Власов И.Б. ГНСС (studmaket) (1151932), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Îäíàêî îáóñëîâëåííàÿ íàêîïëåíèåì ñèñòåìàòè÷åñêèõ îøèáîê èíôðàíèçêî÷àñòîòíàÿ ñîñòàâëÿþùèõ ïîãðåøíîñòåé ÈÍÑ (äðåéô) ñ óâåëè÷åíèåì âðåìåíè íàáëþäåíèÿ íàðàñòàåò,÷òî ïðèâîäèò ê íåîáõîäèìîñòè ñèñòåìàòè÷åñêîé þñòèðîâêè (ïåðåóñòàíîâêè) ñèñòåìû.Íàïðîòèâ, ïîãðåøíîñòè ÍÂÎ ÑÐÍÑ õàðàêòåðèçóþòñÿ îòíîñèòåëüíî áîëåå âûñîêèì óðîâíåì âûñîêî÷àñòîòíîãî øóìà, îäíàêî ýòîò øóì èìååò íóëåâîå ñðåäíåå è ýôôåêò íàêîïëåíèÿ íèçêî÷àñòîòíîé ñîñòàâëÿþùåé ïîãðåøíîñòåé â ÀÏ ÑÐÍÑ ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâóåò. Äîñòîèíñòâà è íåäîñòàòêèÑÐÍÑ è ÈÍÑ ïðèâåäåíû â òàáë.
11.1 [2].Òàêèì îáðàçîì, ñîâìåñòíàÿ îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé ÈÍÑ èÀÏ ÑÐÍÑ ïîçâîëÿåò ðåàëèçîâàòü âûñîêîòî÷íóþ «áåçäðåéôîâóþ» ñèñòåìó160Òàáëèöà 11.1Õàðàêòåðèñòèêè ÑÐÍÑ è ÈÍÑÕàðàêòåðèñòèêàÀâòîíîìíîñòüÍåîáõîäèìîñòü íà÷àëüíîéâûñòàâêè è êàëèáðîâêèÕàðàêòåð îøèáîêÂîçìîæíîñòü ïåðåðûâîâ íàâèãàöèîííûõ îïðåäåëåíèéÒåìï âûäà÷è äàííûõÖåëåñîîáðàçíîñòü ðåçåðâèðîâàíèÿÑÐÍÑÈÍÑÍåòÍåòÄàÄàÑòàöèîíàðíûé øóìîòíîñèòåëüíî âûñîêîé èíòåíñèâíîñòèÄàÍåñòàöèîíàðíûé øóìîòíîñèòåëüíî íèçêîéèíòåíñèâíîñòèÍåò150 ÃöÍåýôôåêòèâíî10100 ÃöÝôôåêòèâíîíàâèãàöèè è ïðîñòðàíñòâåííîé îðèåíòàöèè îáúåêòîâ, â êîòîðîé ìãíîâåííàÿ ïîãðåøíîñòü ïî÷òè ïîëíîñòüþ îïðåäåëÿåòñÿ ÈÍÑ, à äîëãîâðåìåííàÿ ÀÏ ÑÐÍÑ. Òàêàÿ ÈÑÍÑ îáëàäàåò ðÿäîì ñóùåñòâåííûõ äîñòîèíñòâ ïîñðàâíåíèþ ñ ÈÍÑ è ÑÐÍÑ ïî îòäåëüíîñòè: âûñîêîé òî÷íîñòüþ îïðåäåëåíèÿ êîîðäèíàò, êîìïîíåíò âåêòîðà ñêîðîñòè, óãëîâîé îðèåíòàöèè è óãëîâîé ñêîðîñòè; íåïðåðûâíîñòüþ íàâèãàöèîííûõ îïðåäåëåíèé; ïîâûøåííûì òåìïîì âûäà÷è äàííûõ, ïîâûøåííîé íàäåæíîñòüþ.
Îòìåòèì, ÷òîêîìïëåêñèðîâàíèå ÈÍÑ ñ ÀÏ ÑÐÍÑ ïîçâîëÿåò ñóùåñòâåííî ñíèçèòü òðåáîâàíèÿ ê äîëãîâðåìåííîé ïîãðåøíîñòè ÈÍÑ, ñëåäîâàòåëüíî, è åå ñòîèìîñòü, êîòîðàÿ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿåòñÿ èìåííî âåëè÷èíîéäðåéôà. çàâèñèìîñòè îò îðãàíèçàöèè àëãîðèòìîâ ñîâìåñòíîé ôèëüòðàöèè èçìåðåíèé ÈÍÑ è ÑÐÍÑ âûäåëÿþò ñëåäóþùèå ñõåìû êîìïëåêñèðîâàíèÿ [2]:ãëóáîêîèíòåãðèðîâàííóþ (deep integrated), òåñíîñâÿçàííóþ (tightly coupled),ñëàáîñâÿçàííóþ (loosely coupled) è ðàçîìêíóòóþ (uncoupled). Êðàòêî ðàññìîòðèì îñíîâíûå îñîáåííîñòè ýòèõ ñõåì.11.1.
Îïòèìàëüíàÿ (ãëóáîêîèíòåãðèðîâàííàÿ) ÈÑÍÑÒåîðåòè÷åñêîé îñíîâîé ñèíòåçà îïòèìàëüíîé ñòðóêòóðû ÈÑÍÑÿâëÿåòñÿ îäíî èç íàïðàâëåíèé òåîðèè îïòèìàëüíîé ôèëüòðàöèè, ïîëó÷èâøåå íàçâàíèå êîìïëåêñíîé ôèëüòðàöèè (êîìïëåêñèðîâàíèå èçìåðèòåëåé). Çàäà÷à òàêîãî ñèíòåçà â ñàìîì îáùåì âèäå ôîðìóëèðóåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ïóñòü Xk îòíîñÿùèéñÿ ê ìîìåíòó tkâåêòîð ñîñòîÿíèÿ, âêëþ÷àþùèé êîîðäèíàòû ïîòðåáèòåëÿ, ñîñòàâëÿþùèå åãî âåêòîðà ñêîðîñòè è óñêîðåíèÿ, óãëû îðèåíòàöèè è161óãëîâûå ñêîðîñòè. Èíåðöèàëüíûé äàò÷èê èçìåðÿåò ÷àñòü èç êîìïîíåíò âåêòîðà Xk (îáû÷íî ñîñòàâëÿþùèå âåêòîðîâ óñêîðåíèÿ è óãëîâîé ñêîðîñòè), äðóãèå êîìïîíåíòû èçìåðÿþòñÿ ñ ïîìîùüþ ÑÐÍÑ.Äëÿ ïðîñòîòû áóäåì ñ÷èòàòü, ÷òî èçìåðåíèÿ îáåèõ ñèñòåì ñèíõðîíèçèðîâàíû, ïðè ýòîì èçìåðåíèÿ ÑÐÍÑ ïîäâåðãíóòû àíàëîãî-öèôðîâîìó ïðåîáðàçîâàíèþ.Ïðè çàäàííîé ìîäåëè äèíàìèêè èçìåíåíèÿ âåêòîðà Xk çàäà÷àîïòèìàëüíîãî ñèíòåçà êîìïëåêñíîé ñèñòåìû ôèëüòðàöèè ñâîäèòñÿê ïîèñêó íàèëó÷øåé (íàïðèìåð, ïî êðèòåðèþ ìèíèìóìà äèñïåðñèèîøèáêè ôèëüòðàöèè) îöåíêè âåêòîðà Xˆ k .
Ðåøåíèå ýòîé çàäà÷è ïðèâîäèò ê ñõåìå îïòèìàëüíîé ÈÑÍÑ, èçîáðàæåííîé íà ðèñ. 11.1.Ðèñ. 11.1. Ñõåìà îïòèìàëüíîé ÈÑÍÑ (âàðèàíò 1)Èç àíàëèçà ðèñóíêà ñëåäóåò, ÷òî ñîáñòâåííî ÀÏ ÑÐÍÑ â ýòîìñëó÷àå âêëþ÷àåò â ñåáÿ òîëüêî ðàäèî÷àñòîòíûé áëîê è ÀÖÏ, âñÿäàëüíåéøàÿ îáðàáîòêà âåäåòñÿ â èíòåãðèðîâàííîé ñèñòåìå ñîâìåñòíî ñ èçìåðåíèÿìè ÈÍÑ.Èçâåñòíî [2], ÷òî âìåñòî íàáëþäåíèé íà âûõîäå ÀÏ ÑÐÍÑyÑÐÍÑ (tk −1, i ) äëÿ ïîëó÷åíèÿ îïòèìàëüíîé îöåíêè Xˆ k ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äîñòàòî÷íàÿ ñòàòèñòèêàyêîðð k = ∑ yÑÐÍÑ (tk −1, i ) S ( X k −1, i , tk −1, i ),ãäå S ( X k −1, i , tk −1, i ) âåêòîð îïîðíûõ ñèãíàëîâ.
Ïîñëåäíåå âûðàæåíèå ñîîòâåòñòâóåò âåêòîðíîìó êîððåëÿòîðó, ò. å. ñõåìà îïòèìàëüíîé ÈÑÍÑ ìîæåò áûòü ïðèâåäåíà ê âèäó, èçîáðàæåííîìó íàðèñ. 11.2.162Ðèñ. 11.2. Ñõåìà îïòèìàëüíîé ÈÑÍÑ (âàðèàíò 2)Îòëè÷èå ýòîé ñõåìû îò ïðåäûäóùåé â òîì, ÷òî îïåðàöèÿ êîððåëÿöèîííîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ ÑÐÍÑ âûïîëíÿåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèì áëîêîì, îòíåñåííûì ê ÀÏ. Åñëè â ñõåìå, èçîáðàæåííîé íàðèñ. 11.2, îòêëþ÷èòü âûõîä ÈÍÑ, òî îñòàâøàÿñÿ ÷àñòü ðåàëèçóåòîäíîýòàïíóþ îáðàáîòêó ÍÑ, îïèñàííóþ â ðàçä. 7.
Èíûìè ñëîâàìè, äàííàÿ ñõåìà ïðåäóñìàòðèâàåò êîìïëåêñíóþ îáðàáîòêó èçìåðåíèé ÈÍÑ è ÀÏ ÑÐÍÑ ñ îäíîýòàïíîé îáðàáîòêîé, ïðè ýòîì âíåé îòñóòñòâóþò îòäåëüíûå êàíàëû ÑÐÍÑ è ÈÍÑ, íåçàâèñèìî ôîðìèðóþùèå îöåíêè ÂÑ ïîòðåáèòåëÿ. Èìåííî ïîýòîìó äàííàÿ ñõåìà íàçâàíà ãëóáîêîèíòåãðèðîâàííîé (â îòå÷åñòâåííîé ëèòåðàòóðååå èíîãäà íàçûâàþò ñõåìîé ñ êîìïëåêñèðîâàíèåì ïî âõîäàì). Õðàêòåðèñòèêè òî÷íîñòè è ïîìåõîóñòîé÷èâîñòè òàêîé ñõåìû áëèçêè êïîòåíöèàëüíûì.11.2.
Òåñíîñâÿçàííàÿ ÈÑÍÑÐåàëèçàöèÿ ðàññìîòðåííîãî âûøå îïòèìàëüíîãî àëãîðèòìà òðåáóåò îòêàçà îò øèðîêî ïðèìåíÿåìîé â íàñòîÿùåå âðåìÿ äâóõýòàïíîé ñõåìû îáðàáîòêè ñèãíàëîâ â ÀÏ ÑÐÍÑ. Ðàññìîòðèì óïðîùåííûå àëãîðèòìû êîìïëåêñèðîâàíèÿ ÈÍÑ ñ ÀÏ ÑÐÍÑ, ïîñòðîåííîéïî òðàäèöèîííîé (äâóõýòàïíîé) ñõåìå.  ýòîì ñëó÷àå íà âõîä êîìïëåêñíîãî ôèëüòðà ñ ÀÏ ÑÐÍÑ ìîãóò ïîäàâàòüñÿ ëèáî îöåíêè ÐÍÏ,ëèáî îöåíêè ÍÏ. Ñîîòâåòñòâóþùèå ñõåìû ÈÑÍÑ ïðèâåäåíû íàðèñ.
11.3 è 11.4.163Ðèñ. 11.3. Ñõåìà ÈÑÍÑ ñ êîìïëåêñèðîâàíèåì ïî âûõîäàì îöåíîê ÐÍÏÐèñ. 11.4. Ñõåìà ÈÑÍÑ ñ êîìïëåêñèðîâàíèåì ïî âûõîäàì îöåíîê ÍÏ164Ñëåäóåò îáðàòèòü âíèìàíèå íà òî, ÷òî â ñõåìàõ, èçîáðàæåííûõíà ðèñ. 11.3 è 11.4, èìååòñÿ öåïü îáðàòíîé ñâÿçè, ïî êîòîðîé îöåíêà Xˆ ÈÑÍÑ,k , ñôîðìèðîâàííàÿ â êîìïëåêñíîì ôèëüòðå, ââîäèòñÿ âáëîê ïåðâè÷íîé îáðàáîòêè ÀÏ, ÷òî ïîçâîëÿåò ñóçèòü ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ ñëåäÿùèõ ñèñòåì (ÑÑÇ, ÑÑÔ, ÑÑ×) è òàêèì îáðàçîì ïîâûñèòü èõ ïîìåõîóñòîé÷èâîñòü. Ïðèíöèï êîìïëåêñèðîâàíèÿ, ðåàëèçîâàííûé â ýòèõ ñõåìàõ, â îòå÷åñòâåííîé ëèòåðàòóðå ïîëó÷èë íàçâàíèå «êîìïëåêñèðîâàíèå íà ïåðâè÷íîì óðîâíå» èëè «êîìïëåêñèðîâàíèåïî âûõîäàì».
Õàðàêòåðèñòèêè òî÷íîñòè è ïîìåõîóñòîé÷èâîñòè ýòèõñõåì íåñêîëüêî íèæå, ÷åì ïðè êîìïëåêñèðîâàíèè ïî âõîäàì.11.3. Ñëàáîñâÿçàííàÿ è ðàçîìêíóòàÿ ÈÑÍÑÄëÿ ïðàêòè÷åñêîé ðåàëèçàöèè ñõåì, ïðèâåäåííûõ íà ðèñ. 11.3 è11.4, òðåáóåòñÿ äîðàáîòêà áëîêîâ ïåðâè÷íîé îáðàáîòêè ÀÏ îðãàíèçàöèÿ öåïè ââîäà îöåíêè Xˆ ÈÑÍÑk , ïåðåñòðîéêà ïàðàìåòðîâ ÑÑÇ,ÑÑÔ, ÑÑ×. Åñëè ýòî íåæåëàòåëüíî, ìîæíî ðàçîðâàòü óïîìÿíóòóþîáðàòíóþ ñâÿçü, ïðèíÿâ B ≡ 0.  ðåçóëüòàòå ïîëó÷àþòñÿ ïðèâåäåííûå íà ðèñ. 11.5 è 11.6 ñëàáîñâÿçàííûå ñõåìû, íàçûâàåìûå òàêæåÐèñ. 11.5.
Ñõåìà ÈÑÍÑ ñ êîìïëåêñèðîâàíèåì íà âòîðè÷íîì óðîâíå«ñûðûõ» èçìåðåíèé ÀÏ ÑÐÍÑ165Ðèñ. 11.6. Ñõåìà ÈÑÍÑ ñ êîìïëåêñèðîâàíèåì íà âòîðè÷íîì óðîâíåñ èñïîëüçîâàíèåì îöåíîê êîîðäèíàò ÀÏ ÑÐÍÑÐèñ. 11.7. Ñõåìà ÈÑÍÑ ñ êîððåêöèåé ÈÍÑ166ñõåìàìè êîìïëåêñèðîâàíèÿ íà âòîðè÷íîì óðîâíå. Ïîìåõîóñòîé÷èâîñòü ÀÏ ïðè ýòîì íå ïîâûøàåòñÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ àâòîíîìíîé ÀÏ,óëó÷øàåòñÿ ëèøü òî÷íîñòü îöåíîê.
 áîëüøèíñòâå ñîâðåìåííûõÈÑÍÑ èñïîëüçóåòñÿ èìåííî ýòîò óðîâåíü êîìïëåêñèðîâàíèÿ.Íàêîíåö, ñàìîé ïðîñòîé ÿâëÿåòñÿ ïðèâåäåííàÿ íà ðèñ. 11.7 ðàçîìêíóòàÿ ñõåìà, ïðåäóñìàòðèâàþùàÿ òîëüêî êîððåêöèþ äàííûõÈÍÑ îöåíêàìè ÍÏ Xˆ ÀÏk , ñôîðìèðîâàííûìè â ÀÏ.Ñðàâíèòåëüíûå äîñòîèíñòâà è íåäîñòàòêè îïèñàííûõ ñõåì ÈÑÍÑïðèâåäåíû â òàáë. 11.2.Òàáëèöà 11.2Îñîáåííîñòè ÈÑÍÑ ðàçëè÷íûõ òèïîâÒèï êîïëåêñèðîâàíèÿÎñíîâíûå îñîáåííîñòèÐàçîìêíóòûéÎãðàíè÷åííîñòü îøèáîê îöåíîê êîîðäèíàò è ñêîðîñòè, íàëè÷èå èíôîðìàöèè îá îðèåíòàöèè è óãëîâîé ñêîðîñòè, ìèíèìàëüíûå èçìåíåíèÿ â àïïàðàòóðåÑëàáîñâÿçàííûéÂñå ïåðå÷èñëåííûå êà÷åñòâà ðàçîìêíóòîé ñèñòåìûïëþñ âîçìîæíîñòü âûñòàâêè è êàëèáðîâêè ÈÍÑ âïîëåòå.
Âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ â ÀÏ ÑÐÍÑîöåíîê, ïîëó÷åííûõ â ÈÍÑ, äëÿ ñóæåíèÿ îáëàñòèïîèñêà ïî çàäåðæêå è ÷àñòîòåÒåñíîñâÿçàííûéÁîëåå âûñîêàÿ ïî ñðàâíåíèþ ñî ñëàáîñâÿçàííîéÈÑÍÑ ïîìåõîóñòîé÷èâîñòüÃëóáîêîèíòåãðèðî- Òî÷íîñòü è ïîìåõîóñòîé÷èâîñòü, áëèçêèå ê îïòèâàííûéìàëüíûì. Âûñîêèå âû÷èñëèòåëüíûå çàòðàòû, íåîáõîäèìîñòü ñóùåñòâåííûõ èçìåíåíèé â ÀÏ ÑÐÍÑÏåðâûå òðè èç ïðèâåäåííûõ â òàáë. 11.2 òèïîâ ÈÑÍÑ ìîãóòáûòü ðåàëèçîâàíû íà áàçå ñóùåñòâóþùèõ ÀÏ, ÈÍÑ è ñèãíàëüíûõïðîöåññîðîâ, îäíàêî áîëåå ïåðñïåêòèâíîé ÿâëÿåòñÿ ðàçðàáîòêà èðåàëèçàöèÿ ñïóòíèêîâûõ è èíåðöèàëüíûõ äàò÷èêîâ íà åäèíîé êîíñòðóêòèâíîé è òåõíîëîãè÷åñêîé áàçå.
Ðåàëèçàöèÿ ãëóáîêîèíòåãðèðîâàííîé ñõåìû âîçìîæíà òîëüêî íà îñíîâå åäèíîãî êîìïëåêñààïïàðàòóðû.Êîíòðîëüíûå âîïðîñû1. Êàêèå ôèçè÷åñêèå ïðè÷èíû äåëàþò öåëåñîîáðàçíûì êîìïëåêñèðîâàíèå ÑÐÍÑ è ÈÍÑ?2. Êàêèå íåäîñòàòêè óêàçàííûõ ñèñòåì óäàåòñÿ ñêîìïåíñèðîâàòü âÈÑÍÑ?1673. Êàêàÿ ÈÑÍÑ íàçûâàåòñÿ ãëóáîêîèíòåãðèðîâàííîé?4. Êàêàÿ ÈÑÍÑ íàçûâàåòñÿ òåñíîñâÿçàííîé, êàêîâû åå äîñòîèíñòâà èíåäîñòàòêè?5. Êàêàÿ ÈÑÍÑ íàçûâàåòñÿ ñëàáîñâÿçàííîé, êàêîâû åå äîñòîèíñòâà èíåäîñòàòêè?6. Êàêàÿ ÈÑÍÑ íàçûâàåòñÿ ðàçîìêíóòîé, êàêîâû åå äîñòîèíñòâà è íåäîñòàòêè?7. Êàêàÿ èç ïåðå÷èñëåííûõ ñõåì ïîëó÷èëà íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå â íàñòîÿùåå âðåìÿ?8. ×òî çàòðóäíÿåò ïðàêòè÷åñêóþ ðåàëèçàöèþ ñõåì ñ áîëåå âûñîêè óðîâíåì êîìïëåêñèðîâàíèÿ?16812. ÏÐÎÅÊÒ «ÃÀËÈËÅλÍåñìîòðÿ íà ïðèíÿòûå ïðàâèòåëüñòâàìè Ðîññèè è ÑØÀ îáÿçàòåëüñòâà îïðåäîñòàâëåíèè êîììåð÷åñêèõ êàíàëîâ ÑÐÍÑ ÃËÎÍÀÑÑ è GPS â áåçâîçìåçäíîå ïîëüçîâàíèå ìèðîâîìó ñîîáùåñòâó, ýòè ÑÐÍÑ ÿâëÿþòñÿ ñèñòåìàìè äâîéíîãî ïðèìåíåíèÿ è îñòàþòñÿ ñîáñòâåííîñòüþ ñîçäàâøèõ èõ ãîñóäàðñòâ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
