Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации и их применения (2000) (1151868), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Частотные методы оценки наамгацмонных параметров Первоначальные подходы к разработке алгоритмов ПОИ радиотехнических навигационных измерителей (в частности, СРНС) и использования дяя этой цели внешней информации (от ИНС) основывались на синтезе н анализе следящих систем с применением частотных методов или методов на основе применения преобразования Лапласа При этом для комплексирования двух и более навигационных измерителей был, по-видимому, впервые применен принцип теории инаарнаитности и предложены алгоритмы совместной обработки по схемам компенсации, фильтрации и введения дополнительной информации в кольцо слежения. На этой основе были созданы аналоговые и дискретные следяппю измерители задержки, фазы и частоты сигнала СРНС.
В качестве общей схемы измерения задержки, иллюстрирующей эффект использования скоростной информации ИНС, рассматривалась аналоговая схема, приведенная на рис. 12.1. А(рУр Рис. 12.1. Аналоговая схема комплексирования Эта следящая схема состоит из дискриминатора, фильтра гг)г) и интегратора (р — параметр преобразования Лапласа), При этом считается, что скорость вводится через звено с передаточной функцией (1-К)/(зр+1), в которой г является постоянной аремеюь моделирующей запаздывание скоростной информации, а К характеризует относительную погрешность измерения скорости.
Если ввод скорости осуществляетса точно, К"О, и без задержек г =О, то ошибка в канапе слежения будет отсутствовать, т.е. воспроизведение задержки сигнала в прющвпе мо- КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ жет осуществлаться достаточно точно. Таким образом, эффект возлействия помех может быть снижен за счет суженая полосы пропусканкя следящей системы н увеличения ее постоянной времени. Искусство конструктора состоит в обоснованном вмборе тех или иных параметров при условии миаамгтзапии суммарной погрешности за счет помех и динамической ошнбки с учетом несовершенства схемы ввода информации от ИНС и потрешностн последней.
В часпюсти, именно длл уменьшения параметра г предлагается использовать информацию ИНС не через стандартные линни информационного обмена, а непосредственно кз платформы ИНС или вычислвтеля бесплатформенной ИНС (БИНС). Кроме того, это является оданм нз обоснований создания интегрированных систем, разработка которых поддерживается созданием встраиваемых в ИНС плат ГЛОНАСС/ОРИ. 12.1.2. Временные методы оценки навмгационных параметров Развитие методов синтеза и анализа динамических систем во временной области, смззнаое с именами Понтрягина Л.С., Стратоновича Р.Л., Тихонова В.И., Квлмана Р., Ярлыкова М.С.
и др„привело к их интенсивному использованию в радионавигации. В частности, ншгболее употребительными оказались методы марковской теорни оптимального нелинейного оценивании (МТОНО). Для решения задач синтеза систем комплексной обработки информации методы МТОНО была впервые применеаы М.С. Ярлыковым.
Одними из первых работ, посвященных синтезу оптимальных алгоритмов совместного непосредственного оцеааванкя задержки фазы и частоты пра приеме сигнала СРНС, являются исследования, которые основываются аа специальных моделях для оцисаиия динамики изменения оцениваемых параметров каждого напала гзадержки, фазы) к комплексаровааин каналов СРНС, Лоран-С/Чайка и других навигационаых систем посредством оптимального нелинейного оцеаивання вектора состояаия, вюпочаюшего параметры движения ПО (координаты, составляющие скорости и ускорения), а также некоторые другие переменные )2.6).
Некогерентнаи обработка сигналов СРНС. В соответствии с приюпыми предположениями комплексирование и совместная обработка информации каналов СРНС и РСДН основываатся аа нахождении наилучшей оценки, позволяющей миниыизировать апостериорный риск, который представляет собой интеграл от произведеюш апостериорной плотности вероятности на некоторую функцию риска ~4).
Оценка получается аа основе решения уравнения Стратоновича дпя апостеркорной плотности вероятности. В ~5) предлагается реализовать трехэтапную комплексную обработку сигналов н данных СРНС„РСДН и ИНС: на этапе 1 реализовать обработку сигналов СРНС, затем (этап 2)— обработку сигналов СРНС к РСДН (по мере прихола амцульсов) и, наконец, на зта|м 3 — реализовать алгоритмы комплексирования СРНС, РСДН с ИНС. Соответствующая структурная схема обработки может вкаочать дискриминаторы СРНС и РСДН, блок выделения информационных параметров служебной информации СРНС, блок комплексной обработки информации и устройство формирования опорных сшналов, подаваемых на дискриминаторы. В ~5) предлагается также эффективная упрощенная блок. схема взаимного контроля показаний СРНС, РСДН к ИНС при появлении одного отказа, поскольку вероятность одновременного появления отказов двух а более систем оказывается исчезающе малой.
При этом показано, что выигрмш от совместной обработки ннформации более ощутим в условиях усложненной помеховой обстановки, при больших значениях геометрических факторов СРНС, прн работе с неполным созвездием и в случае аномальных режимов функционирования СРНС. ГЛАВА 12 1В2 5.5 х5 чпвз 100 0 1 10 Рис.
12.2. Точность определения псевдоднльности В !б] синтезироваиы также алгоритмы комплексной ПОИ (для этапа захода на посадку) сигналов СРНС с привлечением данных от ИНС, радио- и баровысотомеров (РВ и БВ). Использована несколько иная схема обработки данных ИНС, при которой измерения скорости вводятся в уравнение вектора состояния в качестве уяравляюпшх воздействий. Кроме того, в процессе фильтрации одновремешю осуществляется обработка дискретных параметров сигналов СЕНС, необходимых для передачи служебной информации (эфемериды н др.), на основе поиска максимума апостериорной вероятности. Моделирование показало, что среднеквадратлческие остаточные ошибки оценивания при этом будут находиться на уровне не хуже 10...20% от первоначального. При этом переходные процессы оценивания будут составлять не более 9 с по плановым координатам и 0,1 с по высоте.
Таким образом, чисто случайные ошибки определенна координат и высоты в номинальном режиме без КОИ порядка 10 м (СКО) могут быть снижены до уровня 1...2 и, что достаточно для обеспечения захода на посадку по категории Е Моделирование показало также работоспособность алгоритмов в широком диапазоне отношений сигнал СРНС/помеха: от 1 Е-5 до ! 5Е-З !6]. Квазнкогерентиая обработка сипгалов СРНС.
В работе !2] ставится и решается задача синтеза субопгимальных алгоритмов нелинейного оцеиивания навигационных параметров при приеме квазикогерентных сигналов СРНС с учетом полимодальностн апостериорной плотности вероятности, в первую очередь в интересах разрешения многозначности фазовых измерений задержек и определения псевдодальиости с точностями на уровне 1-2 см (рис. 12.2).
Они могут быть реализованы при сверхточиом определении координат в дифференциальном режиме работы СНРС. Заметим, что на рнс. 122 приведены достижимые точности определения ПД при дополнительном использовании данных ИНС (кривая 1) н без привлечения этой информации (2). КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ Д 1,0 0,9 0,0 0,7 Ч 1Е-3 0,$ 1Е-б Рио. 12.3. Достоверность контроля Рассмотренные методы н подходы к комплексированию СРНС с другими навнгашюнными средствамн и устройствами на уровне ПОИ и ПВОИ содействуют ревшзации как принципа совмещения фуакцнй различных систем (СРНС ГЛОНАСС н ОРЗ, РСДН, РСВН) в многофункциональных вите~рироваиных системах, так и принципа объедниенвя технических средств, в том числе различной фвзмческой природы (СРНС, ИНС, СВС). Задача разрешения многозначности фазовых измерений с использованием ИНС репвлась также в предположении, что неизвестное число перескоков фазы опредевяетсл в ходе решения задачи оценки параметров с помощью алгоритмов оптимальной линейной последовательной фильтрации [7).
Эти работы сопутствуют использованию методов разнесенного приема сигналов нескольких КА, вычисления и обработки первых, вторых и третьвх разностей. Обработка сигналов интегрированных систем. В [3) рассматриваются вопросы алгоритмического обеспечения связи алгоритмов ПОИ для оценки параметров полезных радиосигналов с алгоритмами предварительной вторичной обработки (ПВОИ), осуществлшошммн оценку вектора состояння ВС с привлечением информации ИНС. Отличительной особенностью предложенных алгоритмов является то, что в щи минимизированы перекрестные связи между каналами.
Это может существенно упростить авгоритмы комплексировшпш, атом числе, при необходимости, нх реконфигурацию и перестро!шу. Приведенный в [3] првмер совместной обработки сигналов СРНС, РСБН с привлечением данных ИНС показал, что соответствующее ухудшенме точности по сравнению с аналогичными характеристиками оптимальной схемы оказываются несущественнымн. Рассмотренные подходы и результаты развмты с целью синтеза реконфнгурируемых алгоритмов приемной аппаратуры дяя совместной обработки информацин ГЛОНАСС/ОРЗ н ИНС, Эти алгоритмы помимо повышения точности должны обеспечивать также ерляожности автономного контроля целостности СРНС (наличие сигнала) с количественной оценкой характеристик точности н помехоустойчивости [1Ц. На рис.
12.3 прнведены результатм опенки достоверности контроля Дк как функции отношения сигнал/помеха с: Дк = 1 — Рож, где Рою — сумма апостериорных вероятностей ошибок 1-го н 2-го родов, полученная по результатам моделирования. Из рисунка видно, что а ппатных условиях фушщионироваиня обеспечивается достоверность контроля, близкая к !. Однако при усложнении помеховой обстановки оиа снижается до уровня 0,8 при с = 10 и до О,б прм д 100.
ГЛАВА 12 184 Таким образом, в развитие частотных методов анализа и сингеза измерительных систем разработаны подходы и методы оценки радионавигационных параметров СРНС и параметров движения на основе марковской теории оптимальной нелннегщой фильтрации во временной области, которые позволжот осуществлять комплексную обработку сигналов СРНС и других РНС (РС)Щ РСБН, РВ), в том числе с привлечением данных ИНС.
Соответствующие алгоритмы были развиты в иалравлении создания методов квазикогерентной обработки и контроля достоверности информации [2-Щ. В дальнейшем следует ожидать работ по реализапии разработанных методов на современной и перспективной элементной базе. Соответствующие тенденции уже наметились. Важное место лри этом должны занимать и усилия по уменьшению вычислительной сложности алгоритмов обработка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
