Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации и их применения (2000) (1151868), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Некоторые особенности в построение аягоритмов фильтрации вносит учет режима селектнвного доступа (СД) 0РЯ. Учет связан с необходимостью ввести для каждой псевдодальности три дополнительных переменных сосюяння (для квазипостоянной н марковской второго порядка со временем корреляции порядка 120 с составляющих). При коррекции по положению достаточно иметь три дополнительные переменные по каждой координате и высоте.
Ионосферные ошибки и ошибки за счет неточности зфемеридиой информации проявляются в показаниях координат и поправках к шкале времени БЭВЧ приемника в виде четырехмерного вектора смещения Ь=согмп Можно показать, что онн проявятся в виде соответствующих смещений погрешностей оценки состояния Д;,. Это смещение приведет также к смещению в оценках вектора состояния автономного режима что будет, как минимум, означать смещение в оценках координат в момент времени г„: где й, — ковариацнонная матрица 2Мх2М шумов измерений псевдодаяьностей (ПД) и псев- доскоростей (ПС), Игг — матрица 2Мх2М частных производных И„и И, 1= 1,..., М по ЬВ, Ж, ~Ж Т', ЬЬАГяА~'и Г, то-есть: КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ ~п= (~, .В' (12.!7) В случае неучета ошибок селекгнвного доступа на выходе НФ должно появиться дополнительное смещение, аналогичное (12,17), с колебательной составдшощей за счет марковской переменной.
Модели и алгоритмы (12.1)-(12 16) используются и при замене ИНС другнмн системами счисления, например, курсе-доплеровской или курса-воздушной. Ониетюя, что прн реалимции апгорипжв ВОИ возникает потребность в экономии вычислительных ресурсов с одной стороны и в обеспечении устойчивости расчетов с другой.
В иигересах решения первой задачи прибегают к построению каскадных и федеративных фильтров. Схема рис. 12.4 дает представление и о так называемой слабосшпанной схеме комплексирования при реализации связи в виде пунктирной линии от ИНС к АП СРНС, которая означает передачу приемнику информации ИНС для обеспечения более быстрого поиска и вхождения в режим слежения. При этом также могут быть реализованы управляющие воздействия поступающие из навигационного фильтра в саму ИНС (внешний контур) для коррекцни погрешностей ориентации и ошибок ннерцнальных датчвков.
! ! ! 1 1 1 1 1 1 1 обратные связи мыс связи Рис. 72.4. Разомкнутая и слабосвязанная схемы коыплексироеания Схема рис. 12.5 дает представление о сильносвязанной схеме комплексирования, когда спутниково-инерциальная система представляет собой единую аппаратуру, состоящую из трех модулей (приемник СРНС, модуль чувствительных элементов ИНС и модуль вычислителя). В вычислителе реализуются кш основные алгоритмы БИНС, так и алгоритмы оптимальной последовательной обработки данных БИНС с обратными связями для коррекции счислимых данных. Кроме того, с выхода фильтра координаты н скорости ВС поступжот в приемник длк ускорения поиска, а вычисленные значения ьз; н )7,.
поступают в прнемаик дия улучшения процесса слежения за кодом и частотой. Если в приемнике СРНС также имеется навигационный фнльтр, а БИНС дает полное решение задачи инерциальной навигации (вплоть до вычисления координат), то получается схема сильиосвязанной системы с нзбыточностью. Такая архитектура, в частности, реализуется в системах Ей!оп 1.Н-1000 и Нопеутгей Н-7640. глййа12 Рис.
12.6. Сильносвяаанная охами комплексирования Схема рис. 12.5 предполагает возможность встраивания приемника СРНС в блок ИКС, что позволяет существенно облегчить обеспечение достаточно быстрых связей между двумя устройствами, посколыту внутренние линии информационного обмена могут иметь более высокое быстродействие, чем быстродействие, определенное используемымн в настоящее время стандартами. На рис. 12.6 приведена глубоконнте~рированная схема НК, включаюпыя упрощенную спугннковую аппаратуру, блок чувствительных злементов БИНС н вычислитель. Приемник включает радиочастотную часть, генератор кодов, корреляторы и поисковую часть.
Вычнслятель реализует алгоритмы бесплатформенной ИНС и отпимальной оценки параметров, таких, как В„й„ту. ,т,у ориентации Рис. 12.б. Глубоксинтегрированная схема комплексирования КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ СРНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ Схема рис. 12.6 отличается от схемы рис. 12.5 тем, что в приемнике СРНС вообще отсутствуют контуры слежения за Ц и П,.
Запача определения последних возлагается на навигационный фильтр. Реализация глубокоинтегрированной схемы требует весьма мопшых вычислителей, поскольку предполагается довольно высокая размерность вектора состояния (до 40 и более) в условиях достаточно быстрых изменений В! (дпя маневренных самолетов). Поэтому зто дело отдаленного будущего.
Глубокоинтегрнрованная схема частично объединяет ПОИ и ВОИ. Основное отличие связанных и интегрированной схем комплексирования от разомкнутой состоит в том, что прогноз параметров двюкения в них осуществляется с помощью реализуемых самой ВИНС алгоритмов счисления с учетом управляющих воздействий, полученных на основе работы алгоритмов ОПФ. 12.2.2. Реализация схем комплексирования АП СРНС с автономными системами В 11) приведены материалы срмнительной оценки различных схем комплексирования между собой, В часпюсти, показано, чю при одной и той же точности ИНС на 20-й минуте автогюмгюго полета силыюсвязаннвя схема дает в 1,5...2 раза меньшие ошибки определения координат, чем слабосвяэаннм схема, При болыпих временах зто преимущесшо стаыовигся менее ощутимым, потому что начинают сказываться случайные непрогнозируемые по~решносгя. Слабосвязанная н сипьносвязанная схемы отлнчаотся также временами потери работоспособности АП СРНС (20 и 13 мнн соответственно) дпя одних н тех же помеховых условий.
Проведена сравиительнм оценка влияния архитектуры комплексированиа на точность бомбометания дпя перерывов в работе АП СРНС„равыых 159 с (слабосвязанная схема) и 153 с (сильносвязанная схема). При этом выявлено, что относ бомбы составил соответственно 43 и 16 м. Это может быть объяснено Различными погрешностями в определении скорости полета самолета. Прнводатся ориентировочные оценки точности калибровки параметров ИНС. Показываетсл, что остаточные погрешности (СКО) составляют от первоначальных значений: для угловых параметров — от 3 до 20...30%, для смещений акселеромегров - от 10 до 30тч для лрейфов гироскопов — от 20 до 50 А.
Синтезированы алгоритмы комплексирования ИНС и двух приемников СРНС "на базе" с фазовыми измерениями при использовании метода двойных разностей. Выявлены возможности начальной выставки ИНС с точностью (СКО) на уровне 1...2 угловых мивуг за время не более одной минуты, а также калибровки акселерометров с оствточыымы погрешностями, не превышающими 20...301ь от первоначального уровня. Ряд работ посвящен вопросам совершенствования алгоритмов коррекции ИНС и калибровки инерциальных датчиков прн использовании СРНС от 4-х разнесенных приемников. При этом использованы многоуровневые схемы фильтрации с учетом задержек наблюдений. Дпя обеспечения устойчивости вычислительного процесса применены ортогонапьные преобразования и 13-1)-алгоритмы, специальные алгоритмы, реализующие НФ, а также ограничения на невязкн, обеспечивающие робастность схем оценивания.
Для иллюстрации эффекта повышеыня точности калибровки на рис. 12.7 приведены результаты расчета точности определения координат, кривая 1 (средыеквадратическое радиальное отклонение; аппп), н курса (СКО), кривая 2, при коррекции курсо-доплеровского счислеыия ВС с помощью АП СРНС. При этом предполагалось, чго в течение времеви полета 300 с < Т ~ 600 с АП СРНС не работала, например, вследстши воздействия помех, и определение координат проводилось в автономном режиме, т — нз 192 ГЛАВА 12 око; к ~'а-3 ееа 660 е 1 41 м Ф н м м и вееие;иаггес Рмо. 12.7. Точность оценки координат н курса Общий векюр состояния включал основные погрешности ДИСС н курсовой системы (КС): погрешности определения плановых координат, соответствующие ошибки определешш скорости, систематические и коррелированные во времени, ошибку определения курса и скорость ухода курса Начальные ошибки составили: по координатам — 200 м, по обеим составлаощим скорости 0,5 и/с, по курсу и уходу курса — ! градус и 1 градус/ч соответственно.
Предполагалась коррекция курсе-допяеровского счгмления в номинальном режиме работы ГЛОНАСС при точности (СКО) определенна координат 20 м, Скорость полета ВС принималась Равной около 100 мlс. Из рис. 12.7 следует, что после отвпочения АП СРНС наблюдается нарастание погрешностей местоопределения до 125 м (кривая 1). В то же время нетрудно видеть, что прн отсутствии предварительной коррекции по СРНС погрешности местоопределения только за счет курсовой ошибки составили бы за зто время примерно 600 м (кривая 3).
Столь существенное улучшение точности местоопределения в автономном режиме объясняется калибровкой (оценкой) и компенсацией, в первую очередь, курсовой ошибки до уровня 0,005 рад. (0,28 град.). В (!) приводятся также результаты комплексирования ИНС, АП СРНС, баро- и радио- высотомера посредством вторичной обработки информации зтнх средств на этапе захода ВС на посадку.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
