Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации и их применения (2000) (1151868), страница 9
Текст из файла (страница 9)
На лучших участках орбиты погрепшости ЭИ приблизительно в два рзза меньше по высоте и вдоль орбиты, и следовательно погрешности ЭИ, содержащейся в кадрах ЦИ, в среднем состаззляют (для НКА первой модификации) 4,15 м н 10 м соответственно. Подсистема ЧВО содержит в своем составе следующие совместно расположенные средства: ° наземный Центральный синхронизатор (ЦС) иа основе водородного атомного стандарта частоты; ° радиотехническую "беззапросиую" измерительную станцию (БИС); ° радиотехническую "запросную" измерительную станцию (ЗИС).
Центральный синхронизатор формирует ШВ сисгемы и опорные сигналы дяя БИС. Относительное среднеквадратическое отклонение среднесуточных значений частоты водородного стандарта частоты ЦС не хуже 3*10 ". Беззапросная измерительная станция принимает широкополосные навигационные радиосигналы 1б00 МГц и 1250 МГц и измеряет сдвиг г(1) по времени принимаемой ПСП2 тносительно опорного сигнала. Принимаемая ПСП2 является "носителем" БШВ, а опорный сигнал — "носителем" ШВ системы.
Следовательно, измеренная в БИС беззапросная дальность (псевдодальность) равна: Р„(г)=от(г)=Р(г)+сть(г)+Ю(г), где с — скорость света; Р(г) — истнниал дальность от БИС до НКА; гз1() — сленг БШВ относительно ШВ системы; оР(г) — погрешность измерений в БИС. Запросная измерительная станция измеряет запросным методом дакьность до НКА Р (г)=Р(г)+оР,(г), где ЖЦг) — погрешность запросных измерений дальности. Результаты одновременных сеансных измерений БИС и ЗИС поступают в БП.
где формируются измеренные значения сдвига БШВ относительно ШВ системы на основе вычислений: сте(!)=Р,(г)-Р„(г) В составе НКА первой модификации применяется бортовой цезиевый АСЧ, у которого среднеквадратическое относительное отклонение средиесуточных значений частоты составляет (2...4)ь10 'з. Погрешность прогноза БШВ обусловлена двумя основными факторами: 1) цогрешностями сеансных измерений БИС и ЗИС; 2) погрешностью используемой модели расхождения БШВ относительно ШВ системм. Погрешности двухдиапазонных (1600 МГл, 1250 МГц), беззапросных измерений псевдодальности в БИС составляют о~Ха=1,3...1,5 м, погрешности запросных измерений дальности в ЗИС составляют о(Р,)=1,0 м, и, соответственно, погреппюсть сеансных измерений сдвига БШВ относительно ШВ системы составляет в среднем аггя) 5 ис. Летные испьпания НКА первой модифившии локазалн, что наилучшая точность прогноза БШВ на сутки обеспечивается, если двухсуточный массив результатов намерений гЩ аппроксимировать линейным полиномом и использовать его дяя расчета прогнозируемых ЧВП к БШВ относительно ШВ системы.
"Закладка" (обновление) ЧВП на борт НКА первой модификации осуществляется в НКУ на каждом ватке орбиты НКА, т.е. 2 раза в сугки. Погрешность линейной модели БШВ иа интервале времени 2,5 ...3 суток (мерный интервал двое сугок и интервал прогноза 0,5 ...1,0 суток) обусловлена в основном дрейфом и флуктуациями частоты бортового АСЧ (погрешности измерений сглаживаются при аппроксимации). Экс- СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС плуатациа НКА первой модификации показала, что лри обновлении ЧВП на каждом витке (прогноз БШВ на 12 ч) погрешность (СКО) взаимной синхронизации БШВ любых двух НКА равна 20 нс, т.е. погрешность прогноза БШВ на 12 ч составляет в среднем о~'га) = 14 нс (121.
2.5. Принцнпы функционирования. Сегмент потребителей Координаты потребителя в системе опредеюпотся посредством нх расчета по псевдодальноствм (ПД) до НКА. Псевдодаяьности рассчитьшаютса по временным задержкам Т, сигнала по трассе "1-й НКА — потребитель" н известной скорости распространения радиоволн ш В,= сть (2.1) Т, измеряются в результате сопоставления принятых псевдослучайных кодов и генерируемых в приемнике копий этих кодов с учетом априори известных моментов излучений сигналов НКА.
Прн этом могут использоваться также соответствующие измерения резностм1 фаз несушях частот. Перед использовшпюм (2.1) для определения координат проводится компенсация эффекта вращенна Земли, тропосферных и ионосферных ошибок. Тропосфериал поправка может, в частности, рассчитываться посредством соотношения АО„., =8,8созесЕ„где Е,— угол возвышения 1-го НКА.
Применение такой поправки позволяет примерно на порядок уменьшить остаточную ошибку. В двухчастотной аппаратуре компенсация ошибок ПД, обусловленных особенностями распространения сигналов в ионосфере, проводится посредством учета того факта, что ошибки определения ПД в этом случае обратно пропорциональны квадрату несущей частоты: Ь11 = Й/ Т', где й — некий коэффициент пропорциональности, не зависящий от частоты г. Тогда лля получения наилучшей оценки ПД используется соотношение: 21 =(О, -ТО,)ф-у), (2.1а) гле у = (У; Я)' = (7(9)', 5 и 5 — частоты соответственно сигналов диапазонов 1.1 н 1.2; .О, н 21р — псевдодальностн, определенные по сигналам на частотах 1.1 н Ь2 соответственно.
Необходимо прн этом отметить, что после такой операции примерно втрое возрастает уровень случайных ошибок, обусловленных„например, шумами и помехамн. Определенные таким образом псевдодальности б,„могут быть записаны в виде: Ю,„= ЯХ вЂ” Х,)~+(У-У,) +(2-2,) +сТ'+Я~,, (2.2) гле Х У, 2 — прямоугольные координаты определяющегося обьекта, на котором размещена НАП в геоцентрической системе координат (ГСК); Х„Т„4- такие же координаты 1-го НКА (определяются в ГСК ПЗ-90 из навигационного сообщения); корень представляет собой истинное удаление потребителя от НКА, Т' — расхождение шкал времени НКА н потребителя; учитывая, что все НКА сннхрошоированы между собой, значение Т' будет одинаковым для всех Е»,„; с — скорость распространения радиоволн; Ю; — погрешности определения псевдо- дальностей, г 1,2,...,1т'н 1т' — число НКА, по сигналам которых определены псевдодальностн.
Для решении задачи определения места и коррекции временной шкалы образуется система уравнений, неизвестными которой являются трн координаты Х К 2 и ошибка шкалы зв времени потребителя Т; проявляющаяся прн априорном определении момента нзлучення сигнала НКА: д,„= ЯХ-Х,)'+(У вЂ” У) +(2-2,)' +с7",1=!,...,Н, (2.2а) где И вЂ” число НКА. Учитывая, что неизвестных оказывается 4, необходимо иметь ие менее 4-х определений ПД относительно 4-х НКА.
Обычно в поле видимости потребителя оказывается от 5 до 8 11КА. В первых образцах аппаратуры потребителя решалась задача выбора наилучшего по некоторому критерию созвездия нэ 4-х ЯКА. В современной аппаратуре обычно решается нереопределепиая система уравнений (2.2а), число которых больше 4-х. При этом используется итеративный метод взвешенных наименьших квадратов, когда юцегся решение, наилучшим образом приближающееся ко всем полученным в результате измерений псевдодальностям на основе использования соот- ношению 9, =П,„+(И' ВчН ~'Н' К,'(П„-.б,ч), (2.3) где Чг=~Х У 2 Т], О„=10ы...0я„г ~, д,, — оценка 21„Матрица Нгм образуется частными производными дй~дд; Во — ковариационная матрица шумов измерений 2)„или весовая матрица, используемая дяя обработки неравноточных измерений.
Составляющие скорости потребителя Х, У, 2 определяются посредством решения аналогичных нелинейных уравнений для псевдоскоростей (ПС), определяемых по измерениям даплеровских сдвигов несущих частот сигналов ЯКА, вызываемых двюкением определяющегося объекта и НКА. Найденные в ходе навигационных определений прямоугольные геоцеитрическне координаты Х К 2 (в системе ПЗ-90) должны быть преобразованы в координаты, обычно используемые потребителем при выполнении своих специфических задач.
Такнми координатамн чаше всего бывают геодезические координаты  — широта, Ь вЂ” долгота и Н- высота над уровнем эллипсоида (1942 г., 1990 г. или %6Я-84) для воздушных н морских судов нли координаты Гаусса-Крюгера для наземных обьектов. Связь координат Х У, Е с В, 1, Н осушествляется посредством соотношений Х=[Ф+Н)созВсозу., У=(Н+Н)созВзшЬ, 2=[(1-е')Ф+Н)1зтВ, (24) Ф = а(1 — е'зш'В) е' =2а-а' (2.5) где (2.б) а — большая полуось зллипсоида, а — сжатие. Поэтому, чтобы по известным Х К Я найти В, Е„Н необходимо решить систему нелинейных уравнений (2.4). Для этого рекомендуется использовать алгоритм, примденный в [171. В [171 приведен и алгоритм перевычислений В, Е, Н, полученных в системе координат 1942 г. (эллипсоид Красовского), в координаты Гаусса-Крюгера [171.
Там же, а таске в главе 4, приведены соотношения, связывшошие коорднпаты потребителей, рассчитанные для различных моделей Земли. СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС 37 2.6. Точностные характеристики Точностнме харшперистнки системы ГЛОНАСС определяются уровнем основных ошибок, сопутствующих навигационным определениям, и геометрическим расположением используемых НКА и потребителя. Для вектора определяемых навигационных параметров «г=~ХУгт'ХУг Т] (2.7) в предположении гауссовского характера распределений основных погрешностей СРНС и отсутствия смещений наиболее общей характеристикой точности определения «будет ковариаш<пиная (корреляционная) матрица Л< ошибок <1«, которая в нашем случае будет иметь вид Л ='«1,'и'~'Н, '1.
В (2.8) Нк- матрица частных производных совокупности функции (2.2а) н аналогичных функций для псевдоскоростей (ПС) по переменным из (2.7), а й* — ковариационная матрица погрешностей определения ПД и ПС. Для характеристики погрешностей определения навигационных параметров в плане и по высоте используется ковариацнонная матрица = ~Н<'и'-''и< )', (2 9) в которой Нг определяется Ог и матрицей преобразования вектора ошибок,1«в ГСК в вектор ошибок Ь7 в системе координат "север-восток-по нормали к касательной плоскости" Т, с учетом переменных Т' и 7'. Если ~<= т Ьп,то Н< -— Н,Т '.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
