Поваляев А.А. Спутниковые радионавигационные системы (2008) (1151867), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Часы с коррекцией моментов времени формирования измерений можно построить несколькими способами. Рассмотрим вначале часы с полной коррекцией. Счет миллисекунд, результатом которого являются показания Тыв (1) часов с полной коррекцией на моменты миллисекунд зив этих часов, выполняется в СП с помощью программы, схема которой представлена на рис. 2.10. На этом рисунке з,в,»,к ьн — последний момент оценивания показаний внешних часов; Л1 (1„„ь «х кв) — оцен- ка смещения частоты задающего генератора приемника на момент полученная путем обработки измерений псевдодоплеровских смещений несущих частот спутников на тот же момент (до первой коррекции Ы',(~„, „„,„,) полагается равной О); Т,„,(~„, и „) — оценка показаний внешних часов на момент 1„,, ь (вычисление оценки 46 Гзиви т Т,о(гсч „, „) ОПИСЫВаетея ВЫражЕНИЕМ (2.9) В П.
2.6); ЛГ (гси Н „)— оценка смешения частоты задающего генератора приемника на момент „, полученная путем обработки измерений псевдодоплеровских смещений несущих частот спутников на тот же момент; <х> — операция округления х до ближайшего целого. нет да п,=п,+1; РЬ, „=рй, -10' п,к„ но да Пересчет измерений с момента ближайшего послсдуюшого прсрыаания на момент тскушсй миллисекунды Гы,ие Оценка координат приемника, показаний Т «О, а г) внешних часов и слгешенил ьГ,!г„,е„г ) частоты задающего генератора приелгника !тгм), (1ОЗ Т !г )), аыход Рис.
2.10. Схема программы счета миллисекунл часов с полной коррекцией Упрощенный пример, иллюстрирующий расположение миллисекунд и изменение показаний Тип (1) часов с полной коррекцией привелсн на рис. 2.! !. На этом рисунке предполагается, что вычисление оце- Спутниковы е рас)иалавигаиаалные системы нок смешений 1)Т,„н,„!(!)=Тел(!)-Тм!(!) показаний собственных часов приемника с полной коррекцией относительно оценок показаний Тив (!) ВНЕШНИХ ЧаСОВ ОеуШЕСтнпястея В ПРИЕМНИКЕ В МОМЕНТЫ )ев „„ миллисекунд часов с полной коррекцией, в которые показания этих часов кратны 4-м миллисекундам ( и „, „„= 4 ).
т (1) Показания часов, мс Т, (1) 9 лть„ ! ! ! ! ! 5 6 )'и ;И 'я! ,я )Н я ! я ! ' 3 10 )11 2 4 ь ! 5 ) б ','7 )8,'9 '10 ,.)! 12 !8 14 15 1 2 3 4 О ! 2 3 4 5 Ь 7 8 9 !О 11 ./, цндднселундь! г 1 1„! лрерыввнив ! - носледовшельность моментов прерываний 1.„; т - последовательность миллисекунд !" собственных некоррехтнруеыых часов; 1- последовательность мнллиселунд 1,. собственных часов с полной коррекцией! 7 - последовательность милл исеьунд !'",' внешних часов; 1,"„„„- иоыент миллисекунды собственных нехоррех!ируеыьк часов, е который олределяется оленка Т (1,~ «) показаний внешних часов; 1„, „„„- моменты ыиллнсехунл собственных хоррехтнруемых часов.
в юнорые олределяю!ся оценки т (),,ья) показаний внешних часов Рис. 1. 11. Пример относительного положения моментов опорных последовательностей миллисекунд собственных часов приемника с полной коррекцией 48 ! ! )! ! ,!,! ;2 ,3 я !)! !)! !)! ь н! ( ( ! 7' 8,' ! )! )'! )! )! ! )! )! ! , '9 л г Две оси абсцисс, показанные на рнс. 2.11, являются равноправными осями времени ь Раздвоение было проведено для удобства изображения на осн 1 множества моментов времени, которые необходимы для пояснений. На верхней оси г показаны моменты прерываний и моменты миллисекунд часов с полной коррекцией.
Чтобы продемонстрировать влияние нестабильности частоты задающего генератора приемника, моменты прерываний на рис. 2.1! показаны неравномерно. Цифры, указанные ниже верхней осн й означают номер прерывания. Цифры, указанные выше верхней оси й являются показаниями собственных часов с полной коррекцией в моменты своих миллисекунд. Нижняя ось 1 используется для отображения моментов миллисекунд внешних часов. Цифры, расположенные под моментами миллисекунд внешних часов, являются показаниями этих часов в моменты своих миллисекунд. Сплошной линией с разрывами на рис.
2.11 показано изменение показаний Тма(г) собственных часов приемника с полной коррекцией. Для сравнения штриховой линией с двумя точками между штрихами показано изменение оценки Т,м(~) показаний внешних часов. В приемнике оценка этих показаний осуществляется только в моменты ~ ., „.„. Однако на рис.
2.11 оценка Т,п(~) для удобства изображена как непрерывная функция времени и Чтобы в полной мере проиллюстрировать работу часов с полной коррекцией, на рис. 2.11 предполагается, что показания собственных часов приемника вначале смещены относительно показаний внешних часов приблизительно на 2,3 мс. До первого момента ~,'",', „., информация, на основе которой можно было бы осуществить коррекцию, в приемнике отсутствует. Поэтому до первого момента ~'"', „,, „в качестве опорной последовательности моментов формирования измерений в приемнике используется последовательность миллисекунд его собственных некорректируемых часов.
Показания этих часов на моменты миллисекунд формируются после каждого очередного прерывания как содержимое и, счетчика миллисекунд, показанного на рис. 2.10, при условии, что значение Лг" (~,„,ь.к„„,) принимается равным О. Как только значение л,. становится кратным и ., „„= 4, в приемнике осуществляется пересчет измерений с момента ближайшего последующего прерывания на момент рассматриваемой миллисекунды (алгоритмы пересчета будут рассматриваться в гл.
4) и на основе этих пересчитанных измерений вычисляется оценка Т,„,(~',",.', н „). По алгоритму, показан- 49 Снунсстковые радиооавссгас!нонныв оис тены ному на рис. 2.10, осуществляется коррекция содержимого счетчика прерываний (т.с. коррекция показаний часов) и изменяется значение рпыв и, которос определяет новое положение момента миллисекунды относительно момента ближайшего последующего прерывания. Для примера рассмотрим коррекцию, показанную на рис. 2.11 первой. Эта коррекция осуществляется в момент 4-й миллисекунды, положение которой определяется величиной рЬ,„в „,ы ы 0,8 мс относительно следующего за ней (5-го) прерывания.
Как видно из рис. 2.11, оценка Таи (1,'"вс,,ь,„) показаний внешних часов в момент 4-й миллисекУнды некоррсктируемых часов приемника приблизительно равна 1,7 10 ' с (1,7 мс). После округления получаем 2 10 ' с (и, = 2), которые далее используются в качестве показаний корректируемых часов приемника. Изменение положения скорректированной миллисекунды относительно следующего за ней (5-го) прерывания определяется выражением пнв -1О Тоа (г,а о „), которос в данном случае равно 0,3 мс.
Это означает, что положение скорректированной миллисекунды таково, что в момент следующего за ней (5-го) прерывания дробная часть показаний скорректированных часов должна быть равна 0,3 мс. Таким образом, значение рпыси„,и, определяющее положение миллисекунды относительно следующего за ней (5-го) прерывания, в результате коррекции меняется со значения — 0,8 мс на значение - 0,3 мс. Поэтому на рис.
2.11 положение скорректированной миллисекунды смещено вправо. После этих действий в качестве опорной последовательности моментов формирования измерений в приемнике используется последовательность миллисекунд его собственных корректируемых часов. Приращение показаний этих часов на интервале времени между двумя прерываниями после осуществления первой коррекции зависит от того, вычисляется ли в приемнике в моменты времени !вв „„оценки Л!с (1„с ы в) смещения частоты его задающего генератора. Если такие оценки не вычисляются, то приращение показаний корректирусмых часов приемника на интервале времени между прерываниями принимается равным номинальной длительности !!Т,„вны этого интервала (т.е.
в этом случае в программе, представленной на рис. 2.11, значение Лг" (!ос в „ь„) принимается постоянно равным 0). Корректируемыс часы приемника, показания которых формируются при этом ограничении, в классификации (см. рис, 2.4) названы часами с полной коррекцией без использования оценок частоты процесса часов.
во ЕСЛИ ОЦЕНКИ ЬГ (1,я Н я) СМЕщЕНИя ЧаетОтЫ ЗадаЮщеГО Гсисра- тора приемника вычисляются, то разумно их использовать для уточнения приращения показаний корректируемых часов. В этом случае значение ЛГ (1,в д „,,) полагается равным 0 только до первой коррекции. Далее приращение показаний корректируемых часов на интервале времени между прерываниями вычисляется с учетом оценки оГ (1., н, ~ая) смещения частоты задающего генератора приемника, которая получена в последний момент времени 1еа н .„.
Корректируемые часы приемника, показания которых формируются при условии, что оценки ЬГ (1„„си кы,) используются при формировании показаний часов, в классификации (см. рис. 2.4) названы часами с полной коррекцией с использованием оценок частоты процесса часов. Разрывы и даже наложения на графике показаний корректируемых часов, которые наблюдаются на рис. 2.11, возникают из-за смены опорной последовательности моментов миллисекунд. Каждая новая опорная последовательность миллисекунд не совпадает со старой.
В результате в местах нх стыковки возникают разрывы либо наложения графика показаний корректируемых часов. В местах стыковки приемник формирует измерения на момент последней миллисекунды старой последовательности и маркирует эту миллисекунду старыми показаниями. Положение всех последующих миллисекунд определяется новыми скорректированными показаниями. В результате разрывы и наложения, показанные на рис. 2.11, за исключением первой коррекции, остаются совершенно незамеченными для потребителя. Разработчики программного обеспечения приемников обычно делают измерения доступными только после первой коррекции.
В результате и первая коррекция становится невидимой для потребителя. Как видно из рис. 2.11, если разница между оценками Тга (1'"'си „) и показаниЯми Тщ,(1и', „„я) собственных часов пРиемника с полной коррекцией по модулю не превышает 0,5 мс (за исключением первой коррекции это условие на практике обычно выполняется), то изменение показаний рассматриваемых часов в процессе коррекции вообще не происходит. Изменяется лишь опорная последовательность миллисекунд. По этой причине рассмотренные часы в классификации (см. рис.
2.4) отнесены к классу часов с коррекцией моментов времени формирования измерений. Отметим, что моменты всех миллисекунд (см. рис. 2.11) не отмечаются в приемнике какими-либо электрическими сигналами (импуль- Сттпппппые рпдиопаппгапипппып гпсиапы сами). Приемник в соответствии с алгоритмом, представленным на рис. 2. !О, после следующего за этими миллисекундами прерывания вычисляет дробную часть миллисекунды рп,„„„,м в показаниях собственных часов приемника с полной коррекцией па момент этого прерывания. В результате положение миллисекунд часов с полной коррекцией относительно следующих за ними прерываний определяется только вычислительно с помощью величины рл,ып „,„, . Единственными момепта- ми времени в приемнике, которые отмечаются электрическими импуль- сами, являются моменты прерываний.
2.5.6. Часы с дискретной коррекцией моментов времени формирования измерений Вследствие того, что часы с полной коррекцией периодически подстраиваются под определенные внешние часы, их долговременная стабильность будет определяться стабильностью внешних часов. Если стабильность этих часов высока, то и долговременная стабильность часов с полной коррекцией также будет высокой. Однако кратковременная стабильность часов с полной коррекцией определяется точностью оценивания показаний внешних часов, т.е, зависит от точности измерений и точности эфемеридной информации, сообщаемой спутниками. Как следствие, кратковременная стабильность часов с полной коррекцией не может быть высокой и зависит от условий проведения измерений (от геометрического фактора, присутствия помех,многолучсвых искажений и т.д,).
Избавиться от влияния внешних факторов можно, используя некорректируемые часы. Однако долговременная стабильность таких часов является низкой. Различие показаний некорректируемых часов приемника и внешних часов (например, часов системы) с течением времени может быть сколь угодно большим. Вместе с тем, существуют приложения, в которых требуется, чтобы кратковременная стабильность собственных часов приемника определялась стабильностью его задающего генератора, например, при использовании навигационных приемников для определения интервала времени между моментами, в которые показания разнесенных в пространстве часов одинаковы. Если источники сигналов этих часов (определение термина «сигнал часов» см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
