Шебшаевич В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е изд., 1993) (1151869), страница 26
Текст из файла (страница 26)
У.З. ИЗМЕРЯЕМЫЕ РАДИОНАВИГАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ Сложный ФМ радиосигнал, излучаемый НИСЗ (см. гл. 4), в точке приема приобретает вид х( ! — т~) = Ар( Рг( ! — т!) гй 0 к( ! — Тч)] соз(( рч + Лыл) ( ! — Тю) + + ф~] +А,[ О(! — Т) Ю 0,!(! — т)] з)п((ь, + Лыж)(! — Т)+ф,'.], (7.! ) где Ар и А; — амплитуды сигналов соответственно Р н С/А в точке приема; Р,(! — т;) н 6(! — т;) — дальномерные коды ПСП соответственно сигналов Р н С7А )-го НИСЗ; 0„(! — т;) и О,(! — т;) — потоки информационных сообщений !-го НИСЗ; ьч !!О и Ьым — несущая частота и доплеровский сдвиг частоты несущей 1-го НИСЗ; ф( — начальная фаза несущей 1-го НИСЗ; т~ — задержка распространения радиосигнала Е-го НИСЗ. Измеряемыми радионавигационными параметрами радиосигнала (7.!) являются т; и Лмм, причем измерения проводятся относительно ШВ хранителя времени АП и действительного значения частоты опорного генератора АП.
С учетом этого измеряемые радионавигационные параметры можно представить выражениями т,(1) = Ые) + . (1) —,„+ б,,(1)+бгь (7.2) и,(Е) Лмм (Е) = со, — + Лм„(1) + Ьы (1) + б„ь (7.3) где гь(1) — геометрическая дальность потребитель — 1-й НИСЗ; т„(1) — неизвестный временной сдвиг ШВ хранителя времени АП относительно системного времени; т,„ — временной сдвиг ШВ хранителя времени 1-го НИСЗ относительно системного времени; Лтр(1) — погрешности, возникающие в канале распространения радиосигнала; б„— погрешности измерительного устройства задержки; п(1) — скорость движения Е-го НИСЗ относительно потребителя; Лым(1) — сдвиг действительного значения частоты опорного генератора АП относительно номинала частоты опорного генератора 1-го НИСЗ; Е)м,(1) — частотные сдвиги несущей, возникающие в канале распространения; бсч — погрешности измерительного устройства частоты АП; с — скорость света. В (7.2) и (7.3) значения т;., Ьт,, Лм,, с известны либо из альманаха, либо из расчета.
Позтому оцениваемыми навигационными параметрами являются квазидальность гь(1)=г,(1)+ +ст„(1) и радиальная квазискорость Ь(од (Е) — Ь(о,„(Е)' о,(1) = с Навигационные параметры изменяются непрерывно во времени вследствие взаимного перемещения НИСЗ и потребителя, поэтому гм(1) 1 п,(1) можно представить в зависимости от координат НИСЗ и П. Квазидальность гм(Еь6) ~ где х;(1~), д(1~), г;(1,) и х„(1~), у„(12), г„(Ет) — прямоугольные гринвнчские координаты соответственно 1-го НИСЗ в момент излучения 1~ и объекта в момент времени приема радиосигнала 1,, причем т(1)=Е2 — (~=Ем(1)/с+т„(1). Из рис. 7.3 видно, что за время 111 Рис. 7.3.
Взаимное расположение ННС3 (точка С) и потребителя (точка П) в енты излучения и прирадиосигнала: мом«ит излучения, < »в сит ярнсма; г«< — нзмемая геометрическая даль- ь к<Щ с, т„(г,) /)х л«/гх) ря/Гт) тл/гт) РаспРостРанениЯ сигнала той/)/с НИСЗ и П изменили свои кооР- динаты. Это изменение необходимо учитывать при составлении и решении навигационных уравнений.
Для синтеза и анализа устройств измерения дальности и скорости удобнее пользоваться представлением (7.4) в виде ряда Тейлора: гж (е) = гж + гж ( !) + гж — + —. + г<о<1— (7.5) !12 Для низкодинамичных объектов (с малыми скоростью и ускорением) члены этого ряда быстро убывают, обусловливая хорошую сходимость ряда на интервалах времени, сравнимых с «времепем памяти» устройств измерения, и поэтому при практических расчетах производные выше 3-й степени во внимание пе принимаютси ))64) (рис. 7.4). Глобальность н аозможносты<епрерыаж>го определения ноордииат с помощью ССРНС типа «Глонасс» н «Навстар» увеличат номеннлатуру потребителей по сравнению с СРНС «Пикала» н «Транзиты Появилась возможность нсполь.
зовать АП на высокодинамнчных самолетах и космических аппаратах. Это значительно расширило диапазон значений производных дальности и скорости. Так, при координированном развороте самолета с углом крена 43' дополнительное постояннодействующее ускорение составляет 10 м/с' [127), при выполнении маневров самолетами типа Р-16 ускорение мажет достигать 100 м/с' (!Зб).
При этом Рнс. 7.4. х<ннамика движения объекта; потребитель неподвижный наземный, высота орбиты (000 (а) н 20 000 (б) км наряду с ускорениями могут присутствовать последуюшие производные дальности. Например, 3-я пронзаодная при резких маневрах, называемая »рынком», может достигать (00 м/с'. По данным 1(391 АП гражданских самолетоз должна отслежнаать НИСЗ ао время маневров с ускорениями до 30 м/с' н скорости изменения ускорения )5 м/с'. С учетом изложенного а (У.Ь) г„, ги, 7и — случайные величины, характеризующие соответственно начальную дальность, постоянные состааляюшие радиальной скорости н радиального ускорения. Обычно считают, что зти величины являются гауссовскими с нзаестными характеристиками. В ряде случаев для описания запаздывании радиосигналов, учитывающего взаимную подвижность объектов, целесообразно использовать линейную модель, выражаемую следующей системой уравнений [153]: г(1) = о(1) и(1) = в(1) в(1)=, — сссв(1)+<хоп (1), (7.6) где п(1) и в(1) — ' случайные процессы, определяющие соответственно радиальную скорость и радиальное ускорение; ае — величина, обратная постоянной времени маневра; и (1) — гауссовский стационарный белый шум.
При такой модели ускорение рассматрниас<сг! как слу шйшзй процесс с зкспонепциальиой фуш<цисй корреляции й (т) = М ( в (1) в(1+ т)] = о'„ехр( — ао ]т]), (7.7) где о = азй< /4, М[п (1)п (1+т)] = Л!м б(т)/2, /(/ = сопз!. Для дальнейшего изложения целесообразно привести матричную форму записи системы уравнений (7.6).
Полагая (!3 ,(1) О ! О Х(1)= р(1), А= О О (1) О О О О, 1 получаем Х(1) = АХ(!) + его,(1). (7.8) у.а. Виды и мОдели ПОмех Радиосигналы от НИСЗ, принимаемые АП, всегда в той или иной степени нсиажаютси пад воздействием алдитнвных и неаддитнвных помех. Применительно и АП многообраэие адднтивных помех в довольно общем случае можно представить в виде следующих хомпонент: !ы Ясно, что системой (7.8) можно учитывать и более высокие производные. В (7.7) дисперсия ускорения о' н коэффициент ао, характеризующий интервал корреляции процесса пг(1), определяются типом и подвижностью объекта навигации.
Если переменные г, р, гв — случайные величины, а не процессы, то модель (7.6) переходит в полиномиальную (7.5). На точность измеряемых навигационных параметров сильно влияет ограниченная стабильность опорного генератора АП. Высокостабильные кварцевые генераторы с термостатированием характеризуются номинальной частотой и действительным значением частоты (ДЗЧ), которая в рабочем режиме флуктуирует под воздействием внешнкх факторов.
Многочисленные исследования стабильности частоты кварцевых и других генераторов показали, что влияние различных источников шума (белый фазовый шум, белый частотный шум, мерцание фазы и частоты, случайное блуждание частоты) можно свести к модели, которая описывается спектральной плотностью частоты в виде дробно- рациональной функции, причем соответствующие дисперсии флуктуации частоты пропорциональны опт)=ти, где 1х= — 4, — 2, ..., 1, О, 1, 2 (83).
Это позволяет для описания модели флуктуаций фазы использовать уравнения, подобные (7.6). Следует отметить, что уходы ДЗЧ с интервалом корреляции более десятков секунд можно определить прн решении навигационно-временных задач. Флуктуации ДЗЧ со значительно меньшими интервалами корреляции не могут быть оценены и становятся источниками дополнительных погрешностей. Под действием на ОГ указанных ускорений и их производных появляется так называемая «а-неустойчивость», составлявшая по оценкам специалистов! О а1/а [! 13) Для уменьшения влияния ускорений следует использовать дополнительную информацию от датчиков ускорений автономных навигационных систем объекта.
шнрокополоснан флуктуацнонная помеха я(1), узкополосная флуктуацнонная помеха и(1), каотнческая импульсная помеха п(1), нмнтационная помеха у(1)=э"(1+т), повторяющая принимаемый сигнал (в частном случае полезный сигнал прн многолучевом распространении). Широкополосная флуктуацнонная помеха я(1) учнтывает, во-первых, налнчне собственных шумов входных цепей радиоприемника, антенны, фндерного тракта я, во-вторых, космнческнх шумов, радпонэлучення Солнца, а также стзнцнй помех, действуюшнх в околоземном пространстве.
Помеха «(1) представляется стационарным гауссовскнм белым шумом со следующими характернстнкамн: (7.9) М[лЯ]=0, М[п(1)п(!+т)]=Ной(т)/2, Не=солж. Аппаратура потребителей всегда функцноннрует одновременно с другими радиотехннческнмн средствамн, которые создают непрерывные и импульсные нэлучення. Прн этом ванду высокой чувствительности раднопрнемннкоа АП помехамн в данном случае большей частью оказываются побочные излучения раднотекнн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
