Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1151848), страница 101
Текст из файла (страница 101)
п.) Наряду с диспетчерскими системами данные от бортовой АП транспортного оредства все чаще используют в системах информационной поддержки работы водителя. В частности, в оборудование современных автомобилей все чаще включаются дисплеи, на которых могут отображаться текущее положение транспортного средства на карте, информация о ситуации на дорогах и другая информация, получаемая по радиовещательным каналам. Во многих странах начаты работы по применению спутниковых навигационных технологий на железнодорожном транспорте в целях повышения безопасности движения, оптимизации режимов ведения поезда, контроля местоположения и скорости поезда на электронной карте диспетчерского центра железной дороги, автоматической регистрации графика движения.
В состав программного обеспечения терминала машиниста таких систем входит база данных, содержащая информацию обо всех особенностях пути и маршрутное задание машиниста, например сведения о координатах границ блок-участков, данные о профиле пути, ограничения скорости на перегонах, координаты, названия и схемы станций, расстояния до мест ограничений и повышенного внимания. Комплексное использование данных приемника СРНС и информации базы данных позволяет осуществлять непрерывное и надежное сопровождение локомотива в условиях местности со сломсным рельефом, приводящим к потере радиовидимости НКА в таких местах, как туннели, ущелья и др. 523 8. Спутниковые радионавигационные системы 8,9.3.
Вторичные эталоны времени н частоты на основе АП СРНС Потребность в недорогих, компактных, автономных эталонах времени и частоты весьма велика в различных областях науки и техники, где требуется высокоточное измерение абсолютных и относительных временных интервалов: радиофизике, оптической и радиоастрономии, радиоинтерферометрии, ядерной физике, установках по исследованию кратковременных процессов, а также в различных технических системах и комплексах (системы электроснабжения, многопозиционные радиотехнические системы, полигонные комплексы траекторных измерений, системы связи со сложными сигналами, сети мобильной связи и т.
п.). Общепризнанно, что в настоящее время наиболее экономичное и изящное решение данной проблемы базируется на использовании сигналов СРНС. Кратковременная относительная нестабильность периода этих колебаний имеет порядок единиц пикосекунд (10 " с), а максимальная долговременная погрешность не превышает единиц микросекунд (подробнее об этом см. З 8.6). С учетом всех ошибок, связанных с формированием, излучением, распространением, приемом и обработкой сигналов, погрешность измерения временных интервалов с помощью стандартных радионавигационных приемников составляют десятки наносекунд.
В настоящее время ведущие отечественные и зарубежные фирмы приступили к выпуску специальных спутниковых приемников (ОРБ С1ос(с), предназначенных для точного измерения временных интервалов и синхронизации внешних устройств. Местный опорный генератор таких приемников с помощью схемы фазовой автоподстройки частоты синхронизируется сигналом СРНС. Благодаря применению в таких устройствах прецизионных кварцевых генераторов удается обеспечить высокие метрологические характеристики этого типа АП. Например, предел допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения опорной шкалы времени по сигналам СРНС в АП такого класса не превышает ~50 нс при условии точной топопривязки его антенны. При этом условии предел допускаемой абсолютной погрешности взаимной синхронизации шкал времени двух образцов АП обычно не превышает ~20 нс при работе по сигналам нескольких НКА и, соответственно, НО нс при приеме сигналов одного (общего) НКА.
Стоимость таких спутниковых синхронизаторов лежит в пределах 2...10 тыс. долларов США, что позволяет широко использовать их в Различных приложениях. В частности, широкое применение нашли прибоРы синхронизации сетей сотовой связи стандарта СРМА (18-95), пейджинговых сетей и т. п. [130]. Типичные характеристики стабильности частоты АП для синхронизации представлены в табл. 8.4. 524 842 Информационные технологии на основе СРНС Таблица 8.4 Наименование нормированной метрологической характеристики Интервал времени измерения 1с 1ч 12 ч Предел допускаемой среднеквадратичес- кой относительной погрешности формиро- вания частоты при работе от внутреннего ОГ, не более, с 1О и 4 10" !О" Предел допускаемой погрешности измере- ния относительного отклонения частоты внешнего ОГ не более с а4 !О " ~2 1О " я!О и 8.9.4.
Использование СРНС в геодезии н для мониторинга деформацин земной поверхности 525 Благодаря высокой точности, оперативности, независимости от погодных условий, отсутствию требований прямой видимости между определяемыми точками методы измерений с использованием фазы несущей сигналов СРНС находят все более широкое применение в инженерной геодезии, геодинамике и других областях техники, где требуется высокоточное оперативное определение взаимного положения и перемещений объектов или элементов их конструкций, а также в области контроля геометрии крупных инженерных сооружений. Новое поколение геодезической специализированной АП существенно отличается от предыдущих моделей приемников.
Основных отличий два: изменение архитектуры сигнальных процессоров и их ПО с целью минимизации влияния эффекта многолучевости, а также внедрение КТК- алгоритмов обработки фазовых измерений в качестве основных режимов работы навигационного процессора. В результате этого на практике стало возможно достижение следующих уровней погрешности относительного позиционирования антенн двух геодезических АП в реальном времени: — (1 + Е 2.10 ) см по координатам и (2 + Е 2 10 ) см по высоте 1 раз в секунду с задержкой в получении скорректированных измерений менее 0,4 с, где 2 — расстояние между АП; — (3 + Ь 2 10 ) см по координатам и (5 -> Е 2 10 ) см по высоте 5 раз в секунду с задержкой в получении скорректированных измерений менее 0,2 с.
В качестве примеров практического применения вышеуказанной АП можно указать: — контроль положения секций мостов при их монтаже; — контроль деформаций и положения ниток трубопроводов во время их укладки в траншею или на дно моря; 8. Спутниковые радионавигационные системы — мониторинг деформаций протяженных конструкций, например контроль прогиба мостов под нагрузкой. Другим характерным примером является мониторинг различных машин и механизмов, работающих в открытых карьерах. Обычно в районе карьера или горных разработок организуется локальная ДПС, передаюшая поправки к измерениям по фазе в реальном времени для реализации режима КТК.
В зависимости от технических требований к точности позиционирования того или иною механизма и типа используемой АП в режиме КТК достигаются погрешности ОИ от единиц сантиметров (при контроле положения ковша экскаватора относительно кузова грузовика) до метра (при контроле положения машин на территории карьера). Использование фазовых относительных измерений по сигналам НКА эффективно и в тех случаях, когда контролируемые перемешения не велики по размерам и происходят достаточно медленно, например геодинамическне деформации земной коры.
В последнем случае необходимо контролировать относительные перемещения менее 10 мм на больших расстояниях (как правило, более 100 км), поэтому обработку результатов первичных измерений проводят по большой выборке (записи в течение суток и более). В настояшее время ряд пунктов контроля по всей Земле обменивается такими данными в рамках Международной программы контроля тектонических разломов и плит 1117]. В указанных примерах использование радиоканала для передачи данных измерений в реальном времени необязательно и можно применять хорошо отработанные методы постобработки статических измерений по фазе сигналов НКА. 8.9.5. Комплексированные системы навигации Типичным примером систем, использующих данные СРНС совместно с данными, полученными от других источников, могут служить современные интегрированные навигационные комплексы воздушных и морских судов. До появления СРНС наиболее совершенными средствами навигации и определения пространственной ориентации мобильных объектов самых различных классов — от самолетов до подводных лодок — являлись гироскопические н инерциальные навигационные системы (ИНС).
Ряд несомненных достоинств таких систем, важнейшим из которых является их автономность (независимость от полей внешних источников), определяет необходимость их дальнейшего развития и применения совместно с АП СРНС. Совместное применение (комплексирование) АП СРНС и ИНС не только обеспечивает необходимое резервирование источников информации, но н позволяет значительно уменьшить итоговую погрешность измерений, 526 Контрольные вопросы поскольку физическая природа, а соответственно, корреляционные свойства погрешностей для этих систем существенно различаются.
Действительно, погрешности ИНС в основном связаны с внешними магнитными и гравитационными возмущениями, механическими характеристиками чувствительного элемента, потерями на трение и т. д. Как следствие, высокочастотная составляющая этих погрешностей невелика по сравнению с соответствующими погрешностями СРНС. Однако обусловленная накоплением систематических ошибок ннфранизкочастотная составляющих погрешностей ИНС (дрейф) с увеличением времени наблюдения нарастает, что приводит к необходимости систематической юстировки (переустановки) системы. Напротив, погрешности НВО СРНС характеризуются относительно более высоким уровнем высокочастотного шума, однако этот шум имеет нулевое среднее, и эффект накопления низкочастотной составляющей погрешностей в АП СРНС практически отсутствует.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
