Власов И.Б. Глобальные навигационные спутниковые системы (2008) (1151863), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Соответственно возрастает необходимое число независимых измеРений. Псевдодальномерный метод не накладывает жестких ограничений на значение погрешности ШВП, поскольку позволяет одновременно с определением местоположения вычислять эту погрешность и при неогяюдимости скорректировать ее. 3.1.3. 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 применять только при наличии в дальномерных измерениях неизвестных сдвигов оЯ, т.
е. когда фактически проводятся измерения псевдо- дальностей. Разностно-дальномерный метод использует три разности ЛЯ;- = Я; — Я до четырех НКА, которые не содержат величину бЯ. Последняя, как и в псевдодальномерном методе, считается одинаковой для всех НКА и постоянной за время навигационных определений. Очевидно, что при этом допущении разности псевдодаяьностей равны разностям истинных дальностей, для определения которых требуется лишь три независимых уравнения. Навигационным параметром является ЛЯг. й' Поверхности положения в разностно-дальномерном методе определяются из условия ЛЯй =сопя1 и представляют собой поверхности двухполостного гиперболоида вращения, фокусами которого ~вдаются координаты опорных точек ~ и3'(центров масс )-го и3-го НКА) (см.
разд. 2). 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 находится в середине базы. В литературе показано, что разностно-дальномерный и псевдолальномерный методы обеспечивают одинаковую точность определения координат потребителя [7]. Недостатком разностно-дальномерного метода является то, что в рамках этого метода нельзя измерить смещение оЯ, а следовательно, невозможна корректировка ШВП.
31 3.2. Методы, основанные на измерении доплеровского сдвига 3.2.1. Радиально-скоростной метод Метод основан на измерении трех радиальных скоростей ил = М,. перемещения потребителя относительно трех НКА. Физической основой радиально-скоростного метода является зависимость радиальной скорости точки относительно НКА от координат и относительно скорости НКА. Дифференцируя уравнение (3.1) по времени, получаем В,.
= ~(х„— х)(хга — х) + (Угя — У)(У, — У) + (г; — г)(гм — х)1/В, (3,3) Здесь компоненты 1(хы — х), (Угя — У), (хы — й)1 хаРактеРизУют вектор относительной скорости; 11, — относительные координаты потребителя. Из соотношения (3.3) следуст, что для определения компонент (х,у,х1 вектора скорости необходимо знать: ° векторы координат ~х„,у„-,г,Д трех (1 = 1, 2, 3) НКА; ° их скорости (х >,уы,х Д; ° координаты потребителя (х, у, г1. Координаты НКА и их производные известны из эфемеридной информации. Координаты потребителя, в принципе, можно получить, если применить интегральный доплеровский метод (см.
раза. 2), т. с. измерить радиальные скорости 11; в течение некоторого времени Л~, а затем вычислить интеграл г+Ы Л,. = ~ 11;(с)сй=й,(г+Аг)-11,(г). Недостатком этого метода измерения, как упоминалось в раза. 2, является невозможность определения координат потребителя в реальном масштабе времени. В ГНСС этот недостаток особенно ощутим, поскольку из-за большой высоты орбиты НКА градиент радиальной скорости мал, поэтому для достоверного измерения разности Л, необходимо длительное наблюдение. Поэтому в ГНСС доплеровские методы применяются только для определения составляющих скорости потребителя, а для получения информации о координатах (х,у,г1 используется один из описанных выше вариантов дальномерного метода Кроме того, при определении скорости потребителя радиально- скоростным методом любая нестабильность частоты его опорного 32 енератора приводит к неконтролируемому изменению доплеровс„ого смещения частоты, а следовательно, к дополнительным ошиб„ам измерения составляющих скорости потребителя.
Иными словами, этот метод так жс, как и дальномерный, предполагает наличие в аппаратуре потребителя прецизионного стандарта частоты (времени). Поэтому на практике применяется модификация этого метода, описанная ниже. 3.2.2. Псевдорадиально-скоростной метод Псевдорадиально-скоростной (псевдодонлсровский) метод позволяет опрелелять вектор скорости потребителя в присутствии неизвестного смещения частоты сигнала, например из-за нестабильности эталона частоты. При наличии такого смещения М; выражение для радиальной скорости можно представить в виде двух слагаемых: Л,-=А,.
+М,.=[(х„-х)(х„— й)+(у„.— у)(у„.— у)+ + (г; — г)(гм — йЦ/Л'; + Мн (3.5) По своей сущности метод алогичен пссвдодальномерному методу определенна координат потребителя. Для нахождения вектора скорости потребителя «х,у,я] н поправки М, = Х Лрд, необходимо провести измерения по четырем НКА и решить систему четырех уравнений вида (3.5). Для ее решения необходимо знать дальность л, и координаты «х,у,л] потребителя. Эта информация может быть получена из псевдодальномерных измерений (3.2).
3.2.3. Разностно-радиально-скоростной метод Сущность этого метода заключается в определении разностей Айй = и; — й, радиальных скоростей НКА. Измерения необходимо провести не менее, чем по трем парам НКА. При этом один и тот же НКА может входить в одну, две или три пары, т.
е. минимально необходимое для однозначных измерений число НКА остается Равным четырем. По существу, при вычислении разностей могут использоваться и псевдорадиальные скорости А„так как при ~~ком вычитании компенсируется неизвестное смещение М, (в "Редлоложении, что это смешение одинаковое для различных спутников) Навигационные параметры М, = «(х„— х)(хы — х)+ (уы -у)(ум — у)+ (гы — яйся„— й)]/Я,— -[(хч — х)(хс — х)+(у, — у)(у, — у).т(л„— з)(л,. — й)]/2(3. 33 Поверхности положения представляют собой поверхности тела вращения, фокусами которого являются координаты центров масс 1'-го и)-го НКА. Так жс, как и для «дальномерных» методов, точность определения составляющих вектора скорости в разностно-радиально-скоростном методе совпадает с точностью определения тех жс составляющих в псевдорадиально-скоростном методе.
Достоинством разностно-раднально-скоростного метода является его нечувствительность к нестабильностям эталонов частоты и другим неконтролируемым смещениям частоты, а его недостатком— невозможность оценки нестабильности эталонов частоты. 3.3. Комбинированные методы Помимо перечисленных основных методов определения компонент вектора потребителя существуют комбинированные методы, использующие кроме АП ГНСС дополнительные измерители координат, имеющиеся у потребителя.
Так, в дальномерном методе при наличии у потребителя измерителя высоты л можно вместо измерений трех дальностей до НКА ограничиться измерением двух дальностей. В этом случае навигационная функция будет включать два уравнения вида (3.1), а третье уравнение составляется по результатам измерения высотомера: Из+и) =х +у +' * где Яз — радиус Земли. Комплексирование спутниковой навигационной аппаратуры с датчиками информации, использующими другие физические принципы, является одним из быстроразвивающихся направлений развития средств навигации.
Некоторые варианты построения комплексирования навигационной аппаратуры рассмотрены в разд. 11. Другой аспект использования комбинированных методов заключается в замене совокупности одновременных измерений на комбинацию одновременных и последовательных измерений или на совокупность только последовательных измерений, например определение координат потребителя разностно-скоростным методом (3.5).
В качестве другого примера можно привести псевдодальномерный метод, который можно реализовать, заменив четыре одновременных измерения по четырем НКА на два последовательных измерения по двум НКА или на четыре последовательных измерений до одного НКА. Однако такая замена возможна только при ус- 34 „вии, что за время получения измерений допустимо пренебречь изменение координат потребителя пренебрежимо мало, т. с. для неподвижных или низкодииамнчных объектов. Аналогичные комбинации возможны и для других методов.
Контрольные вопросы 1 В чем состоит дальномерный метод определения координат по сигналам НКА? Какое допущение относительно БШВ и ШВП лежит в основе дальномерного метода? з. Какой вид имеет поверхность положения прн дальномерных измерениях? З Какое минимальное число НКА необходимо наблкпать для одномоментного трехмерного местоопределения дальномерным методом? Являются ли результаты местоопределения однозначными? 4. Какое допущение относительно шкал времени НКА и потребителя лежит в основе псевдодальномерного метода НВО? Какой внд имеет поверхвость положении при псевдодальномерных измерениях? 5. Какое минимальное число НКА необходимо наблюдать для одномоментного трехмерного местоопределения псевдодальномерным методом? Изменится ли это число при работе по совмещенному (~ ЛОНАСС+ОРБ) созвеалню? 6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
