Шебшаевич В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е изд., 1993) (1151869), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Из приведенного определения следует, что выбор кадра сам по себе представляется комплексной задачей. Рассмотрим методологию выбора кадра, предварительно введя необходимые лля этого понятия и сформулировав общую постановку задачи. Пусть У(Т,То) — объем эфемеридной информации, хранимой в ЗУ НИСЗ, Т вЂ” время хранения этой информации.
(интервал между последовательными ее закладками с наземного командно-измерительного комплекса), а Тт — интервал оператншюй смены исрсдппвсмых с 11ИСЗ данных. 1!рсднолигашсчь что каждый комплект зфемерндных данных (оперативно меняемых) звпнсывастсн в ЗУ одни раз н затем вводится в кадр путем многократного считывании. Прн этом количество информации, передаваемой а интервале ТмуйТ,То) У(Т,Те)Та/Т. Обозначим через Т„период повторения передаваемой с НИСЗ информации, т. с. длительность кадра. Тогда скорость передачи информации по каналу связи п=Т. ')Г(Т,Ть).
Значения л, Уь Т., Тч определяют четыре основных параметра кадра. Условия технической реализации спивного напала накладывают определенные ограничения на выбор их значений, Так, из ограничения Р на объем ЗУ следует, у,т/т,= у ~ р. (!О.1) 1бб Разъясним и уточннм приведенное определенне кадра снгнала н основные описывающие его параметры.
Прежде всего уточним его содержанне. Решение навигационной задачн предполагает, предварительное провелеине намерений РНП. Для пояска сигналов необходимо знать альманах (каталог эфемернд всех НИСЗ системы). Обозначим через Ут обьем содержащейся в нем ннформацнн.
Он зависит от требуемой точности проююзз поисковой эфемериды е„нмсющейсп априорной информации /йуъ,г), от времени давности альманаха Тт,„р, а также от числа М НИСЗ в сетя: Ут= Уг(ет /г, Тг„ч, йГ). Для решения навнгацнонной задачи П необходимо знать эфемериды каждого НИСЗ рабочего созвездии. Пусть У| — объем зфемерндной информации, необходимой для расчета положения НИСЗ на момент проведения нзмереннй. Он определяется длительностью краткосрочного прогноза Тм объемом нмеющейся апрнорной ннформацнн, /~(Т1ыр), требуемой точностью е~ расчета эфемерид; У1 П(еь/ьуо). Временная структура кадра фннснруется заданием пернодов повторемня передаваемой эфемерндной ннформацнн У~ н Ут. Обоэначнм длнтель. ностн этих ннтсрвалоэ Ти и Т„, соответственно. Оператнвно-техмнческне параметры. описывающие требования П, могут быть охарактеризованы временем обсервацнн т,.
н временем сеанса т,. Первое определяется временем т. поиска н нэмереняя РНП, временем т."( приема н раскодировав эфемерндной информация Уь а также временем решеннн навнгацнонной задача тч,(А~) т,~,=т„+т,"(+т„,(А1). Здесь подчеркнута эавнснмость временн решения . т„, от алгоритма А, оперативного прогнознровання эфемерндной ннформацни. Продолжительность сеанса т, определяетсн полным завершеннем эапланнраванных в сеансе операцнй: т,=т.
ч+т."$+т,р(Аэ), где т. х — время решения задач выбора. нового рабочего созвездия НИСЗ; тйэ — время, эатрачнваемое на прием н раскодиропку долговременной ннформацнн Уь содержащейсн ,в кадре; т„(Аэ) — время прогнозирования навигационной обстановки, данженнн всех НИСЗ снстемы на момент следующего сеанса. В последнем обозначеннн специально подчеркнута зависимость этой величины от алгоритма Ат прогнозирования. Общий объем накладываемой на борт НИСЗ ннформаннн У=Т~У1/Ты+ ТтУг/Тот, где Т~ — интервалы закзадкн эфемернлной ннформацнн объема У„а Ть— перноды ее обновлення (г= П 2). Уточненная подобным образом завнсймость для объема зфемсрнднай ннформацнл, хранящейся в ЗУ на борту НИСЗ, должка быть подставлена в формулу ((ВА), отражающую техническое ограничение.
Обратнмсп к уточпшппо слспукпнсго важного ограннченнн нн выбор черн. метров кадра, обуслоилсшшго рсшшззпнсй сонмшцсншпо пннпгацноипо.синани. го канала прк удовлетворскнн зада|шых техпнчссхнх требований его функцнопн. рованнн. Речь вдет о скорости и псредачн нпформацнп прн обеспечении заданной достоверности се приема, а также одновременном аынолпсннн трсбова. ннй к точности нзмсреннн РНП. Очевидно, п= У1/Ты Р Ут/Т„т, где У, н Т упомянутые ннформационные н временные параметры кадра. Существенные ограннчення энсргетнкн навнгацноппо-информационного кана.
ла прнводнт к ограничению его пропускной способности: и « й. Это требует, (б7 в свою очередь, передачи минимально возможных объемов У~ и Уь Однако требование максимально возможной ллнтельпости Тю<р использования априорной информации в виде альманаха Уь вытекающее из удобства эксплуатации, делает малоэффективным уменьшение объема У~ за счет применения априорной информации 1~(Ть.р) из.за ее быстрого старения.
Объем же Уз аыбнраетси минимальным с учетом максимально возможного использованив априорной информации 1т(Тг,„р). Дальнейшее сокращение скорости передачи возможно лишь за счет увеличения временных параметров кадра Тю и Т,з. Допустимыс ограниченна времен обсервации т„, и сеанса т, определяют нх предельные значения. Остающиеся неопределенными периоды обновления Тм н Тээ эфемерндиой информации У~ н Ут выбираются путем компромисса между ограничением объема ЗУ НИСЗ н простотой алгоритма экстраполяции эфемерид нв борту П.
Условие сохранения содержания Уз в течение всего периода ее звиладки поэзо. ляет положить Тэз=Т. Итак, основные условна, ограничивающие выбор параметров кадра, можно представить в виде ограничений объема (г ЗУ НИСЗ, скорости передачи информации по каналу связи л, времени обсервации т,з,' и длительност» навигационного сеанса тл Т~ У~/Ты+ ТзУг/Тэз'С)т, (10.2) У /Ты+Уз/Т,з~л, (10.3) твм+ т".1 + т„р(Ат) ~ т„ [10.4) т. + т "~'+ т-(А ~) < тьэ ° (!0.3) Последние два условия диктуются требованиями П, Ясно, что т.'Г~Т и т~3~Т„з. Выбор алгоритмов А, и А, прогноз»роваиия эфемерид, существенным образом влияющих иа значения т., и т„,, в значительной степени определяется объемами У~ и Уз информации, передаваемой в кадре, а также возможностями их программной реализации. Сложный характер этих зависимостей обсуждаетсв в $10.3, 1(ДЭ. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИУЗ((ОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭФЕМЕРИД НИСЗ При обосновании методологии выбора кадра сигнала отмечалось, что содержание, форма и объем заключенной в ием информации определяются, в частности, общими точностными требованиями, особенностями алгоритмов решения задач прогнозирования НИСЗ и возможностями реализации этих алгоритмов.
Рассмотрим этот вопрос подробнее. Вси совокупность навигационных алгоритмов может быть представлена в некоторой упорядоченной во времени последовательности нх выполнении (специально об алгоритмах см. гл. 14 и 15). Одно из главных условий реализации алгоритмов связано с существенным ограничением времени их отработки на ЭВМ. Условно все алгоритмы можно разбить на два класса; реализуемые в навигационном цикле и в цикле сеанса. Под первым здесь понимается совокупность алгоритмов.
повторяемых с перно. дом выдачи уточияемых координат (прежде всего сюда войдут алгоритмы 1бй прогноза оперативной эфемерндной информации на моменты измерений и обработки измерений). Под вторым — совокупность алгоритмов, период повторения котормх определяется завершением выполнении всех операций по подготовке н проведению сеанса. Это — алгоритм приема и рзскодировки альманаха, прогноза поисковых эфемерид для выбора нового рабочего созвездия НИСЗ, самого выбора и т. д.
Всю совокупность упорядоченных во времени программ алгоритмов, описывающих операции по подготовке и проведению сеанса навигационных определений, будем называть навигационной временной диаграммой рабаты комплекса программных и аппаратуриых средств, или сокращенно временной диаграммой. Параметры алюритмов, зависящие от принвтого метода расчетов (точность расчетов, интервалы работы алгоритмов, время их памнти и др.), существенно зависят от воэможностей нх реализации во временной диаграмме на конкретной ЭВМ П, поэтому они должны выбираться путем компромисса между точнастными требованиями, предъявляемыми к алгоритмам, требуемыми особенностями ик работм (время памяти н т. д.), с одной стороны, и возмОжностями реализации как временной диаграммы, так и космического капала передачи служебной информации — с другой.
Рассмотрим этот вопрос подробнее, введя основные понятия, связывающие параметры алгоритма с затратами ресурсов ЭВМ иа его программную реализацию. В общем случае, например, алгоритм А, моделирующий информационный процесс У прогнозирования эфемерид НИСЗ, зависит от формы Р представления данных (внд переменных. система координат); выбранного метода М (численнага, аналитического); объема р'„р имеющейся априорной информации; объема 1'.
принимаемой эфемеридной информации: А, А,(У,Р,М,Тррр,У„), Р= 1,2. Путем выбора конкретного' информационного процесса. определенного вида прогноза движения НИСЗ (оперативного или поискового), конкретной формы пред. ставления (в координдтах или элементах), конкретного метода, фиксируется определеНный иласс алгоритмов: Агрм = Аггмр(а,Т,Р,/„,р, У), где ер — требуемая точность; Т вЂ” интервал работы алгоритма; Р— параметры выбранного метода, подлежащие дальнейшему уточнению.
Реализация рабочего алгоритма требует определенных затрат вычислительных ресурсов: пзмнтн, времени счета и разрядности. Затраты памяти иа запоминание начальной информации У... склвдываютси из абьсма запоминаемой априорной информации Уыр в виде констант, необходимых для функционировании алгоритма, начальных условий, а также дополнительной эфемеридиай информации У„, некоторого объема У.р длп запоминания промежуточных вычислений в' виде узлов интерполяции н т. д.
в зависимости 'от выбранного класса алгоритмов: У„„„= У„м((„му„,р„,,е,т,А). 199 Кроме того, реализацня алгорнтма в аиде программы требует определенных затрат памятн Умо завлсящнх от алгоритма А, объема используемой априорной информации Умм н необходнммх средств 5 математнческога обеспечения: Угм = Уча(А, У,„мб,э, Т).
Наконец, определенный объем' памяти У,„„отводятся дчя эапомннаннв результатов вычксленнй. Он эавнснт от требующегося интервала запоминания результатов вычнслення Т. н днскрета расчетов ЬТы = У. „(А,Тмйуоэ). Пусть И вЂ” разрядность ЭВМ, необходимая для выполнения расчетов с требуемой точностью е. Она существенно завнснт от имеющейся априорной ннформацнн У,'„ на момент вычнслення алгорнтма: Н=Н(е А,У,'„,), Обозначнм т — време реакцнн программы, т, е.
время единичного расчета по полному алгоритму на конкретной ЭВМ потребителя. Оно зависит от быстрадействня П ЭВМ, алгоритма А, разрядности Н', с которой ведется счет, имеющегося математического обеспечения Тю т=т(м,д,н',5). В завнснмости от места, занимаемого 1-й программой во временной днвграмве (в навигационном цнкле илн цпкле сеанса), для ее реализации будут представлятьсв разлнчные вычислительные ресурсы ЭВМ в ваде отводимого объема памяти (Гьш в машинного временн счета т...,. Этн ресурсы' ограннчнвают возможности программной реализации алгорнтма нрогнозировапня эфемернд. Очевидно, в самом общем случае нх можно представить в анде У„,„(А,) + У„,„(А,) + У,ш < (Тм,„, т„(А,) ( т;„„. (1О.б) (10.7) Прн одновременном ограннченни разрядности Н(А Ы)). (10.8) 170 Подчеркнем, чта ресурсы пашкиного времени ть,„в значительной степени зависят от временных параметров кадра Т„, н Т з.ть =тщ„(Ты), 1=1,2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
