Шебшаевич В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е изд., 1993) (1151869), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Расширение круга задач, решаемых радионавигационной аппаратурой, в значительной мере облегчает работу штурмана, повышает эффективность использования навигационных средств и способствует нх более широкому внедрению в практику. Более того, создание навигационных комплексов на базе ЭВМ открывает определенные перспективы для реализации автоматизированных систем управления движением объектов.
Тщательная отработка математического обеспечения (МО) позволила при ограниченных вычислительных возможностях микропроцессора обеспечить решение навигационной и сервисных задач. Одной из важных особенностей аппаратуры, способствующей ее высоконадежной работе, является автоматическая проверка работоспособности и поиск неисправностей. Внедрение микропроцессоров н больших интегральных схем (БИС) наряду с совершенствованием математического обеспечения позволяет построить простую, надежную и дешевую аппаратуру.
22.2. метОдические ОснОВы млтематическОТО ОБеспечения Математическое обеспечение аппаратуры потребителей сетевой СРНС распадается на две части: первичную (ПО) и вторичную (ВТО) обработку информации. Первичная обработка решает задачи поиска и обнаружения сигналов, слежения за ними, измерения радионавигационных параметров, приема и декодирования служебной информации. Вторичная обработка предназначена для решения навигационно-временной задачи и на втой основе — для решения набора сервисных задач, а также для управления ПО, для управления вводом н выводом необходимой информации при реализации каждого из используемых режимов.
Навигационно-временная задача (НАВЗ) состоит в определении пространственных координат и составляющих вектора скорос- 318 ти потребителя, а также поправок к шкале времени и частоте, задаваемых его бортовым генератором. Навигационно-временная задача решается в результате обработки информации, подготовленной системой ПО: измеренных РНП (временнаи задержка сигнала н доплеровское смещение его частоты) и служебной информации (эфемериды НИСЗ, поправки к шкалам времени и частоты его бортового генератора).
Бортовая аппаратура потребителя решает НАВЗ в основном, рабочем режиме, кроме которого предусматривается ряд вспомогательных режимов, обеспечивающих подготовку к основному. Это — ввод альманаха (из таблиц или из сигналов НИСЗ), контроль работоспособности аппаратуры .и калибровка радио- тракта, ввод исходных данных для реализации сервисных задач и т. п. Алгоритм ВТО представляет собой последовательный набор алгоритмов отдельных режимов, а также, так называемый управляющий алгоритм организации этих режимов.
Управляющий алгоритм в соответствии со своей функцией именуется также главным диспетчером. По своей структуре алгоритм режима представляется совокупностью алгоритмов задач, а также управляющим алгоритмом режима (диспетчером режима). Алгоритмы отдельных задач в качестве самостоятельных единиц привлекаются к обеспечению различных режимов. Каждая задача решается в результате выполнения совокупности процедур — логических и вычислительных; в пределах отдельной задачи процедуры могут образовывать блоки процедур. Каждая процедура реализуется тем или иным оператором.
Управляющие алгоритмы организуют последовательность вычислений и обмен информацией между аппаратной и программной частями устройства. Блочный принцип построения матобеспечения предоставляет широкие возможности для совершенствования алгоритмов в процессе их отладки, по результатам испытаний и эксплуатации путем замены или добавления отдельных процедур при соответствующем расширении логики управляющего алгоритма. Управляющие алгоритмы — главный диспетчер и диспетчеры отдельных режимов — можно представлять в виде формально- математических операторов, что требует исполь.ювапии соответствующего изыка.
Однако дли составлении программ достаточно записывать их и виде структурных схем, сопровождаемых понснительными текстами. Алгоритм ПО или ВТО в том нли ином режиме задается набором алгоритмов отдельных задач ПО нли ВТО, последние реализуются соответствующим набором процедур. Набор процедур и их последовательность зависят не только ог установленного режима, но и от подрежима. Дело в том, что при реализации згэ отдельных режимов возможны их варианты, связанные с тем, как ведется работа: на стоянке или в движении, по реальному сигналу илн от имитатора сигналов, какой используется код сигнала (С/А или Р), как работает БАП (самостоятельно или с другими бортовыми навигационными приборами) и т.
п. Эти варианты считаются подрежимами и различаются содержанием МО. Например, подрежимы, относящиеся к работе на стоянке и в движении, различаются между собой организацией осреднения координат. Выбор подрежима ПО илн ВТО зависит от целевой задачи, определяемой оператором БАП, условий работы аппаратуры, имеющейся априорной информации и особенностей информационно-вычислительного процесса, обусловленных текущим режимом аппаратуры.
Режим работы выбирает оператор с помощью пульта управления БАП, подрежим — с помощью признаков, хранимых в памяти и вводимых дополнительно при обращении оператора к пульту управления. Наряду с организацией стандартных вариантов функционирования БАП, полностью определяемых заданными режимом и подрежимом, МО должно обеспечивать адаптацию к условиям использования аппаратуры. Такая адаптация должна проявляться во многих направленкях.
Прежде всего алгоритмическими средствами выбирается та группа радиовидимых НИСЗ, которая по принятому критерию окажется оптимальной. С изменением взаимоположения потребителя и используемых НИСЗ средства МО определяют необходимость в привлечении дополнительных спутников или в формировании рабочего созвездия заново. Математическое обеспечение оценивает качество априорной навигационной информации и в соответствии с этим назначает ту или иную схему поиска сигналов.
В зависимости от текущей потребности в уточнении определенных составляющих оцениваемого вектора состояния принимаетси решение об использовании того или иного числа НИСЗ. Математическое обеспечение предусматривает адаптацию алгоритмов ВТО к маневрам (динамике) потребителя, к изменению поля помех и к иным изменениям условий применения аппаратуры. и.з. осмовныв элдлчи вто Наиболее наглядное представление о содержании МО дает рассмотрение набора основных задач ВТО информации. Говоря о задачах, будем иметь в виду те частные алгоритмы, имеющие самостоятельную формулировку, которые используются для организации различных режимов функционирования аппаратуры, Поэтому перечислим основные задачи, входящие в ту часть МО, 320 которая предназначается для решения навигационно-временной задачи и на этой основе — для решения сервисных задач.
Соберем предварительно воедино сообщенные ранее сведения о частных операциях, которые обеспечивают проведение единичного навигационного цикла, начинающегося подготовкой к измерениям н завершающегося выдачей результатов навигационных определений. Сеть НИСЗ типа «Глонасс» или «Навстар» обеспечит непрерывную наблюдаемость (при 24-спутниковом комплекте) в любой приземной точке от 5 до 11 НИСЗ. Для решения пространственной навигационно-временной задачи по результатам измерений псевдодальностей и радиальных псевдоскоростей требуются минимум четыре спутника (см.
гл. 1 и 14), которые выбираются по определенному правилу. Предполагается, что БАП позволяет проводить либо (см. гл. ! и 9) одновременные измерения по четырем НИСЗ (многоканальный вариант), либо последовательные (одноканальный вариант). До измерений необходимо организовать поиск сигналов, для ускорения которого используются априорные данные о положении объекта и НИСЗ, захват сигналов и слежение за ними, а параллельно с измерениями — провести прием и декодирование служебной информации (см. гл. 7 — 9).
Для компенсации ионосферной и тропосферной рефракции следует использовать результаты измерения на двух частотах, а также соответствующие поправки (см. гл. 5 и 1О). Результаты измерений надлежит также скорректировать в соответствии со значениями поправок к ШВ и к частоте генератора каждого НИСЗ, передаваемыми в кадре сигнала (см. гл. 10). Переданные в кадре значения альманаха позволяют рассчитать координаты спутников, что используется как прн выборе рабочего созвездия, так и при формировании целеуказаннй на поиск сигналов (см. гл. !О). Координаты и составляющие скорости НИСЗ на моменты снятия результатов измерений вычисляются по принятым в составе служебной информации эфемеридам (см. гл, 10) в результате краткосрочного прогноза движения НИСЗ. Для решения собственно навигационной' задачи можно применять процедуры обработки как по полным выборкам, так н по выборкам нарастающего объема (см.
гл, 14, !5). Для определении надежности пшшгацнопного сеанса следует оцепить точность навигационных определений (см. гл. 16). Перечисленные операции единичного навигационного сеанса могут реализоваться процедурой ВТО, представляющей собой следующий набор задач (рис. 22.1), включение которых регулируется управляющим алгоритмом. Выбор рабочего созвездия преследует цель определения номеров тех спутников, с которыми целесообразна работа в течение 1! звк.ом 32! дыбою рабачева соядесдия ддод искшвмгя данныя Расчет Приск и цвледкасокин двкедиродонне длю поиска сп Диспетчер С:~ Яндокацчя и рсвисгррация бы лзтатрд шснои свт рыбввтш квквявякй и нк ярттяялял яюя вбявбяпка оценка ренские почва неве точности кпднваиионн Пеятрвяс яот и атюаднадоеаииокяы Урвнккнед Работеспсссд- ляшаея морсаш определение салтчи повии ддп няп ве кекваци мгк вкйи Рпк Ренские сердискык лгдач Рис.
22Л. Взаимодействие ДИСПЕТЧЕРЛ с блоками программного обеспе- иенин ближайшего интервала времени. В качестве исходных данных используется информации о всех спутниках из альманаха, а также о местоположении (априорном) потребителя и текущем времени. Альманах при этом может вводиться в память ЭВМ автоматически из внешнего запоминающего устройства или вручную оператором с пульта. Текущие параметры движения спутников находятся путем пересчета данных альманаха на текущий момент времени. В результате выбираются наивыгоднейшие четыре. основных спутника и несколько запасных.
При прогнозе радионавигационного параметра вычисляются ожидаемые (прогнозируемые) значения РНП по имеющимся (априорным) координатам потребителя и по прогнозируемому положению навигационного спутника. Решение задачи подготавливает целеуказания (ЦУ) для поиска сигнала, причем в зависимос-, ти от точности ЦУ поиск может проводиться либо последовательно сначала по коду С/А, а затем по коду Р, либо сразу по коду Р. При приеме и декодировании служебной информации обеспечивается помехоустойчивый прием, обработка и перемасштабирование служебной информации (СИ), а также дальнейшая передача ее в соответствующие массивы памяти ЭВМ.
При приеме СИ можно сформировать альманах и выделить эфемериды (а также поправки, передаваемые в кадре) обрабатываемого спутнг1ка по любой компоненте радиосигнала, Использование кода С/А или Р определяется содержанием признака, вводимого диспетчером ВТО. Краткосрочный прогноз эфемерид'предназначен для расчета предельно точных значений координат и составляющих вектора скорости соответствующего спутника на моменты измерений. Исходными для решения этой задачи являются данные о номере спутника и заданном моменте времени, а также извлеченные из 322 СИ координаты н составляющие скорости данного спутника (эфемериды) на ближайший узловой момент времени. Формирование массива измерений проводится в темпе съема результатов измерений псевдодальности и радиальной псевдоскорости (или приращения дальности) с соответствующих цепей слежения за параметрами радиосигнала. При этом измеренные значения корректируются сообразно переданным в кадре сигнала частотным поправкам и поправкам к бортовой шкале времени спутника, а также исправляются на приобретенные в процессе распространения радиосигнала сдвиги информативных параметров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
