Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1151848), страница 90

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 90)

Спутниковые радионавигационные системы Я,. = (хы -х) +(уы -у) +(гы — г) +от„, 2 2 2 (8.2) 472 Местоположение потребителя, т. е. координаты х, у, г, определяют как координаты точки пересечения трех поверхностей положения, другими словами, трех сфер (см. рис. 8.7). Поэтому для реализации дальномерного метода необходимо измерить дальности (8.1) до трех НКА, т. е. 1 = 1, 2, 3. Таким образом, для дальномерного метода навигационная функция представРис.

8.7. Поверхности положения лля ляет собой систему из трех уравнедальномерного метода ний вида (8.1). Ввиду нелинейности такой системы уравнений возникает проблема неоднозначности определения координат потребителя, устраняемая с помощью известной потребителю дополнительной информации (априорные координаты потребителя, его радиальная скорость и т. д.). В выражении (8.1) неявно подразумевается, что все входящие в него величины относятся к одному н тому же моменту времени. Однако координаты НКА привязаны к бортовой ШВ, а потребитель измеряет задержку сигнала и определяет свои координаты в своей ШВ. Если шкалы времени НКА и потребителя идеально синхронизированы, то проблем не возникает.

При наличии расхождения те шкал времени возникает смещение ЬЯ = ст„ измеренной дальности относительно истинной и точность определения местоположения потребителя падает, поэтому недостатком метода является необходимость очень точной привязки шкал времени НКА и потребителя. Уменьшить влияние этого фактора можно, установив у потребителя высоко- стабильный эталон времени (частоты) и периодически проводя его калибровку по бортовой ШВ. Однако применение в АП дорогостоящих высоко- стабильных эталонов времени экономически не оправдано, а проблема создания относительно дешевых высокостабильных эталонов времени (частоты) в настоящее время не решена, поэтому более широко применяют псевдодальномерный метод. 17севдодальномерный метод. Под псевдодальностью от йго НКА до потребителя понимают измеренную дальность Р, этого НКА, отличаюшуюся от истинной дальности я~ на неизвестную, но постоянную за время определения навигационных параметров величину ЬЯ.

Таким образом, псевдо- дальность до 1-го НКА можно описать формулой 8.4. Методы измерения навигаиионныя параметров Рис. 8.8. Принцип псевдодальномериых измерений при определении положения на плоскости где т„— смещение временной шкалы потребителя относительно системного времени. В псевдодальномерных методах, основанных на измерениях псевдо- дальностей„ в качестве навигационного параметра выступает Я,. Поверхностью положения по-прежнему является сфера с центром в точке центра масс НКА, но радиус этой сферы отличается на неизвестную величину Ы (см.

рис. 8.8). Измерение псевдодальностей до трех НКА приводит к системе трех уравнений с четырьмя неизвестными х, у, г, Ы. В решении этой системы уравнений возникает неопределенный параметр Ы, и для устранения возникшей неопределенности необходимо провести дополнительное измерение, т. е.

измерить псевдодальность до четвертого спутника. Полученная таким образом система четырех уравнений имеет точное решение, и, следовательно, местоположение потребителя при измерениях псевдодальностей определяется как точка пересечения четырех поверхностей положения. Именно необходимость нахождения в зоне видимости четырех НКА в значительной степени определяет структуру и параметры орбитальной группировки НКА.

Псевдодальномерный метод не накладывает жестких ограничений на значение погрешности ЬЯ = ст„(погрешности временной шкалы) и позволяет одновременно с определением местоположения вычислять отклонение шкалы времени потребителя. 473 8. Спутниковые радионавигационные аистины Разностно-дальномерный метод.

Метод основан на измерении разности дальностей от потребителя до одного или нескольких НКА. По своей сути этот метод аналогичен псевдодальномерному, так как его целесообразно использовать только при наличии в дальномерных измерениях неизвестных сдвигов ЬЯ, т. е. когда фактически проводятся измерения псевдодальностей. Разностно-дальномерный метод использует три разности гьл„- = и, -и, до четырех НКА, так как при постоянстве Ы за время навигационных определений разности псевдодальностей равны разностям истинных дальностей, для определения которых требуется лишь три независимых уравнения. Навигационным параметром является дЯ„.. Поверхности положения в разностно-дальномерном методе определяются из условия ЬЯ» ы сопз1 и представляют собой поверхности двухполостного гиперболоида вращения, фокусами которого являются координаты опорных точек 1 и 1 (центров масс 1-го и у'-го НКА).

Расстояние между этими опорными точками называют базой измерительной системы. Если расстояния от опорных точек (НКА) до потребителя велики по сравнению с размерами базы, то гиперболоид вращения в окрестности точки потребителя практически совпадает со своей асимптотой — конусом, вершина которого расположена в середине базы. Точность определения координат потребителя разностно-дальномерным методом не отличается от точности определения псевдодальномерным методом 1115, 1161. Недостатком разностно-дальномерного метода является то, что в нем не может быть измерено смещение ЬЯ, а следовательно, и смещение шкалы времени потребителя.

Радиально-скоростной (доплеровский) метод. Метод основан на измерении трех радиальных скоростей перемещения потребителя относительно трех НКА. Физической основой радиально-скоростного метода является зависимость радиальной скорости точки относительно НКА от координат и относительной скорости НКА, Дифференцируя (8.1) по времени, получаем Я, = ~(хы — х)(хы — х) + (Уа — У)(Уы — У) + (зы е)(гы ~)1 г ' 1ы1,2,3. (8.3) Здесь компоненты ((~;, — й),(1ы — 17),(=о — 5)) характеризуют вектор относительной скорости; Я, — дальности до 1-го НКА.

Из соотношения (8.3) следует, что для определения компонент (х, у, 51 вектора скорости потребителя необходимо знать векторы координат 474 8.4. Методы измерения наеигаиионных параметров (х„, уы, гы) и скорости (хы, уы, гы) трех НКА, а также координаты потребителя (х,у,г). Последние можно получить, если измерить радиальные скорости л, в течение некоторого времени Ы, а затем вычислить интеграл ч я, = (зк.(1 у71 = ц(1+а)-й(1), ь где 12 = 1! + Ж. В результате интегрирования определяются «новые эквивалентные» измерения Фн соответствующие разностно-дальномерному методу с той лишь разницей, что разности дальностей формируются для одного и того же НКА, но в различные моменты времени.

Действительно„если за время Ь1 перемещением потребителя можно пренебречь, то из (8.4) следует Ж =((хы(1+А1)-х)'+(Уы(1+А1)-У) +(еы(1+А1)-е)'~ ' -~(хи (') - х)'+(Уы (') — У)'+(еы (1) - е)') (8.5) Отсюда видно, что, зная координаты трех НКА в моменты времени 1 и 1 + Л и проведя измерения Уи можно определить координаты точки потребителя. Недостатком данного метода измерения координат потребителя является невозможность нх проведения в реальном масшгабе времени.

Кроме того, в средневысотных СРНС реализация радиально-скоростного метода затруднена ввиду медленного изменения радиальной скорости, что приводит к малым значениям разностей Ф; в (8.4). Это обусловило применение данного метода в таких СРНС только для определения составляющих скорости потребителя. Другой возможностью получения информации о координатах (х, у, г) является использование радиально-скоростного метода совместно с одним из описанных выше вариантов дальномерного метода. Недостатком радиально-скоростного метода прн определении скорости потребителя является необходимость наличия высокостабильного эталона частоты, так как любая нестабильность частоты приводит к неконтролируемому изменению доплеровского смещения частоты, а следовательно, к дополнительным ошибкам измерения составляющих скорости потребителя.

Псевдорадиально-скоростной мепюд. Псевдорадиально-скоростной (псевдодоплеровский) метод позволяет определять вектор скорости потребителя в присутствии неизвестного смещения частоты сигнала, например ввиду нестабильности эталона частоты. При наличии такою смещения ЬЯ, выражение для радиальной скорости можно представить в виде двух слагаемых: 475 В.

Спутниковые радионавигационные системы К,. = Я,. + Ь/1, = [(ха — х)(х„— х)+(у„— у)(уы — у)+(г„— г)(г„— г)]/К, +Ьйп (8.6) По своей сущности метод аналогичен псевдодальномерному методу определении координат потребителя. Для нахождения вектора скорости потребителя [х, у,й] и поправки ЬЯ,. = ХАРД,, необходимо провести измерения по четырем НКА и решить систему четырех уравнений вида (8.6).

Для ее решения потребуются знания дальностей К, и координат (х, у, г) потребителя. Эта информация может быть получена, например, из псевдодальномерных измерений (8.2). Разностно-радиально-скоростной метод. Сущность данного метода заключается в определении трех разностей ЛК„.. = Я, — Я двух радиальных скоростей НКА. При этом разности можно вычислять относительно одного или относительно различных НКА. По существу, при вычислении разностей могут использоваться и псевдорадиальные скорости Я,, так как при таком вычитании компенсируется неизвестное смещение ЬЯ; (в предположении, что это смещение одинаково для различных спутников). Навигационные параметры Ж~, = [(хы — х)(хы -х) + (уы — у)(уы — у) + (г„— г)(гы — г))/Я,— — [ (х,. — х)(х,, — х)+ (у„.

Характеристики

Список файлов книги