Власов И.Б. Глобальные навигационные спутниковые системы (2008) (1151863), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Результирующая остаточная погрешность при этом составит 33 см (СКО), что позволит с учетом геометрического фактора и погрешностей многолучевого распространения получить для области 500х500 км точность определения координат потребителя порядка 1...2 м (СКО). ! О.2.В..Локальные дифференциальные подсистемы на основе псевдоспутников и ретрансляторов сигналов ОКА При необходимости существенно повысить качество НВО в относительно небольшой локальной зоне наряду с традиционными могут использовюъся локальные ДПС на основе так называемых 156 псевдоспутников (Раева!11е). В настоящее время под этим термином понимается комплекс технических средств, располагаемьш в эталонной точке на земной поверхности и обеспечивающий реализацию двух основных функций: ° функции собственно псевдоспутника, т.
е. формирование и излучение дальномерных сигналов, структура и несущая частота которых аналогичны сигналам НКА; функции ККС, т. е. формирование КИ и ее передачу потребителю. Включение в состав рабочего созвездия бортовой АП псевдо- спутника, наблюдаемого под углами места, близкими к нулю, позволяет приблизить значение геометрического фактора к минимально возможному. Одновременно улучшаются и другие качества навигационных определений: повьппается их надежность, целостность и достоверность. Измерения по навигационному сигналу псевдо- спутника происходят при большом (из-за малой дальности) отношении сигнал/шум, что повышает нх точность. Кроме того, для передачи КИ с псевдоспутника не нужен дополнительный канал связи, поскольку эта информация может быть включена в состав навигационного сообщения, передаваемого потребителю. Наконец, сам псевдоспутннк, качество работы которого легко контролировать, может играть роль локального средства контроля при оценке работоспособности бортовой АП.
Еще одним перспективным вариантом обеспечения высокоточной навигации в локальном районе, в том числе в случае отсутствия возможности одновременного наблюдения, необходимого для трехмерных НВО числа НКА (не менее четырех), являются системы, использующие принцип ретрансляции (переизлучения) сигналов НКА. Основным элементом такой системы является специальное устройство — ретранслятор, осуществляющий прием сигналов СРНС, их преобразование и излучение с полным или частичным сохранением информации, содержащейся в сигналах НКА. Поэтому ретранслятор, координаты которого известны с высокой точностью, может играть роль псевдоспутника.
Сеть таких ретрансляторов позволяет дополнять (или даже в значительной степени заменять) в локальной зоне орбитальную группировку НКА, что весьма важно в условиях ограниченной радиовидимости, например в горных условиях (рис. 10.7). При этом стоимость, вес и габаритные размеры комплекта аппаратуры ретранслятора в сотни раз меньше, чем для псевдоспутника. 157 Рис 10.7.
НВО с испольюванием ретрансляторов Кроме того, на основании результатов НВО, выполненных по ретранслированным сигналам, можно при известных координатах ретранслятора рассчитать дифференциальные поправки непосредственно в самой АП и таким образом повысить точность НВО по сигналам НКА СРНС. Контрольные вопросы 1. Основной принцип дифференциальных методов. На чем он основан? 2. Чем отличается постановка задач относительных измерений и дифференциальной коррекции? 3. В чем суть разностной обработки? Какой эффект достигается в результате вычисления первых, вторых и треп их разностей? 4. В чем различие между статическими, кинематнческими и 01 г методами разрешения фазовой неоднозначности? 5.
Какие возможности для разрешения фазояой неоднозначности дают избыточные измерения? Позволяют ли они найти точное значение параметра неоднозначности? б В чем состоят переборные и беспереборные алгоритмы разрешения фазовой неоднозначности? 7. Бюджет погрешностей относительных измерений. 8. Принцип дифференциальной коррекции. Обобщенная структура ДПС. 158 9. Какие задачи решаются на ККС? 10. Какие виды дифференциальных поправок могут передаваться потребителю? 11. Особенности локальных ДДС.
12. Особенности региональных ДПС. 13. Особенности ШДПС. 14. Основные идеи, заявленные в проект российской СДКМ. 15. Особенности ЛДПС иа базе псевдоспутников и ретрансляторов сигналов НКА. 11. КОМПЛЕКСИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ НАВИГАЦИИ Типичным примером систем, использующих данные СРНС совместно с данными, полученными от других источников, могут служить современные интегрированные ннерциально-спутниковые навигационные системы (ИСНС). До появления СРНС наиболее совершенными средствами навигации и определения пространственной ориентации мобильных объектов самых различных классов — от самолетов до подводных лодок — являлись гироскопические и 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 и позволяет значительно уменьшить итоговую погрешность измерений, 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 инфранизкочасготная составляющих погрешностей ИНС (дрейф) с увеличением времени наблщдеиия 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.
Достоинства и недостатки СРНС и ИНС приведены в табл. 11.1 [2]. Таким образом, совместная обработка результатов измерений ИНС и АП СРНС позволяет реализовать высокоточную «бездрейфовую» систему 160 Таблица 11 1 Характеристики СРНС н ИНС навигации и пространственной ориентации объектов, в которой мпювенная погрешность почти полностью определяется ИНС, а долговременная— АП СРНС.
Такая ИСНС обладает рядом существенных достоинств по сравнению с ИНС и СРНС по отдельности: высокой точностью определения координат, компонент вектора скорости, угловой ориентации и угловой скорости; непрерывностью навигационных определений; повышенным темпом выдачи данных, повышенной надежностью. Отметим, что комплексирование ИНС с АП СРНС позволяет существенно снизить требования к долговременной погрешности ИНС, следовательно, и ее стоимость, которая в значительной степени определяется именно величиной дрейфа. В зависимости от организации алгоритмов совместной фильтрации измерений ИНС и СРНС вьщеляют следующие схемы комплексирования (21: глубокоинтверированную (Йеер ш1едга~ед), тесносвязанную (11й)з11у сопр1ед), слабосвязанную (1оозе1у сопр!еб) и разомкнутую (ппсопр1ед).
Кратко рассмотрим основные особенности этих схем. 11.1. Оптимальная (гдубокоинтег рированиая) ИСНС Теоретической основой синтеза оптимальной структуры ИСНС является одно из направлений теории оптимальной фильтрации, получившее название комплексной фильтрации (комплексирование измерителей). Задача такого синтеза в самом общем виде формулируется следующим образом. Пусть Х~ — относящийся к моменту г~ вектор состояния, включающий координаты потребителя, составляющие его вектора скорости и ускорения, углы ориентации и !61 угловые скорости.
Инерциальньй датчик измеряет часть из компонент вектора Ха (обычно составляющие векторов ускорения и угловой скорости)„другие компоненты измеряются с помощью СРНС. Двя простоты будем считать, что измерения обеих систем синхронизированы, при этом измерения СРНС подверптуты аналого-цифровому преобразованию. При заданной модели динамики изменения вектора Ха задача оптимальною синтеза комплексной системы фильтрации сводится к поиску наилучшей (например, по критерию минимума дисперсии ошибки фильтрации) оценки вектора Ха.
Решение этой задачи приводит к схеме оптимальной ИСНС, изображенной на рис. 11.1. ИСНС !;" !,' !' !) !,' !и !,' !', Рис. 11.1. Схема оптимальной ИСНС (вариант 1) Из анализа рисунка следует, что собственно АП СРНС в этом случае включает в себя только радиочастотный блок и АЦП, вся дальнейшая обработка ведется в интегрированной системе совместно с измерениями ИНС. Известно [21, что вместо наблюдений на выходе АП СРНС Усрнс(Га ~ .) Дла полУчениЯ оптимальной оЦенки Ха может использоваться достаточная статистика Укорра аУСВНС(та-Ки~~(Ха-Лт«~3с-Ьз) где Я(ха к;,~а й;) — вектоР опоРных сигналов.
последнее выРажение соответствует векторному коррелятору, т. е. схема оптимальной ИСНС может быть приведена к виду, изображенному на рис. 11.2. 162 ИСИС1 АИ СРНС,' Рис. 11.2. Схема оптимальной ИСНС (вариант 2) Отличие этой схемы от предыдущей в том, что операция корреляционной обработки сигналов СРНС выполняется соответствующим блоком, отнесенным к АП. Если в схеме, изображенной на рис, 11.2, отключить выход ИНС, то оставшаяся часть реализует одноэтапную обработку НС, описанную в разд. 7. Иными словамн, данная схема предусматривает комплексную обработку измерений ИНС и АП СРНС с одноэтапной обработкой, при этом в ней отсутствуют отдельные каналы СРНС и ИНС, независимо формирующие оценки ВС потребителя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
