Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1142025), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Для неподвижных приемников уменьшение влияния многолучевости на точность определения псевдо дальности может быть достигнуто за счет дополнительного сглаживания кодовых измерений фазовыми измерениями (7.5~ (см. и. 6.4.2.2). Отметим, что проблема многолучевости актуальна не только для систем спутниковой навигации, но и для систем мобильной связи и других радиотехнических систем, работающих в городских условиях. Поэтому по данной проблематике велись и продолжаются интенсивные исследования. 7.6.
Погрешности, вносимые навигационным приемником В навигационном приемнике сигналов НС на этапе первичной обработки формируются оценки псевдо дальности и псевдо скорости на базе следящих систем за задержкой огибающей и фазы (или частоты) сигнала. Следящие системы, обладая конечной полосой пропускания, вносят ошибки в оценки указанных параметров. В гл. б проведен анализ этих ошибок для различных режимов работы приемника и оптимальных алгоритмов обработки сигналов, из которого следует, что их величина существенно зависит от ряда факторов: отношения д,~ мощности сигнала на входе приемника к спектральной плотности внутреннего шума приемника; режима работы — когерентного или некогерентного, по сигналам стандартной или высокой точности, одночастотный или двухчастотный; алгоритмов обработки сигналов и информации; динамики движения потребителя и др.
При этом диапазон погрешностей оценивания псевдо дальности составляет 0,5...30 м, а псевдо скорости — 0,1...10 мlс. Данные погрешности обусловлены внутренним шумом приемника и динамикой движения потребителя. Кроме данных источников погрешностей в приемнике есть еще один источник погрешностей оценивания псевдо дальности и псевдо скорости — опорный генератор. Погрешности, обусловленные опорнъьи генератором приемника Как отмечалось в п. 2.4 опорному генератору присуща нестабильность частоты формируемого гармонического колебания.
При этом на характеристики следящих систем приемника оказывает влияние кратковременная нестабильность частоты. Нестабильность частоты ОГ приводит к нестабильности шкалы времени приемника [см. (2.4), (2.7)] и флуктуациям фазы ОГ (см. (2.3), 10-1026 289 Глава 7 2 ...(Х)= . (1). ~'оХ (7.55) Используя известное соотношение между спектральными плотностями процесса и его производной [формулы (7.54), (7.55)1, получаем ( ) цр() (7.56) 4, 2„,2 'о Для выпускаемых ОГ обычно ~о = 10 МГц, поэтому (7.56) можно представить в виде Ж = 7,79 10 '~5„„(1) . (7.57) Значение может меняться от 5„„(1) =10 ' ( — 70 ЙВс) (ГК99 фирмы «Марион») до 5„„(1) =10 'о (-100 ЙВс) (ГК89-ТС фирмы «Марион»), что соответствует Ж~ — — 7,79 10 '~ Гц и Ж =7,79 10 '~ Гц.
Принимая модель (7.54) для относительной нестабильности частоты, рассчитаем дополнительную ошибку в оценке псевдо дальности и псевдо скорости, которую вносит данная нестабильность. Так как данные ошибки малы относительно апертуры дискриминационных характеристик дискриминаторов задержки и фазы, можно использовать линеаризованные модели следящих систем. Кроме того, для простоты анализа будем рассматривать непрерывные варианты следящих систем.
290 (2.6)]. Спектральные характеристики флуктуаций фазы существенно зависят от типа используемого ОГ. Наиболее совершенные ОГ в области частот 1 ... 10 Гц характеризуются спаданием спектральной мощности фазовых шумов 40 дБ на декаду. Для таких ОГ относительная нестабильность частоты 6~ „(1) описывается формулой (6.221), которую для удобства приведем еще раз: "=М) (7.54) И1 Здесь ~, (1) — БГШ с односторонней спектральной плотностью У~, Гц. Для определения численного значения Ф~ обратимся к характеристикам фазовых шумов ОГ, приводимых в техническом паспорте. Как правило, приводится односторонняя спектральная плотность Я„„(~) циклической фазы в диапазоне частот 1...1000 Гц (см., например, табл. 6.4).
Полагая спадание спектральной мощности фазовых шумов 40 дБ на декаду, запишем 5„~(~)=5„~(1)/~, где Я„„(1) — значение спектральной плотности при 7 = 1 Гц. Тогда, используя (2.10), запишем Источники погрешностей и точность НВО Рассмотрим линеаризованную следящую систему за задержкой сигнала (6.103), в которой положим во входном воздействии отсутствует аддитивные шумы и динамическая составляющая изменения задержки, обусловленная взаимным перемещением НС и потребителя, а присутствует лишь составляющая, й'(~) обусловленная флуктуациями времени г', т.е. у(~) =~', где =А;,(~); М ои„описывается (7.54).
Следовательно, уравнения фильтрации задержки сигнала можно записать в виде дг ., Ю, — =й +К (г' — г), — '=К (~'-г). т н1 ~ н2 (7.58) Дисперсия флуктуационной ошибки оценки задержки г в установившемся режиме определяется выражением г У~ Но2 У. Р У вЂ” [с'). 2к 1. 1 2~„,~„ ~~(3 ) +1 К„,+К„,~~ (7.59) Так как в оптимальной следящей системе коэффициенты усиления связаны между собой выражением (6.102), а полоса пропускания следящей системы определяется формулой (6.105), то (7.59) можно представить в виде Ж~ (0,53) 0,0526%~ (7.60) 2~~(Фссз) (Фссз) 291 Рассматривая автономное слежение за задержкой сигнала с полосой пропускания ССЗ ф~сз =1 Гц (см.
рис. 6.24), из (7.60) при У =7,79 10 '9 Гц получаем ~Р, =0,2 нс (0,06 м), т.е. ошибка достаточно маленькая. Однако, если мы для повышения помехоустойчивости малоподвижного приемника выберем полосу пропускания ССЗ фс з — — 0,2 Гц (см. рис. 6.24), то ошибка, вносимая ОГ, будет составлять ~Р, = 2,24 нс (0,72 м), что уже сопоставимо с динамической и флуктуационной ошибками ССЗ. Еще большие проблемы возникают, если используется комплексный фильтр слежения за задержкой огибающей и доплеровской частотой сигнала (см. п. 6.3.6.5), поскольку в этом случае полоса пропускания следящей системы может быть еще в несколько раз быть меньше, что приведет к дальнейшему возрастанию ошибки (7.60). Рассмотрим влияние нестабильности ОГ на точность оценки доплеровского смещения частоты в ССЧ некогерентного приемника, полагая, что в ней используется сглаживающий фильтр в виде двух интеграторов с демпфированием.
При Глава 7 где 7"„, — частота несущего колебания (например, 1605 МГц). Запишем уравнения фильтрации доплеровского смещения частоты — = Г «.К„,(Т„,дг -Г), — =К„«)~ 6 7' ). (7.61) Дисперсия флуктуаций доплеровского смещения частоты ~,' в установив- шемся режиме определяется выражением ~Л~ ~ Л~;. 2 ~~(1а)) +задКП1+Кн2~ (7.62) Используя соотношения (6.102) между коэффициентами усиления и формулу (6.105) для полосы пропускания следящей системы, запишем (7.62) в виде 7'„' У~ 0,187 (7.63) Фссч Положим 7„=1,605 10 Гц, фСсч = 2 Гц (см. рис.
6.26), У~ = =7,73 )О 'е Гп, Тогда иа )7.63) получаем Ъ, =0,43 Гд )0,08 м)е). При сужении полосы пропускания ССЧ до ф~-сч = 0,2 Гц (например, при комплексировании с инерциальной системой навигации) ошибка, обусловленная нестабильностью ОГ, возрастает до уровня ~~, = 1,37 Гц (0,256 м/с), что сопостач вимо с флуктуационной ошибкой ССЧ. Рассчитаем ошибку, обусловленную нестабильностью ОГ, в схеме слежения за фазой сигнала когерентного приемника.
Линеаризованная ССФ описывается уравнениями (6.84). В качестве входного воздействия следует выбирать у Я = 2рг ~'„,~'. Поэтому представим (6.84) в виде — = а)+ Кн, (2л ~'„,г' — (а), — = Р+ К„~ (2п~„,1' — ф), с~4Р, . а)й аг Ю н 3 (2 Хнс 9') . (7.64) Запишем выражение для дисперсии флуктуационной ошибки по доплеровскому смещению частоты: 292 этом линеаризованная система фильтрации описывается теми же уравнениями (6.103), что и выше, однако в этом случае положим входное воздействие У(~) = 7„,о),„ Глава 7 Если не принимать специальных мер по снижению данных погрешностей, то нельзя ожидать высокой точности НВО.
Рассмотрим некоторые из мер, которые позволяют снизить погрешности определения псевдо дальности и псевдо скорости. Компенсация погрешностей бортовой шкалы времени Одной из существенных составляющих погрешностей определения псевдо дальности являются погрешности бортовой шкалы времени. Частичная компенсация данных погрешностей осуществляется в результате накопления статистических данных по флуктуациям бортового ОГ, которое осуществляется наземным сегментом контроля и управления.
В результате такой обработки формируются оценки следующих параметров: сдвига шкалы времени п-го НС относительно СШВ г„; относительного отклонения у„=(~„— ~„„)/~„„прогнозируемого значения несущей частоты г'„' и-го НС от номинального значения 7"„„этой частоты для того же НС. Значения параметров т„, у„передаются наземным комплексом управления по линии связи на борт НС, где они закладываются в навигационное сообщение (более подробно о навигационном сообщении см. п. 11.4).
Обновление данной информации производится каждые 15 мин, поэтому используют обозначения г„(г~), у„(к~), где ~~ — время внутри текущих суток по шкале 13ТС(ЯЛ)+03 ч 00 мин, к которому относятся передаваемые значения параметров. В приемнике поправка к БВШ может быть рассчитана в соответствии с формулой й„(к) = г„(т,)+ у„® (~ — Ю,) . (7.68) Отметим, что прогнозируемое значение частоты /'„дается с учетом гравитационного и релятивистского эффектов на момент времени ~ (см. п. 7.4). Кроме (7.68) в приемнике могут быть учтены поправки на релятивистские эффекты (7.49) и (7.53), при этом итоговая поправка к БШВ будет иметь вид ~~БШВ ~~ст + ~~е + ~~й ' (7.69) 294 Компенсация ионосферной погрешности Различают методы компенсации ионосферной погрешности для одночастотных приемников, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
