Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1151848), страница 98
Текст из файла (страница 98)
Если антенно-фидерная система имеет жесткую конструкцию, обеспечивающую ее неизменность в процессе работы, то калибровку целесообразно провести до начала работы, при этом полученные в результате калибровки параметры запоминаются как константы, используемые при решении системы уравнений (8.18). Если же в процессе работы возможны изменения каких-либо параметров, то они включаются в систему как неизвестные и определяются многократно. Очевидно, что в последнем случае необходимо в течение всего сеанса иметь возможность привлекать измерения по избьпочным НКА.
Возможен также комбинированный вариант, когда результаты начальной калибровки уточняются по каждому новому НКА, включаемому в рабочее созвездие. Очевидно, что если некоторые параметры антенной системы, например длины баз, известны, то они могут быть использованы в качестве начальных условий процедуры устранения неоднозначности, что упрощает калибровку. 8.8.5. Факторы, ограничивающие точность угломерной АП СРНС Как следует из формулы (8.17), теоретически угловая чувствительность интерферометра неограниченно возрастает при увеличении базы 1 На практике точность угломерной АП определяется рядом факторов, поэтому ее зависимость от длины базы имеет более сложный характер.
В частности, существенными являются нарушения фазовой структуры сигнала, возникающие в случаях, когда сигнал в точке приема является суперпозицией колебаний, приходящих непосредственно от НКА, и колебаний, переотраженных близлежащими объектами (многолучевое распространение). Кроме того, на точность измерений влияет зависимость положения фазового центра приемных антенн от угла падения и частоты сигнала (последняя проявляет- 510 8.8. Угломерная навигационная аппаратура ся при навигационно-временных определениях по сигналам СРНС ГЛОНАСС, использующей частотное разделение), а также аппаратно алгоритмический шум фазометрического тракта приемника, который зависит от качества аппаратуры, особенностей динамики объекта и способов ее учета в используемых алгоритмах сглаживания.
Оценочные значения указанных и некоторых других составляющих погрешности измерения углов при длине базы интерферометра порядка 2 м приведены в табл. 8,2 11231. Таблица 8.2 Типичные значения составляющих погрешности измерения углов по сигналам СРНС Источник погрешности СКО, угл. мнн 1. Шумовая погрешность фазометра (прн полосе дискриминатора, соответствующей ускорению 28) 2. Изменение положения фазового центра 3. Многолучевое распространение 4. Погрешность вычисления координат НКА и потребителя 5.Ионос е наян опас е ная е акция 1...10 0,5...5 0,5...5 менее 0,015 менее 0,015 Таблица 8.3 Зависимость погрешности угловых измерений от длины базовой линии ннтерферометра 511 Заметим, что интерферометрический метод по своей сути является дифференциальным, поэтому атмосферная погрешность, обусловленная неопределенностью задержки сигналов в атмосфере, не влияет на точность угловых измерений, поскольку при размерах базы в пределах 100 м она оказывается полностью коррелированной для всех антенн.
Результаты отечественных и зарубежных исследований позволяют сделать вывод, что зависимость флуктуационной составляющей погрешности угловых измерений от базы достаточно близка к теоретической (линейной) при длине базы в пределах 10 м. В табл. 8.3 приведен пример такой зависимости для АП ТАМБ Чесгог (см.
ниже) 1124). 8. Снутниковые радионавигационные системы Дальнейшее увеличение базы при классической схеме, когда сигналы всех антенн передаются по кабелям в общий приемник, по-вндимому, нецелесообразно из-за роста влияния таких факторов, как многолучевое распространение, потери в кабелях, нестабильность их электрической длины и т. п. Более рациональным в этом случае является метод «третьих разностей», когда каждая антенна снабжается своим комплектом АП, в которой определякпся вторые разности фаз сигналов, принимаемых от всех спутников, а затем в центральном процессоре вычисляются третьи разности фаз, что позволяет устранить ошибку, возникающую от расхождения опорных генераторов приемников (см.
п. 8.7.4). В работе 1126] приводятся данные о том, что в ходе экспериментов на гидрографическом судне при максимальной длине базы порядка 30 м СКО угловых измерений по методу «третьих разностей» составило несколько десятков угловых секунд.
Тот же порядок погрешностей получен в ходе испытаний (на самолете) построенной по классической схеме аппаратуры типа ЗПР фирмы Аз)з1есЬ (США) прн длине базы, равной 40 м [127]. Я.Я,б. Особенности реализации угломерной АП Рассмотрим два примера серийной угломерной АП, реализующей рассмотренные принципы измерения пространственной ориентации объектов. Аппаратура ТАХЯ Уес1ог, разработанная фирмой ТйшЫе (США) в начале 90-х годов, представляет собой шестиканальный четырехантенный интерферометр, работающий по сигналам С/А-кода СРНС ОРЯ 1125].
Структурная схема приемника ТАХЯ Чес1ог приведена на рис. 8.15. Как следует из рисунка, каждая нз четырех антенн интерферометра: шав1ег (ведущая) и три з1ате (ведомых) — поочередно (с частотой 1 кГц) подключается с помощью мультиплексора ко входу приемника. Сигнал с выхода мультиплексора после переноса на видеочастоту и аналого-цифрового преобразования проходит на процессор первичной обработки.
В аппаратуре ТАХЗ Уес1ог использован косвенный метод измерения разности фаз, состоящий в следующем. При подключении к входу мультиплексора ведущей антенны в процессоре первичной обработки через демультиплексор и фильтр канала слежения за фазой замыкается кольцо обратной связи. На выходе коррелятора формируется сигнал рассогласования, пропорциональный разности фаз сигналов на выходах ведущей антенны и опорного синтезатора. Сигнал рассогласования является управляющим для подстройки синтезатора, который, таким образом, запоминает фазу сигнала, принимаемого ведущей антенной во время ее подключения ко входу приемника.
512 Навигационный процессор Мультиплексор Аз 128Б 512Б ОЗУ ППЗУ Аз Ам Сигнальная шина Блок питания ЯГ-422 ЯЯ-422 З,б Кбит/с Зе,4 Конт/с Рис. 8.15. Структурная схема угломерной АП ТАНЯ Уесгог Радиочастотный преобразователь с АЦП Процессор первичной обработки первого канала Специальный процессор для решения задач ориентации Специальный процессор для решения задач маршрутной ориентации Шина многопроцессорной связи 8. Спутниковые радионавигационные системы При подключении других антенн система работает как измеритель разностей фаз, сравнивая фазу принимаемого сигнала и фазу опорного сигнала с выхода синтезатора.
Отказ от прямого измерения разности фаз сигналов ведущей и ведомых антенн снижает точность фазовых измерений из-за влияния нестабильности частоты синтезатора, а также ошибок слежения. Однако такое решение позволяет упростить схему и устранить ошибки, связанные с различием фазовых характеристик трактов усиления высокой частоты. Дальнейшая обработка, включающая выделение служебной информации, вычисление координат спутников, решение навигационных задач определения положения„скорости и ориентации объекта, выполняется двумя блоками: навигационным процессором и специальным процессором определения ориентации (Ап!щи Ргосеззог).
Процесс первоначальной калибровки, основанный на учете собственного движения НКА, при полном отсутствии априорной информации об абсолютном и относительном расположении антенн в пространстве занимает 8...10 ч. Если потребителю известны приближенные значения углов азимута, крена, тангажа и координат, а также конфигурация антенного поля и длина фидеров, то они могут быть введены в АП, что уменьшит размерность пространства возможных решений и, как следствие„ускорит калибровку, После проведения калибровки, недостающие параметры конфигурации системы запоминаются и в дальнейшем используются для составления уравнений связи при разрешении неоднозначности. Как следует из табл. 8.2, погрешность угловых измерений АП ТАН8 Ъ'ес!ог при базе длиной 2 м составляет около ! 0 угл.
мин (СКО). Аппаратура МРК-11. Российская угломерная АП МРК-!1, разработанная в 1995 †19 гг., представляет собой трехантенный интерферометр, рассчитанный на прием сигналов СРНС ГЛОНАСС и ОР8. Возможность работы по сигналам двух СРНС увеличивает число одновременно наблюдаемых НКА, что позволяет применять алгоритмы, использующие измерения по избыточным НКА. Кроме того, повышается надежность измерений в условиях ограниченной радиовидимости НКА. Структурная схема АП МРК-11 приведена на рис. 8.1б.
Особенностью построения данной АП является использование принципа кодового разделения сигналов НКА, поступающих с выходов трех антенн. После объединения этих сигналов в сумматоре вся их дальнейшая обработка осуществляется единым радиотрактом, что позволяет исключить систематические погрешности, обусловленные неидентичностью приемных каналов. При этом преобразование сигналов на первую ПЧ и их суммирование проводится в выносном блоке, конструктивно объединенном с антенной платформой, что позволяет использовать для передачи сигналов в приемовычислительный 5!4 В.В. Угломерная навигационная аннаранзура Антенная система Р2 РЗ Радиотракт П реобразование частоты и усиление суммарного сигнала Синтезатор частот Тактовый сигвал дискретизации АЦП Блок цифровой обработки Канал обработки сигнала НКА! Согласованная фильтрация сигналов А1, А2, АЗ Демодулятор кодов Р; Навигационный алгоритм Рис.
8.16. Структурная схема угломерной АП МРК-11 515 Суммарный сигнал на ПЧ Выборка суммарного сигнала Обработка А! Обработка А2 Формирователь модулнрущщей ПСП Тактовый игнал ПСП Обработка АЗ ! ! ! ! ! 8. Спутниковые радионавигаиионные системы блок один общий фидер. Вся последующая обработка: разделение литерных частот НКА ГЛОНАСС, свертка ПСП, поиск и сопровождение сигналов НКА по частоте и фазе — проводится в цифровой части АП.
Производительность тракта цифровой обработки обеспечивает возможность одновременных измерений РНП по сигналам девяти НКА. Для разрешения начальной фазовой неоднозначности в МРК-11 применен комбинированный метод, использующий избыточные измерения не менее чем по четырем НКА, причем учитывается их собственное движение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
