Шебшаевич В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е изд., 1993) (1151869), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Влияние остаточной эфемеридной погрешности НИСЗ ЛЬ на погрешность относительных измерений Лй может быть учтена соотношением [!93[ Лг1жЫЛЦН, где Н вЂ” длина базовой линии, Н вЂ” высота орбиты. Отсюда видно, что цри длине базовой линии 41=200 км и Л6=1 м следует ожидать Лд=! см. На погрешность относительных определений сушественно влияет инструментальная погрешность измерения кваэидальности. Необходимо реализовать измерение квазидальности с точностью до разности фаз несущих радионавигационных сигналов. Моделирование процесса относительных геодезических определений показало, что наибольшее влияние на точность определения базовой линии по квазидальномерным измерениям оказывают нестабильность стандарта частоты и времени, а также оценка ошибок рефракции.
При измерениях доплеровского смещения частоты наибольшее влияние на погрешность измерений оказывают шумы приемника и нестабильность опорного генератора. Аппаратура потребителей для геодезической привязки должна иметь в своем составе: высококачественный малошумящий приемник с калибровкой задержки; измеритель радионавигационных параметров, сопряженный с ЗУ; ЗУ большой емкости для записи результатов измерений радионавигационных параметров и текушего времени; вычислительные средства для обработки результатов измерений; стандарт частоты и хранитель времени, а также средства их сведения; каналы передачи информации нэ точки, в которой выполняются измерения, а точку, где производится совместная обработка информации. В качестве примера достижимой точности можно упомянуть (см.
также гл. 9), что относительные погрешности измерения компонент базовых линий, выполненные геодезической аппаратурой по сигналам ССРНС «Навстар», имеют порядок 10 4...10 204 а.в. опрвдвпвиив оривитщии овьвитов в пространства Некоторые потребители наряду со знанием координат и составляющих вектора скорости нуждаются в знании ориентации собственных осей в пространстве, Определение ориентации продольной оси движущегося объекта относительно направлении на истинный север сводится к измерению истинного курса, продольной оси относительно горизонта — к измерению дифферента или тангажа, поперечной оси относительно горизонта — к измерению крена. Все эти величины необходимы для морского н воздушного судовождения, некоторые — для топогеодезических работ. При наличии на объекте гироскопической или магнитной системы приборного курсоуказания измерение истинной ориентации продольной оси по данным ССРНС и сравнение этих результататов с данными гирокомпаса или магнитного компаса позволит выявить ошибку системы курсоуказания.
Сравнение измеренных с помощью ССРНС курса и вектора скорости позволит вычислить угол сноса объекта в реалы<ых условиях, более точно проложить маршрут движения и проконтролировать его. Трехмерная ориентация в пространстве нужна также КА, ракетным системам, стартовым устройствам ракетных систем. Для ориентации объекта в пространстве с использованием ССРНС измеряемыми навигационными параметрами являются углы между осями объекта и прямой, соединяющей определенную точку объекта и НИСЗ (рнс.
12.1). Координаты спутника и объекта А известны, следовательно, можно определить ориентацию прямой СА в геоцентрической системе координат, а измеренные углы а, р и у между осями Х„Уа Ла объекта и направлением СА позволят найти положение этих осей в системе координат ХУЛ. При необходимости можно перейти в иную систему координат.
г Известны. два радиотехничес метода измерения направлений: рад пеленгационный ' и интерферомет ческий. Радиопеленгация предполаг использование антенной системы очень узкой, в общем случае верете образной, диаграммой направленнос установление слежения по наврав пню за исгочннком радшшпгпала, р мещенным на НИСЗ, и измерение ую Рнс. 12.!. Орнентаннн объекта в пространстве гоз между осью антенны и осями объекта. Антенна должна представ. лять собой параболоид или антенную решетку, обеспечивающие диаграмму направленности шириной в единицы градусов, чтобы измерять углы с погрешностями порядка единиц минут. Антенны с приемлемыми геометрическими размерами (диаметр раскрыва от метра до нескольких десятков сантиметров) могут работать в диапазоне 10...15 ГГц.
Направленная антенна представляет собой сложную и громоздкую систему, и на многих объектах, особенно КА и ЛА, такие устройства разместить невозможно. Однако имеется опыт создания и эксплуатации подобных систем (радиосекстанов, работающих по радиоизлучению Солнца) для морских объектов. Интерферометрический метод определения направления 'состоит в том, что разнесенные на некоторое расстояние (базу) две ненаправленные или слабо направленные антенны принимают сигнал от одного источника. Измерительное устройство оценивает разность хода сигнала до антенн. Падающая на антенны волна считается плоской в силу удаленности источника сигнала от антенны, квн показано на рис. !2.2, где Ф вЂ” база, Π— угол прихода волны.
Разность хода Ьгякг1созбмоз1па. Если а= !'ж0 0003 рад; к=2 м, то бг=06 мм. Прн длине волны радиосигнала 200 мм разность фаз, соответствующая разности кода О,б мм, составит Ьг 360 0,6 360 Ьв= ' = 1,08. Л 200 Таким образом, для оценки ориентации базы с погрешностью около 1' необходимо обеспечить погрешность измерения разности фаз около !'. Все величины нахо. дятси в пределах, освмнных современной техникой. С у Рис. !2.2. Диаграмма, иллюстрирую. щая ннтерферометрический метод определения ориентации базы по сигналам НИСЗ Рнс.
12.3. Диаграмма, иллюстрирую. щая определение ориентации базы в двумерном пространстве 206 Разность хода определяет положение базовой линии оююситсльпо оси Н ИСЗ— центр базовой линии, но не в пространстве. Для оценки ориентации базовой линии в двумерном пространстве необходимо измерить разность хода относительно второго НИСЗ КД.
На рис. 12.3 показаны величины, определяющие ориента. пию базы в двумерном пространстве; С> и Сг — соответсгаеиио НИСЗ~ и НИСЗз, А — базовая линна с центром 0, если оиа лежит в плоскости С~Ст0, нли проекция базовой линии на эту плоскость. Рассмотрим случай, когда АВ=Ы и лежит в плоскости С>Сг0, а эта плоскость, в свою очередь, совпадает с плоскостью 0 Х У. Обозначении остальных величин ясны из рисунка.
Расстояние от С до антеня А и В г~л = /г ах' тт11 — ! + В',+бй соэб Я, ЪЧ( 1+~ — ~ + — соэб. т о ~~в г Полагая 1>(п/2В), получасы — ш ! — — соэО,; — ш-~/1+ — соэбг Я, В, ' В, '1/ Раэлагви в ряд н оставляя члены рида нс выше второго, имеем и' — — созгбь О Вэ, 1 пт — — соэ О, О В ! бсозйг гы П вЂ” кз 1 — — сокО,— В, 2В, г~а — их! + — соз О~— 2А', Ьг, = гы — гы —— Аналогично Ьгэ=гэа — гэл с(спайз.
Найдем разность бг, — Лгэ л(созб, — соэй,), ио в~=О~ — Ф; мэ=бэ — Ф н, подставив эти соотношения в (!2.1), имеем (Е', + Е',) созтФ вЂ” 2Е, Е, созФ + Е', — Е', = О, (! 2.1) (!2.2) где Е~ сова~ — сових, Ез мпаэ — Ыпаь Ез (Ьг> — Лгг) ДЕ Углы а~ и мэ находятся по известным координатам НИСЗ и центра базы 0. Длина базы б считается известной. Разности Ьг, и Ьгэ измеряются: 1 1' бгь = "("ш "ы) + (т~з %л) бгэ = Х(птв "ы) + 2 ('Гга Оы). ЗдССЬ Л вЂ” ЧИСЛО ЦЕЛЫХ дппн ПОГПЬ увинцчнихпцпксн ИН т!Шгьэ 1ДН::1 точка 0; (р — Фаза колебания, принятого соответствующей аптечной от соогасгствуюшего НИСЗ. Решая уравнение (12.2), находим зиачениг Ф.
Угол Ф характеризует положение базы п двухмерном п(юстрзистос, Для определения положения базы и трехмерном пространстве необходимо испольэовать измерении относительно трех НИСЗ. Для определения положения трех осей объекта в пространстве достаточно двух неколлинеарных баэ и трек НИСЗ.
Две неколлинеарцые базы могут иметь одну общую антенну, п тогда вместо четырех антенн попалобнтси три. 207 При создании интерферометрического устройства важно устранить неоднозначность измерений разности фаз. Для этого можно использовать измерения задержки кодов С/Л и Р, измерения разности фаз на двух несущих частотах й и гт.
Может также оказать помощь излучение и измерение разности фаз на дополнительной частоте несущей Гз, Другим направлением разрешения многозначности является применение в пределах основной базы дополнительных промежуточных антенн, образующих укороченные базы, что позволяет в процессе измерений, изменяя размеры баз, учитывать приращение целого числа циклов неоднозначности. Такие антенны можно реализовать на основе антенных решеток, повышающих помехоустойчивость работы в режиме измерения задержки и доплеровского смещения частоты. Погрешности оценки угловой ориентации об»акта обусловлнваютсн неточностью определения направления линии визирования вследствие ошибочного знания места НИСЗ и центров баз, нестабильности фазовых характеристик приемника, изменением положений фазовых центров антенн, влиянием ионосферы, тропосферы и многолучевого распространения.
Каналы измерительной аппаратуры, обесоечнвающей работу интерферометров, должны быть идентичными, поэтому наиболее целесообразны мультиплексиые каналы измерения. Они должны работать с двумя. тремя видимымн спутиинами на двух рабочих частотах. Предполагается, что можно построить аппаратуру измерения углового положения подвижных объектов с погрешностями порядка 1 мрак В92). 11.У. СИНХРОНИЗАЦИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ СТАНЦИЙ С НАЗЕМНЫМ БАЗИРОВАНИЕМ Возможность выполнять высокоточные определения параметров движения объектов с помощью ССРНС в любой точке земного шара не исключает возможности существования и использования РНС с наземным базированием. Можно выделить кнтервалы времени, когда в тех или иных районах земной поверхности точностные характеристики навигационного поля ССРНС снижаются.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
