной от соответствуюшей координаты по времени.
Однако точность этого способа невысокая, поэтому в ССРНС он не находит широкого применения. В этих системах принят способ оценки скорости, основанный на измерении доплеровского смешения несуших частот навигационных сигналов. Высокая точность определения составляюших скорости обеспечивается благодаря использованию диапазона СВЧ, что позволяет измерять радиальную скорость с погрешностями не более 1,5...6 см/с [139].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
