Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Подвижные потребители широко используют инерциальные навигационные системы плат- форменного и бесплатформенного типа, гиро- н магнитные компасы, датчики воздушной скорости, датчики пройденного пути, лаги, барометрические и радиотехнические высотомеры, доплеровские измерители скорости и другие средства. Как НРНС, так и упомянутые навигационные средства могут использоваться в комплексе с СРНС. Первое направление комплексирования связано с устранением с помощью СРНС систематических погрешностей НРНС и начальной привязки инерциальных н автономных средств.
Применительно к НРНС речь идет о дифференциальном режиме, позволяющем уменьшить систематические погрешности, главным образом зависящие от условий распространения радиоволн н в некоторых случаях — от погрешности взаимной синхронизации наземных станций. В зоне действия НРНС в точке с известными координатами размещается опорный пункт дифференциальной подсистемы (ОПДПС). Этот пункт принимает сигналы НРНС, измеряет радионавигационные параметры, сравнивает их с эталонными значениями, вычисляет поправки и по линии связи передает их в рабочую зону подсистемы потребителям для учета в приемоиндикаторах.
Погрешность определения координат ОПДПС является одной из основных при оценке точности дифференциального режима. Поэтому целесообразно для привязки ОПДПС по координатам применить высокоточную СРНС. Потребители, снабженные бортовой аппаратурой СРНС и НРНС, могут реализовать квазидифференцнальный (иначе именуемый автодифференцнальный) режим работы, заключающийся в том, что в некоторой точке определяются координаты потребителя по высокоточной СРНС, а по НРНС одновременно измеряются навигационные параметры и вычисляются поправки в этой точке на условия распространения радиоволн для НРНС. Далее потребитель может пользоваться этими поправками на некотором удалении от места обсервации в течение некоторого времени, пока поправки не состарятся.
Координаты потребителя, измеренные СРНС, могут также быть исходными для работы НРНС в дальномерном режиме. Примером может служить совместное использование СРНС «Навстар» (или дифференциальной СРНС «Навстар», см. гл. 20) с НРНС «Геолок» [180]. Система «Геолок» состоит из нескольких (двух и более) станций, излучающих в диапазоне частот 1,6...2,3 МГц шумоподобные навигационные сигналы, представляющие собой фазоманипулированные псевдо- 369 случайные последовательности. Сигналы формируются из колебаний, создаваемых опорными генераторами с относительной нестабильностью 1О "за сутки. Такими же опорными генераторами снабжены потребители системы.
Станции системы могут работать без взаимной привязки колебаний. Потребитель системы в точке с известными координатами измеряет начальные фазы сигналов, излучаемых каждой станцией, относительно шкалы своего опорного генератора, запоминает их и далее в движении использует результаты измерения дальностей для вычисления собственных координат. Координаты начальной точки определяются по СРНС «Навстар» (или по дифференциальной СРНС «Навстар») . Координаты потребителя, измеренные СРНС, можно использовать также для привязки и корректировки в пути инерциальных и автономных навигационных средств. Второе направление комплексирования связано с созданием комбинированных систем, в которых спутники и наземные станции образуют единую сеть опорных радионавигационных точек. Такие комбинированные системы' позволяют расширить рабочие зоны существующих наземных систем и оптимизировать их геометрию.
Точностные характеристики одного из возможных вариантов подобного совместного использования двух наземных станций и одного стационарного НИСЗ анализируются в $26.2. Третьим направлением комплексирования является совместная обработка результатов навигационных измерений, выполненных датчиками СРНС и другой навигационной системы. Датчики работают независимо и не влияют друг на друга. Комплексирование осуществляется на уровне вторичной обработки информации.
Один из возможных вариантов построения такой аппаратуры состоит в объединении данных о скорости П, измеряемой по сигналам НРНС, и данных о месте, получаемых по СРНС. Это направление комплексной обработки отражено в $26.3 на примере навигационных определений судна по данным низкоорбитной СРНС «Транзит» и НРНС «Омега». Четвертое направление комгиексирования — создание измерителей радионавигационных параметров, использующих информацию от других радионавигационных средств в процессе первичной ее обработки.
Имеется в виду, в частности, введение в контур системы слежения за задержкой сигнала (см. гл. 8) данных об относительной скорости П вЂ” НИСЗ, формируемых на основании данных об эфемеридах НИСЗ, координатах и векторе скорости потребителя, полученных от инерциальной (ИНС) или от другой навигационной системы, что позволяет сузить полосу пропускания измерительной системы и увеличить ее помехозащищенность. Этот способ был упомянут в $8.6 и рассматривается в $26А. ЗТО Перечисленные направления комплексирования основаны на совместной обработке навигационной информации, полученной от комплексируемых систем, и поэтому их следует отнести к категории информационных. Существует еще одно направление комплексирования — функционально-техническое.
Подразумевается создание аппаратуры, в которой одни и те же антенны, радиоканалы, устройства обработки сигналов, средства отображения используются в интересах разных радиотехнических систем. Примером такого комплексирования является проект создания системы 1СН!А (!п1ейгеа(ег) Сспппшгйсабоп )х)ач(Ка()оп 1с1еп(111са1(оп Ач)оп)сз), которая на борту самолета объединяет системы связи, спутниковой и наземной навигации и опознавания [196].
Трудности создания ее определяются в основном конструкторско-технологическими вопросами, рассмотрение которых представляет собой отдельную проблему. 2Б.2. КОМБИНИРОВАННАЯ РАЗНОСТНО-ДАЛЬНОМЕРНАЯ РНС, СОСТОЯЩАЯ ИЗ НАЗЕМНЫХ СТАНЦИЙ И СТАЦИОНАРНОГО НИСЗ бгвв = 19 — 5! — )Тз а„— !Ч вЂ” В!, рв =!9~, (26.1) где Вз — радиус Земли; А,  — векторы положения точек сопря- жения станций А', В', ад,д, ав, — центральные углы между точ- ками сопряжения А, В и соответствующими станциями А', В', 8 — вектор положения НИСЗ.
371 Для построения комбинированной навигационной системы, в которой наземные станции и НИСЗ образуют единую сеть опорных РНТ, можно использовать НИСЗ с любым периодом обращения. Однако наибольший интерес представляют стационарные НИСЗ, включение которых в состав системы позволит для определения координат места П по результатам измерения РНП рассчитывать на применение и в комбинированной системе так же, как и в наземной, навигационных карт с заранее нанесенными линиями положения. Пусть П, геоцентрическая высота которого известна, измеряет две разности расстояний до трех РНТ, две из которых — наземные станции А, В, а третья — НИСЗ 5.
Трасса сигнала от наземной станции до приподнятого над Землей П следует криволинейно вдоль земной поверхности до точки, из которой виден П (точка сопряжения), а затем по прямой. Трасса распространения сигнала от НИСЗ до П представляет собой прямую линию. Вектор местоположения П при сделанных выше предположениях определяется из следующих соотношений: '~глв = )Тз алл+ !9 Д~ озава 1Ч вЂ” В~ Точность определения координат места в такой системе зависит от погрешностей измерения РНП ббглн, 6Лгзв, от погрешностей априорного знания положения опорных РНТ 6А, 6В, 65 и геоцентрической высоты бро и от расположения П относительно наземных станций и НИСЗ. Решение линеаризованной системы уравнений (2б,1) для составляющих погрешности места в проекциях на оси топоцентрической системы координат имеет вид бй= С 'бй+ С ' Абй, ' (262) где бс) = (6Ч 6Ч, банг), бК = )ббг 6Лг бр (, 60'= !6А'бв'65'1, дотла дбглв двглв дд„ даган дагзв даган С= Сзв дд до дд 0 0 1 ~ С„Ал С.„А, О О Сад Ав Сзв Аз 0 0 0 А (г = А, В, 5) — операторы преобразования погрешностей априорного знания координат РНТ в топоцентрическую систему координат.
Если векторы 6К и 60 -- случайные величины, распределенные по многомерному закону с нулевыми математическими ожиданиями и матрицами моментов второго порядка % и Ка, то точность системы полностью характеризуется корреляционной матрицей К,=С %(С ) +С АКнА(С ). (26.3) Уравнение (26.3) дано в общей форме записи, пригодной для оценки точности разностно-дальномерного метода навигационных определений при наличии трех наземных станций, трех спутниковых и их комбинаций. При этом А, В, Ь в наземном варианте— векторы положения точек сопряжения, в спутниковом — векторы положения НИСЗ. Оценим влияние погрешностей знания координат НИСЗ, которые характеризуются среднеквадратическими погрешностями по высоте о„вдоль орбиты о~ и перпендикулярно плоскости орбиты о„на точность определения координат места П: / 3 2 ом = "т о, + ох (26.
4) 372 в комбинированной системе. Из (26.3) следует, что погрешность оценки координат места зависит от значения и направления вектора погрешности координат НИСЗ. Минимальная среднеквадратическая погрешность ом м =0 имеет место, если вектор погрешности знания координат ИСЗ 65 перпендикулярен вектору (и — Ь), при этом точность определения координат места практически не зависит от погрешности местоположения НИСЗ. 1:, Следует отметить, что этот вывод основан на выражении (26.3), 1 которое представляет собой линеаризованную зависимость и справедливо при достаточно малых погрешностях знания координат НИСЗ о,« !и — 5!. Максимальная погрешность определения ! места П может быть получена из (26.3), если положить 6$/!6$|=-~-(с( — Ь)/!в — 51. При этом о„,„=Г, в„оз, где Гз,„— эквивалентный геометрический фактор, характеризующий максимальное влияние погрешностей знания координат НИСЗ на точность определения места П.
Линии равных значений Гв„м„для комбинированной системы, состоящей из двух сверхдлинноволновых наземных станций А', В' и стационарного НИСЗ 5, показаны на рис. 26.!. Здесь и в дальнейшем при построении рабочих зон системы предполагается, что сигналы наземных станций принимаются на удалениях от 1000 до 1О 000 км. Сигналы НИСЗ принимаются в зоне, ограниченной линией прямой видимости при угле возвышения 5'. Если погрешность знания координат НИСЗ совпадает с одним из направлений по высоте, вдоль орбиты или перпендикулярно плоскости орбиты, то выражение для среднеквадратической погрешности определения координат места запишем в виде о„ = =Гмин г=г, 1, т. Значение Г„ мало отличается от Г,,„ так как в рабочей зоне системы !(с! — Ь)/(й — Ь! 6$,/!65,)(-1 Таким образом, из трех составляющих, характеризующих точность знания координат НИСЗ, наибольшее влияние на точность определения координат места П оказывают погрешности НИСЗ по высоте.
Рнс. 26.!. Линии равных значений Рнс. 26.2. Линии равных значеннй геометрического фактора !ГФ) Г.„,„ГФ Гв, комбинированной РНС комбинированной РНС Рнс. 26.3. Линии равных значений Рнс. 26А. Линии равных значений ГФ ГФ Г„комйнннраванной РНС Го наземной РНС Для оценки влияния погрешностей измерения разности дальностей и погрешности знания геоцентрической высоты П на точность навигационных определений почожим в выражении (26 3) соответственно о,„дв —— аа,зв —— аз, о, =0 или оа,да — — о„зв — — О, тогда формула (26.4) без учета погрешностей НИСЗ запишется в виде ом = Ген ом, ом = Г,,о.м где Гз, и Ä— ГФ, характеризующие влияние погрешностей измерения РЙ1Т и геоцентрической высоты потребителя на точность определения места (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
