Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1151848), страница 96
Текст из файла (страница 96)
В соотношении (8.12) кроме координат потребителей П| и Пз неизвестными являются значения 8(т ) и Лт„+Лт „-Ат — Ат „, одинаковые для всех первых разностей Для измерений по НКА СРНС ОРЗ исключить значения расхождения начальных фаз и разностей задержек и уходов можно с помошью вычисления вторых разностей, т. е. вычитанием первой разности по любому НКА из всех остальных. Для СРНС ГЛОНАСС необходимо учитывать различие несуших частот сигналов НКА, т. е. в общем случае вторые разности псевдодоплеровскнх фаз можно записать в виде 501 8.
Спутниковые радионавигационные системы л,, (т) -2г„, 2(т) Я„»(т) — л„»(т) ~2А» =.22 ' -А 2 / с с — (~; — »»)(Лт„— Лтзи ь Ь~ -» Лт„о„)+ »2ЛМ2, (8.13) где 'БАЛЛ~ = Ага, — ЛМ» — вторая разность параметров фазовой неодно- цицг(тыт2) = ЧЛ я(22) — ЧЛ „(т,) = ~пи( 2) п»2( 2) ч ~п»(т2) ~п»»(т2) -Л с Яп,(т,)-Я„,(т,) 12,»(т~) 4,»М с (8.15) В формуле (8.15) неизвеспыми являются координаты потребителей П1 и П2. Следовательно, погрешности, определяемые расхождением фаз и частот генераторов потребителей и НКА, оказываются скомпенсированными.
Вместе с тем, число полученных таким образом измерений в четыре раза меньше первоначального числа разностей фаз. Отметим, что аналогичный результат при том же общем количестве измерений может быть получен, если включить неизвестные частотные и фазовые разности в число параметров, определяемых при решении уравнения соответствующей размерности. В настоящее время сушествуют и другие методы разрешения неоднозначности (см. 8 8.8). Основными источниками погрешностей определения компонент базовой линии являются (121) погрешности измерения относительной задержки сигналов, нестабильность генераторов, нескомпенсированные остаточные погрешности, обусловленные ионосферной и тропосферной рефракциями; погрешности, обусловленные неточностью знания положения НКА, Вклад случайных и систематических компонент этих погрешностей в формирование погрешностей определения длины базовой линии характеризуется данными, представленными в табл.
8.1. 502 значности. В работе 1128) предложен алгоритм оценки величины Ат„+ Ат и— — Лт . — Лт „по измерениям псевдодальности, поэтому можно считать, что вторые разности фаз являются функцией только координат потребителей и параметров фазовой неоднозначности. Неоднозначность фазовых измерений можно исключить, сформировав третьи разности, используя вторые разности, относящиеся к разным моментам времени, при условии непрерывности слежения приемниками за сигналами НКА между этими моментами времени: 8.8. Угломерная навигационная аппаратура Таблица 8.1 Влияние различных источников иа точность отиоеительнык определений Погрешность определения Источник погрешностей компонент б азовой линии, см СКО систематическая 02...05 Изме ение азовой заде жки иа инте вале 4 с Относительная нестабильность гене ато а НКА 0,3 0,3 15 15 Т пос е иая е акция после калиб овки Ионос е иая е акция после калиб овки Неточность знания положения НКА В наземных приложениях методы ОИ используются, в основном, для определения положения пунктов с погрешностью менее 0,1 м (СКО) в интересах создания геодезических сетей различного назначения.
Достигаемая при этом точность слежения за фазой несущей на уровне единиц миллиметров позволяет проводить измерения базовых линий до 1000 км с точностью на уровне нескольких единиц сантиметров. В настоящее время применяют два основных класса методов ОИ: статические, при которых относительное положение АП в процессе измерений остается неизменным, и кинематические, допускающие возможность изменения этого положения 112Г). Фундаментальным правилом кинематических методов является то, что все АП в этом режиме должны непрерывно сопровождать не менее четырех общих НКА в течение всего сеанса, в том числе во время передвижений. До недавнего времени высокоточные геодезические измерения, требующие использования сложных алгоритмов для обработки больших массивов данных, выполнялись в режиме постобработки.
Наиболее современным и перспективным из кинематических методов ОИ является режим измерений и обработки их результатов в реальном времени КТК (от англ. Кеа1 Типе К)пещабс). Особенностями этого режима являются наличие радиоканала для передачи результатов первичных измерений по дальномерному коду и фазе несущей на пункт обработки со скоростью не менее 4,8 кбит/с и использование специальных алгоритмов обработки, обеспечивающих разрешение фазовой неоднозначности за минимальное время (не более 5 с). 8.8. Угломерная навигационная аппаратура За время, прошедшее с момента создания СРНС второго поколения, сфера их применения постоянно расширялась, и сегодня они используются для решения целого ряда прикладных задач, которые на этапе создания 503 8, Спутниковые радионавигационные системы СРНС не ставились.
Одним из ярких примеров такого рода приложений стали построенные по принципу фазового интерферометра навигационные приемники, позволяющие практически мгновенно фиксировать не только местоположение и скорость объекта, но и значения углов, определяющих его ориентацию в пространстве. Далее излагаются основные принципы построения и функционирования угломерной АП и описаны некоторые варианты ее практической реализации.
8.8.1. Параметры угловой ориентации объектов Задача определения угловой ориентации некоторого объекта с помощью сигналов СРНС обычно рассматривается в следующей постановке. Пусть с объектом жестко связана прямоугольная система координат, которая далее именуется объектовой (на практике часто в качестве осей объектовой системы рассматриваются строительные оси объекта). Тогда пространственное положение объекта полностью определяется углами ориентации осей объектовой системы координат, относительно осей топоцентрической системы координат, начало которой совпадает с началом координат объектовой системы. (Существует несколько вариантов определения топоцентрической системы координат; ниже предполагается, что ось х, направлена на север (по истинному меридиану), ось у, — вверх по местной вертикали, а ось г, дополняет систему до правой системы координат и направлена на восток по горизонтали.) Наиболее часто ориентация объектовой системы координат относительно топоцентрической системы координат описывается с помощью направляющих косинусов или углов Эйлера.
Если использовать направляющие косинусы, ориентация одной системы относительно другой описывается ортогональной матрицей, элементами которой являются девять значений направляющих косинусов осей объектовой системы. Достоинство этого варианта — максимальная простота перехода из одной системы в другую. Недостаток такого описания состоит в том, что между элементами этой матрицы имеются дополнительные связи, учет которых затрудняет обработку измерений.
Описание ориентации с помощью углов Эйлера от этого недостатка свободно, поскольку указанные углы независимы и могут рассматриваться по отдельности. Это достоинство вполне окупает некоторое усложнение выражений„описывающих связь между системами координат. В настоящее время в технике используется несколько вариантов названий углов Эйлера: в морской навигации ориентацию корпуса корабля описывают углами крена, дифферента и азимута; в аэронавигации используются понятия крена, тангажа (эквивалент дифферента) и курсового угла 504 8.8. Угломерная навигационная ааяарамура (азимута); в артиллерии и смежных областях угол поворота объекта относи тельно поперечной оси называют углом места (возвышения) и т. д.
Ниже для описания конечного результата определения пространственной ориентации объекта используются углы Эйлера в топоцентрической системе координат: крен, тангаж, азимут. Однако при рассмотрении алгоритмов определения пространственной ориентации предпочтение отдается описанию с помощью направляющих косинусов как менее громоздкому, 8.8.2.
Принцип определения угловой ориентации объектов по сигналам СРНС Общий принцип определения угловой ориентации объекта по сигналам СРНС состоит в следующем. Пусть по результатам стандартного сеанса местоопределения рассчитаны геоцентрические координаты фазового центра антенны АП хе, уе, го, а из эфемеридной информации известны координаты 1-го НКА х,ь у„, еа. Этой информации достаточно для того, чтобы рассчитать в геоценглрической системе координат направляющие косинусы линии визирования 1-го НКА через фазовый центр антенны АП: ха хО. ~?, (8.16) 505 Здесь Я; — дальность от объекта до йго НКА (см. формулу (8.1)). Затем необходимо радиотехническим способом (подробнее об этом см.
далее) измерить углы между осями объектовой системы и направлением на этот же НКА, т. е. получить значения направляющих косинусов линии визирования НКА в объектовой системе. Однако определить однозначно углы Эйлера объектовой системы координат относительно геоцентрической системы координат по данным визирования только одного НКА невозможно, поскольку остается еще одна степень свободы: возможность поворота объектовой системы вокруг линии визирования НКА. Для однозначного определения углов пространственной ориентации объектовой системы необходимо пронес~и описанные расчеты и измерения не менее чем по двум НКА. Значения направляющих косинусов двух неколлинеарных векторов (линий визирования НКА), рассчитанные по результатам навигационного сеанса в геоцентрической и измеренные радиотехническим методом в объектовой системах координат, полностью определяют углы Эйлера для перехода от одной системы координат к другой. Затем полученные углы ориентации в геоцентрической системе можно пересчитать для топоцентрической системы и в ней определить интересующие нас углы ориентации объекта: азимут, крен и тангаж.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
