Бакулев П.А., Сосновский А.А. Радионавигационные системы (2005) (1151784), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Следует отметить, ~,~> ! ', зР, Вайс что при определении К(уг) рассчитывается ковариаци- о) онная матрипд, диагональные элементы которой ВРОР ол представляют собой дис- «УНР! персии погрешностей мГы!ьу! ЯР!Р-У оценки каждого компонен- лщ ва!Рс та вектора состояния х, что позволяет судить о качестве работы фильтра. Рнс.
4.23. Модели объе«та и измер«тельной Практически важной системы (а) н стру«тура«я схема оптимального особенностью фильтра измерителя РСДН (б) Калмана является рекуррентность алгоритмов, когда данные измерений включаются в последнюю оценку и отпадает необходимость хранения нх в памяти ЭВМ. Действительно, модель динамики объекта Ф(уй lг — 1) позволяет экстраполировать оценку состояния объекта, а модель измерительной системы Н(!!) — найти отклик системы на прогнозируемое со- 4 — 3!68 97 стояние объекта. Вычитая предсказанный результат измерения, т.е. оценку г(к[я-)), из истинного результата х(е), получают невязку измерения Й(к[к — 1), которая умножается на рассчитанную ЭВМ матрицу коэффициентов передачи К(/г), а результат складывается с х(я[я-1) для получения оценки х(к[к) .
Последняя хранится в памяти ЭВМ до следующего измерения. Затем цикл повторяется. Однако алгоритм требует хранения в памяти ЭВМ всех матрип, входящих в уравнения фильтра, для всех й = 1,2, .... Порядок этих матриц зависит от размерности и вектора состояния объекта. Применительно к РСДН уравнение состояния (4.9) распадается на несколько аналогичных ему по форме независимых уравнений, число которых равно числу оцениваемых компонентов навигационных данных. Эти уравнения описывают изменения каждого из указанных компонентов. В квазидальномерной системе оценке подлежат две координаты (например, широта ф и долгота Х) объекта и сдвиг временных шкал ОС и потребителя ЬТ. Соответствующий фильтр Каямана имеет три входа (и = 3 по числу ОС) и три выхода (<р, Х, Л7). В дальномерной и разностно-дальномерной РСДН достаточно оценки двух координат ф и Х.
При проведении измерений по двум парам ОС (и = 2) соответствующие фильтры имеют два входа и два выхода. При проектировании оптимальной аппаратуры потребителя следует иметь в виду, что запись входящих в уравнения матриц зависит от типа РСДН. 4.5. Точность фазовых РСДН В аппаратуре потребителей дальномерных РСДН, работающих на частоте 10,23 кГц, СКП измерения фазы составляет примерно 0,7' (0,002 2я), а разностно-дальномерных РСДН вЂ” около 3,6' на частоте 100 кГц. С учетом основного уравнения таких систем И' = [с(2яУе) ')Л<р в дальномерной системе СКП определения геометрического элемента 6' примерно равна бОм, а в разностно-дальномерной — 30м. Однако в реальных условиях погрешности определения линии положения возрастают до 1 — 2 и 0,1 — 0,3 км соответственно (меньшие значения отмечаются в дневное, а большие — в ночное время).
Кроме того, точность местоопределения зависит от взаимного расположения потребителя и опорных радиостанций (геометрический фактор). Основные источники погрешностей фазовых РСДН. Преобразован (см.п. 2.2.2) приводит к соотношению (4.!3) вв где о„оуи а„- среднеквадратические отклонения скорости распространения радиоволн с, несущей частоты Д и Ь<р. Погрешность а„зависит от уровня помех, динамических параметров потребителя и стабильности ФЧХ приемного тракта. Выражение (4.13) справедливо при точной синхронизации ОС и независимости возмущающих факторов. Непостоянство око ости асп о анения иоволн. Изменение проводимости н диэлекгрической проницаемости среды (почвы), над которой распространяется электромагнитная энергия, вызывает вариации скорости с, а следовательно, появление дополнительного фазового сдвига щ, и погрепнюстн о,.
На частоте 100 кГц значение ~р„достигает десятых долей градуса на километр трассы. Этот фазовый сдвиг рассчитывается заранее, соответствующие поправки Ь,(г) заносятся в память бортовой ЭВМ и учитывиотся при измерениях. Полному усграненню влияния данного фактора препягствуют случайные изменения скорости распространения, вызываемые вариациями параметров атмосферы по трассе распространения радиоволн. В мириаметровых фазовых системах имеет место непостоянство скорости распространения радиоволн в пространственном волноводе, образованном отражающим слоем ионосферы (Е или зЭ) и поверхностью Земли. Регулярные изменения высоты гг', этого волновода при переходе от дня к ночи или при смене времен года могут быть рассчитаны заранее.
Соответствующая поправка Ьз(г) вносится в память бортовой ЭВМ н учитывается при измерении фаз сигналов. Среднеквадратические значения Ь,(г) на частоте 10,2 кГц составляют 3 — 5мкс (11 — 13' фазового сдвига). К факторам, вызывающим случайные изменения фазы в мирнаметровом диапазоне, относятся хромосферные вспышки на Солнце, потоки метеоритов и т. д. Нестабильность эталонных гене ато ов. Расхождение частот ЬГ генераторов ЭГ опорной станции н ОГ аппаратуры потребителя (см. рис.
4.1) приводят к погрешности ад которая подлежит учету в дальномерных РСДН. Во вступительной части гл. 3 было показано, что в таких РСДН для получения высокой точности в АП требуются опорные генераторы с долговременной стабильностью не хуже 1О". Если применение таких генераторов невозможно в силу экономических или массогабаритных ограничений, следует использовать квазидальномерный или разностнодальномерный режим работы РСДН.
Применение дифференциальньзх систем дли повышения точности РСДН. Дифференциальные системы (см. п. 3.6) позволяют повысить точность в 5-6 раз по сравнению с обычными РСДН. В дифференциальных системах поправки Ь, и Ьь учитывающие особенности рас- 99 пространения радиоволн, измеряются на контрольной станции (КС) (рис. 4.24), расположенной в РНТ, и передаются в реальном времени потребителю (П). Основой дифференциального режима работы является большая плошадь зоны, в которой наблюдается сильная пространственно- временная корреляция погрешностей фазовых измерений на рабочих частотах РСДН.
Радиус Рнс. 4.24. Расположение г„зоны пРостРанственной коРРелЯЦин погРешэлсментов диффсренциаль- ностей по уровню 0,37 доходит до нескольких 'ю" РСДН тысяч километров, а интервал временной корреляции составляет несколько часов. .эффективность использования потребителем вычисленных на КС поправок наиболее высока вблизи КС. Следует иметь в виду, что преимущества дифференциального режима достигаются за счет уменьшения дальности действия системы до значения й,„< г Контрольные вонооеы 1. Каковы основные особенности фазовых РСДН? 2. В каких диапазонах радиоволн работают РСДН и почему? 3. На чем основан принцип действия фазового радиодальномера? 4. Что такое многозначность фазового дальномера и как ее избежать? 5.
От чего зависит патенциааьная точность фазового дальномера и что препятствует ее доствкению? 6. Опишите навигационный сигнал системы «Ошейа» и поясните причины выбора параметров этого сигнала. 7. Какое правило надо соблюдать при переходе с грубой на более точную дальномерную шкалу? 8. Каковы основные элсме>пы аппаратуры потребителя системы «Ощева» и какие функции они выполняют? 9. Как осуществляется поиск сигнала в аппаратуре «Ошейм>? Можно ли перевести бортовую аппаратуру системы «Ошейа» с разностно-дальномерного в дальномерный режим и что лля этого требуется?. 1О. Опишите навигационный сип>ал системы «Ьо>ап-С» и поясните причины выбора такого сигнала. ! 1.
Что такое характерная точка огибающей сигнала, как она формируется и для чего используется? 12. Как осуществляется поиск сигнала в аппаратуре «Ьогап-О>? 13. Можно ли перевести бортовую аппаратуру системы «Ьогапдб> с разпоспю-дальномерного в дальномерный режим и что для этого требуется? 14. Поясните принцип построения фильтра Калмана. 15. Перечислите основные источники погрешностей фазовых РСДН. Какими мерами снижают их влияние на точность системы? 100 Глава 5. АЗИМУТАЛЬНО- ДАЛЬНОМЕРНЫЕ РСБН 5.1. Общие сведения Радиасис~немаии бензелей навигации (РСБН) обычно называют позиционные РНС с дальностью действия Я„н„< й„,, где й„, — дальность прямой видимости, использующие наземные радиомаяки, выполняющие функции опорных станций и работающие в диапазоне дециметровых или метровых радиоволн.
Системы относятся к классу однопозиционных, что позволяет одной опорной станции обслуживать навигационной информацией все летательные аппараты (ЛА), находящиеся в зоне с радиусом до й„, от опорной станции, например, в прилегающей к аэродрому (приазродромной) зоне с высокой плотностью воздушного движения. Геометрическими элементами, определяемыми с помощью РСБН, являются азимута и дальность й (т.е. й',=а и йгз = Я). Поэтому рассматриваемые системы называют азимутальна-дальномерными (АД РСБН). Такая система содержит два независимых друг от друга канала: азимута и дальности (два независимых РНУ). Наиболее широкое применение получили отечественная система «РСБН-4Н(-8)» и стандартная зарубежная РСБН «ЧОК/0МЕ» (ЧОК— негу 'п)8п (гейаепсу огппкйгесбопа! гайо; ОМŠ— йзщпсе теазабпй еошргпепг).
Каналы дальности этих систем работают аналогично, но каналы азимута отличаются как принципом действия, так и несущими частотами. Поэтому отечественная и зарубежная системы несовместимы н требуют использования различной аппаратуры потребителя. К АД РСБН относятся и бортовые системы предупреждения столкновений ЛА в воздухе. Здесь функцию опорной станции выполняет аппаратура одного из ЛА, на котором вычисляются команды на расхождение конфликтующих ЛА. Отдельную группу РСБН составляют угломерные РНС, которые основаны на использовании наземных или бортовых угломерных РНУ (радиопеленгаторов или радиомаяков) и могут применяется в качестве резервного (вспомогательного) средства для грубого определения местоположения ЛА.
Эти системы рассматриваются в гл. б, Повышению точности угломерных РСБН препятствуют увеличение их погрешностей по мере удаления от опорных станций и существенное влияние отраженных от местных объектов сигналов. 101 Судить об эксплуатационных возможностях РСБН можно по их рабочим зонам (рис.
5.1). Рабочие зоны построены по приведенным в табл. 2.3 соотношениям при следующих исходных данных: СКП дальномерных РНУ ол, =о„, = 100 м; СКП угломерных РНУ е„=а„= 0,25'; допустимая СКП местоопределения о„„„= 200 м; длина базы Б = 31 км.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
