Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1151865), страница 109
Текст из файла (страница 109)
Приводимые ниже результаты соответствуют следующим исходным данным: временной интервал дискретной обработки Т~= 1 мс (соответствует времени накопления сигнала в корреляторах НАП СРНС); число спутников, сигналы которых используются для решения навигационной задачи, 10; величина геометрического фактора РООР = 1,48; высота полета 2000 м, продольная скорость 250 м/с, поперечное ускорение 45 м/с2; отношение сигнал/шум а,/„, = 40 дБГц; среднеквадратическая погрешность измерений акселерометров сг, =0,006 м/с2; среднеквадратическая погрешность измерения псевдо дальности ~т„, = б м; среднеквадратическая погрешность измерения псевдо скорости о.„, =1 м/с; среднеквадратическое значение формирующего шума в модели динамики — о;, =З,б 10 ' рад/с; среднеквадратическое значение флуктуаций частоты опорного генератора, пересчитанное к флуктуациям скорости, ~т = 0,0014 м/с.
В качестве критерия точности оценки координат потребителя принимаются сферические ошибки оценок (СФО) по координатам 674 Интегрированные инерциально-спутниковые навигаиионные системы и скорости потребителя ~сф к На рис. 17.12 приведена зависимость СФО по оценке координат для интегрированной ИНС/СРНС системы. График отражает только флуктуационную и динамическую составляющие погрешности координат. Систематические погрешности определения координат в СРНС (см. гл. 7) не учитываются.
ЯСФХ М 10 10 20 30 40 60 1 с Рис. 17.12. СФО по оценке координат в слабосвязанном алгоритме Из рисунка видно, что СФО имеет порядок 3-х метров, что практически согласуется с величиной шумовой ошибки в автономной НАП с некогерентной обработкой сигналов. Отметим, что систематические погрешности координат в СРНС оказываются много больше, но не могут быть скомпенсированы за счет ИНС из-за аналогичного низкочастотного характера. Таким образом, комплексирование с ИНС оказывается малоэффективным средством повышения точности координатных определений, что подтверждается множеством других публикаций. На рис. 17.13 а, б приведены зависимости СФО по оценке скорости потребителя для интегрированной и автономной некогерентной НАП соответственно.
Регулярная составляющая СФО оценки скорости в интегрированной системе 0,29, а в автономной 0,33 м/с. Среднеквадратические значения СФО соответственно равны 0,06 и 0,12 м/с. Из приведенных зависимостей следует, что в некогерентной ИСНС достигается повышение точности оценки скорости — в 1,5...2 раза. По ряду публикаций, например [17.31, известно, что аналогичные когерентные алгоритмы 675 Глава 17 обеспечивают повышение точности оценивания скорости в 8...10 раз. Таким образом, более предпочтительным режимом приема сигналов в ИСНС является когерентный. ссфг, м/с зв " с,~с,м/с з.з ' 0.5 ~о зо'с о 1о ю зо 4о зо'' 1о зо зо а) б) Рис.
17.13. СФО по оценке скорости в комплексной (а) и автономной (б) НАП при некогерентной обработке сигналов. Комплексирование на вторичном уровне позволяет повысить не только точность оценивания координат и скорости, но и точность оценивания угловых координат. Для примера на рис. 17.14, а, б приведены зависимости ошибок определения угловой ориентации в автономной БИНС типа МЕМЯ и в ИСНС. ссф,..ля ыин 4000 сс,~,, мл мин оо 1о оо зо аз зо ~о оо ' с оо /, с 1о а) б) Рис. 17.14. СФО оценки угловых координат в БИНС (а) и ИСНС ® 676 Дальнейшее повышение точности оценивания угловых координат возможно при использовании тесносвязанной схемы ИСНС (см. п.
17.2.1). Это достигается за счет применения более полных моделей ошибок ИНС, включающих ошибки Интегрированные инерциально-спутниковые навигационные системы параметров ориентации и ошибки их производных. На рис. 17.15 приведены соответствующие зависимости ошибок оценивания углов ориентации, полученные в результате моделирования алгоритма, описанного в п. 17.2.2 117.29]. 86 06 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 1,с Рнс. 17.15. СФО оценки угловых координат в тесносвязанной ИСНС В [17.23] разработаны и реализованы в виде программного обеспечения оригинальные алгоритмы оценивания погрешностей углов ориентации БИНС, точность определения которых, полученная в результате летных испытаний, составила 1' (1о) для углов крена и тангажа и 10' (1ст) для угла курса, что согласуются с результатами 117.3].
Высокая точность определения параметров ориентации продемонстрирована в 117.20], где СКО ошибок углов ориентации составило 2'...4' в зависимости от вида использованной информации (позиционная, позиционно-скоростная). На рис. 17.16 а), б) приведены зависимости ошибок углов ориентации и результаты калибровки гироскопов, опубликованные в 117.23]. 0.10 о.о о со .а1О оз о аю «ю аю аю 1аю о аю «ю аю аю 1аю Нао (оос1 Воо1оос~ а) б) Рис. 17.16. СКО оценки угловых координат в глубокоинтегрированной ИСНС 677 Глава 17 17.3.2.
'Точность интегрированных инерциально-спутниковых систем навигации в автономном режиме Результатом высокой точности определения параметров модели ошибок ИНС является возможность сохранения высокоточной навигации в течение длительных интервалов времени при затенении сигналов НС, воздействии преднамеренных помех с уровнем выше порогового и т.п. На рис. 17.17 а, б представлены результаты работы слабосвязанного алгоритма ИСНС, описанного в п. 17.2.3, в условиях долговременного отсутствия сигналов навигационных спутников при использовании ИНС низкой точности (типа МЕМЯ). абсолютная ошибка координат,и 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 бс а) абсолютная ошибка скорости, и/с 18 14 12 10 б) Рис. 17.17. Характеристики слабосвязанного алгоритма ИСНС при пропадании сигнала СРНС (автономный режим) 678 Интегрированные инерииально-спутниковые навигационные систеиы Ряд алгоритмов ИСНС (например, как в п.
17.2.4) разрабатывается специально для повышения точности автономных навигационных определений во время сбоя СРНС. В табл. 17.3 приведены обобщенные результаты моделирования и эксперимента алгоритма из п.17.2.4. Для сравнения даны характеристики дрейфов автономной БИНС. Эксперимент проводился на автомобиле, использовалась аппаратура БИНС ГЛ-1Д производства ЗАО «НПК Электрооптика». Таблица 17.3.
Рост погрешностей автономных навигационных определений во время сбоя СРНС По данным таблицы можно констатировать экспериментально подтвержденное повышение точности координатных определений в 4 раза. Моделирование же показывает потенциально достижимое повышение точности в 40 раз. Подобное расхождение результатов эксперимента и моделирования вытекает из упрощения выбранной модели ошибок ИНС.
Также в эксперименте наблюдается уменьшение выигрыша в сокращении скорости роста ошибок по сравнению с моделированием, что объясняется рядом дестабилизирующих факторов: отсутствие синхронизации измерений СРНС и ИНС; наличие рычага между приемной антенной СРНС и центром чувствительности ИНС; вибрация корпуса автомобиля и неровность дороги, приводящие к появлению дополнительных высокочастотных составляющих в погрешностях ИНС; погрешность математической модели ошибок ИНС. Результаты работы современных ИСНС с ИНС высокого класса точности в условиях долговременного отсутствия сигналов НС представлены на рис. 17.18 для аппаратуры 1.Х-2000 ~17.251. Ошибка по апво1е, и Рис. 17.18.
Характеристики аппаратуры 1.Х-2000 при долговременном отсутствии сигналов НС 679 Глава 1 7 В табл. 17.4 представлены точностные характеристики ИСНС 1.Х-2000 при долговременном отсутствии сигналов НС [17.121. К сожалению, сведения о примененном алгоритме отсутствуют. Таблица 17.4.
Точностные характеристики ИСНС ЬМ-2000 17.3.3. Помехоустойчивость интегрированных инерцнально-спутниковых систем навигации В Российской Федерации официальные требования к помехоустойчивости НАП СРНС, в том числе и ИСНС, отсутствуют. Типовые требования к помехоустойчивости НАП СРНС и ИСНС, соответствующие зарубежным стандартам, приведены в табл. 17.4 [17.26].
Таблица 17.4. Требования по помехоустойчивости НАП СРНС Основными факторами, ограничивающими помехоустойчивость НАП СРНС, являются [17.151, [17.301: кратковременная нестабильность частоты опорных генераторов НАП и НКА; дрейф погрешностей измерений ИНС. Как было показано в гл. 8, наиболее уязвимой для помех является система ССФ. Поэтому для оценки помехоустойчивости ИСНС достаточно рассчитать только помехоустойчивость системы ССФ. В [17.301 приведена методика расчета помехоустойчивости комплексной системы ССФ при наличии скоростной поддержки от ИНС. Показано, что полоса (и помехоустойчивость) такой комплексной системы ССФ/ИНС не зависит от динамики движения носителя НАП, но определяется лишь динамикой уходов частоты ОГ и динамикой погрешностей скорости ИНС.
Причем параметры динамики ОГ (Бог) и динамики по- 680 Интегрированные инерциально-спутниковые навигационные системы грешностей скорости ИНС (синс ) сведены к единому суммарному параметру динамического возмущения 5~ = Янис +Лог. Ниже дана методика расчета предельной помехоустойчивости системы ФАП при заданном параметре 5 . 1. Исходные данные: Д вЂ” несущая частота радиосигнала; АРс — полоса сигнала; Л(ог (~) [Гц], г„,.„, < ~ < ~„„„, — экспериментальная выборка дрейфов частоты ОГ относительно несущей До; Я'инс (Г) [мlс1', Г„,„, < г < ~„,„„, — экспеРиментальнаЯ выбоРка погРешности скорости ИНС в проекции на ту ось, где динамика погрешности наибольшая; А, — апертура ДХ дискриминатора фазы (360' — 1 тип, 180' — 2 тип); Т, — длительность интервала преддетекторного накопления в корреляторе (для дискриминатора фазы, учитывающего смену символа навигационного сообщения).
2. По выборкам ЛДг(г), Я'инс(~) определяется спектральная плотность эквивалентного суммарного шума динамических возмущений Я~: ~г 2 г (2~(о '1 ~х = (2~г) ~ог+'[ ~ синс Т с (17.52) где 0о„- дисперсия приращений (в Гц) процесса ф~г(г) за интервал дискретизации Т; синс - дисперсия приращений (в м'/с') процесса Я;щс(г) за интервал дискретизации Т . 3. Искомое значение предельной помехоустойчивости (К„) при использовании дискриминатора фазы, не учитывающего смену символа навигационного сообщения ( А, = 2к ), выражается формулой 8 Кп (АдСА )3 Лрс . 3 4 Ят (17.53) где С =0,076.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
