Власов И.Б. ГНСС (studmaket) (1151932), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Ñîîáðàæåíèÿ, ïîëîæåííûå â îñíîâó âûáîðà ñîñòàâà è ïàðàìåòðîâîðáèòàëüíûõ ãðóïïèðîâîê ÑÐÍÑ âòîðîãî ïîêîëåíèÿ.10. Îñíîâíûå ýòàïû ñîçäàíèÿ ÑÐÍÑ âòîðîãî ïîêîëåíèÿ.263. ÌÅÒÎÄÛ ÈÇÌÅÐÅÍÈßÍÀÂÈÃÀÖÈÎÍÍÛÕ ÏÀÐÀÌÅÒÐÎÂÍàïîìíèì (ñì. ðàçä. 1), ÷òî îñíîâíûì ñîäåðæàíèåì çàäà÷è ÍÂÎ âÃÍÑÑ ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëåíèå âåêòîðà ñîñòîÿíèÿ ïîòðåáèòåëÿ.  êà÷åñòâåêîìïîíåíò ýòîãî âåêòîðà îáû÷íî ðàññìàòðèâàþò ïðîñòðàíñòâåííûå êîîðäèíàòû x, y, z ïîòðåáèòåëÿ âðåìåííó́þ ïîïðàâêó τï øêàëû âðåìåíè ïîòðåáèòåëÿ îòíîñèòåëüíî ñèñòåìíîé øêàëû, à òàêæå ñîñòàâëÿþùèå âåêòîðàñêîðîñòè x&, y& , z&. Óêàçàííûå íàâèãàöèîííûå ïàðàìåòðû îïðåäåëÿþòñÿ íàîñíîâàíèè èçìåðåíèÿ ÐÍÏ.  ÃÍÑÑ ÃËÎÍÀÑÑ è GPS èñïîëüçóþòñÿ â îñíîâíîì äàëüíîìåðíûé è ðàäèàëüíî-ñêîðîñòíîé ìåòîäû èçìåðåíèé. ýòîì ñëó÷àå ÐÍÏ ÿâëÿþòñÿ âðåìÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ (çàäåðæêà) τ ñèãíàëà íà òðàññå ÍÊÀ ïîòðåáèòåëü è äîïëåðîâñêîå ñìåùåíèå íåñóùåé ÷àñòîòû FÄ.
Ñîîòâåòñòâóþùàÿ èì äàëüíîñòü ÍÊÀ ïîòðåáèòåëü R è ðàäèàëüíàÿ ñêîðîñòü ïîòðåáèòåëÿ îòíîñèòåëüíî ÍÊÀ vr ÿâëÿþòñÿ íàâèãàöèîííûìè ïàðàìåòðàìè, à ñâÿçûâàþùèå èõ íàâèãàöèîííûå ôóíêöèè â äàííîìñëó÷àå èìåþò âèä R = cτ; vr = FÄ /λ.Ðàññìîòðèì îñíîâíûå âèäû ÍÂÎ, áàçèðóþùèåñÿ íà ðåçóëüòàòàõ èçìåðåíèé óêàçàííûõ ÐÍÏ.3.1.
Ìåòîäû ÍÂÎ, îñíîâàííûå íà èçìåðåíèèâðåìåíè ïðèõîäà ñèãíàëà3.1.1. Äàëüíîìåðíûé ìåòîäÍàèáîëåå ïðîñòîé, äàëüíîìåðíûéìåòîä íàâèãàöèîííûõ îïðåäåëåíèéîñíîâàí íà èçìåðåíèÿõ äàëüíîñòè Riìåæäó i-ì ÍÊÀ è ïîòðåáèòåëåì. Ðåøåíèå çàäà÷è íà ïëîñêîñòè äàííûì ìåòîäîì èëëþñòðèðóåò ðèñ.
3.1. Ëèíèèïîëîæåíèÿ â ýòîì ñëó÷àå ïðåäñòàâëÿþò îêðóæíîñòè ðàäèóñîâ R1 = cτ1 èR2 = cτ2. Êàê âèäíî íà ðèñóíêå, îêðóæíîñòè ïåðåñåêàþòñÿ â äâóõ òî÷êàõ,Ðèñ. 3.1. Äàëüíîìåðíûå èçìåðåíèÿ íà ïëîñêîñòè27ò. å. ïðè èçìåðåíèÿõ âîçíèêàåò íåîäíîçíà÷íîñòü, äëÿ óñòðàíåíèÿ êîòîðîé íåîáõîäèìà äîïîëíèòåëüíàÿ èíôîðìàöèÿ.Ïðè òðåõìåðíûõ èçìåðåíèÿõ ïîâåðõíîñòü ïîëîæåíèÿ äëÿ êàæäîãî i-ãî ÍÊÀ ïðåäñòàâëÿåò ñôåðó ðàäèóñà Ri, öåíòð êîòîðîé ðàñïîëîæåí â öåíòðå ìàññ ÍÊÀ.
Óðàâíåíèå ýòîé ñôåðû èìååò âèäRi = ( xc i − x) 2 + ( yc i − y ) 2 + ( zc i − z ) 2 ,1 ≤ i ≤ n.(3.1)Çäåñü xci, yci, zci èçâåñòíûå íà ìîìåíò èçìåðåíèÿ êîîðäèíàòû i-ãîÍÊÀ (äàííûå, íåîáõîäèìûå äëÿ ðàñ÷åòà òåêóùèõ êîîðäèíàò ÍÊÀ,òàê íàçûâàåìàÿ ýôåìåðèäíàÿ èíôîðìàöèÿ, ïåðåäàþòñÿ ñ ÍÊÀ ïîòðåáèòåëþ â ñîñòàâå íàâèãàöèîííîãî ñîîáùåíèÿ, ñì. ðàçä.
6); x, y, z êîîðäèíàòû ïîòðåáèòåëÿ, êîòîðûå íåîáõîäèìî îïðåäåëèòü; i íîìåð ÍÊÀÌåñòîïîëîæåíèå ïîòðåáèòåëÿ, ò. å. åãî êîîðäèíàòû x, y, z, îïðåäåëÿþò êàê êîîðäèíàòû òî÷êè ïåðåñå÷åíèÿ òðåõ ïîâåðõíîñòåé ïîëîæåíèÿ, äðóãèìè ñëîâàìè, òðåõ ñôåð (ðèñ. 3.2). Ïîýòîìó äëÿ ðåàëèçàöèè äàëüíîìåðíîãî ìåòîäà íåîáõîäèìî èçìåðèòü äàëüíîñòè äîòðåõ ÍÊÀ, ò. å.
i = 1, 2, 3.Ðèñ. 3.2. Ïîâåðõíîñòè ïîëîæåíèÿ äëÿ äàëüíîìåðíîãî ìåòîäàÒàêèì îáðàçîì, äëÿ äàëüíîìåðíîãî ìåòîäà íàâèãàöèîííàÿ ôóíêöèÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñèñòåìó èç òðåõ êâàäðàòíûõ óðàâíåíèé âèäà(3.1). Ââèäó íåëèíåéíîñòè òàêîé ñèñòåìû óðàâíåíèé âîçíèêàåò ïðîáëåìà íåîäíîçíà÷íîñòè îïðåäåëåíèÿ êîîðäèíàò, óñòðàíÿåìàÿ ñ ïîìîùüþ èçâåñòíîé ïîòðåáèòåëþ äîïîëíèòåëüíîé èíôîðìàöèè (àïðèîðíûå êîîðäèíàòû ïîòðåáèòåëÿ, åãî ðàäèàëüíàÿ ñêîðîñòü è ò.
ä.).Ïðèíöèïèàëüíî âàæíûì ñ òî÷êè çðåíèÿ ïðàêòè÷åñêîãî èñïîëüçîâàíèÿ äàëüíîìåðíîãî ìåòîäà ÿâëÿåòñÿ ñëåäóþùåå. Óðàâíåíèå (3.1)28ñïðàâåäëèâî â ïðåäïîëîæåíèè, ÷òî âñå âõîäÿùèå â ýòî âûðàæåíèåâåëè÷èíû îòíîñÿòñÿ ê îäíîìó è òîìó æå ìîìåíòó âðåìåíè. Íà ñàìîì äåëå ìîìåíò íàñòóïëåíèÿ ëþáîãî ñîáûòèÿ, ïðîèñõîäÿùåãî íàáîðòó ÍÊÀ (íàïðèìåð, íà÷àëî èçëó÷åíèÿ ñèãíàëà), ìîæåò áûòü îïðåäåëåí òîëüêî îòíîñèòåëüíî áîðòîâîé øêàëû âðåìåíè (ÁØÂ), ôîðìèðóåìîé áîðòîâûì ýòàëîíîì âðåìåíè è ÷àñòîòû.
Ïðè ýòîì ïîòðåáèòåëü Ï ôèêñèðóåò ìîìåíò ïðèåìà ýòîãî ñèãíàëà â ñîáñòâåííîéøêàëå âðåìåíè ïîòðåáèòåëÿ (ØÂÏ). Åñëè ÁØ è ØÂÏ èäåàëüíîñèíõðîíèçèðîâàíû, òî ïðîáëåì íå âîçíèêàåò, îäíàêî äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî èìåòü â àïïàðàòóðå ïîòðåáèòåëÿ (ÀÏ) âûñîêîñòàáèëüíûé ýòàëîí âðåìåíè (÷àñòîòû) è ïåðèîäè÷åñêè ïðîâîäèòü åãî êàëèáðîâêó ïîØ ÍÊÀ, ÷òî òåõíè÷åñêè ñëîæíî è ýêîíîìè÷åñêè íå îïðàâäàíî. Ïðèíàëè÷èè ñìåùåíèÿ ØÂÏ îòíîñèòåëüíî ÁØ δτ = tÁØ tØÂÏ èçìåðåííàÿ ïîòðåáèòåëåì âåëè÷èíà τï çàäåðæêè ñèãíàëà íà òðàññå ðàñïðîñòðàíåíèÿ ÍÊÀ-Ï áóäåò îòëè÷àòüñÿ îò èñòèííîé çàäåðæêè τ íàâåëè÷èíó δτ, ïîýòîìó âåëè÷èíà τï ôàêòè÷åñêè ÿâëÿåòñÿ ïñåâäîçàäåðæêîé.
(Áîëåå ñòðîãîå îïðåäåëåíèå ïîíÿòèÿ ïñåâäîçàäåðæêè ñì.â [12].) Ñîîòâåòñòâåííî, ðàññ÷èòàííàÿ íà îñíîâàíèè èçìåðåííîãîïîòðåáèòåëåì çíà÷åíèÿ τï äàëüíîñòü äî i-ãî ÍÊÀ Ri = c τï îòëè÷àåòñÿ îò èñòèííîé íà âåëè÷èíó δR = c δτ, ò. å. ïðåäñòàâëÿåò ñîáîéïñåâäîäàëüíîñòü. Êîîðäèíàòû ïîòðåáèòåëÿ x, y, z â ýòîì ñëó÷àå òàêæå îïðåäåëÿþòñÿ ñ ïîãðåøíîñòüþ, çíà÷åíèå êîòîðîé ñ ó÷åòîì ðåàëüíûõ çíà÷åíèé ñìåùåíèÿ øêàë δτ ìîæåò äîñòèãàòü äåñÿòêîâ èñîòåí ìåòðîâ.
Ïîýòîìó íà ïðàêòèêå äàëüíîìåðíûé ìåòîä ïðàêòè÷åñêè íå ïðèìåíÿåòñÿ, âìåñòî íåãî èñïîëüçóþò ïñåâäîäàëüíîìåðíûé ìåòîä.3.1.2. Ïñåâäîäàëüíîìåðíûé ìåòîäÈòàê, ïîä ïñåâäîäàëüíîñòüþ îò i-ãî ÍÊÀ äî ïîòðåáèòåëÿ ïîíèìàþò èçìåðåííóþ äàëüíîñòü Rˆ i ýòîãî ÍÊÀ, îòëè÷àþùóþñÿ îò èñòèííîé äàëüíîñòè Ri íà íåèçâåñòíóþ, íî ïîñòîÿííóþ çà âðåìÿ îïðåäåëåíèÿ íàâèãàöèîííûõ ïàðàìåòðîâ âåëè÷èíó ∆R = c∆τ.
Òàêèìîáðàçîì, ïñåâäîäàëüíîñòü äî i-ãî ÍÊÀ ìîæíî îïèñàòü ôîðìóëîéRˆi = ( xc i − x)2 + ( yc i − y ) 2 + ( zc i − z ) 2 + cδτ ,(3.2)ãäå δτ ñìåùåíèå âðåìåííîé øêàëû ïîòðåáèòåëÿ îòíîñèòåëüíî ñèñòåìíîãî âðåìåíè. ïñåâäîäàëüíîìåðíûõ ìåòîäàõ ïîâåðõíîñòüþ ïîëîæåíèÿ ïîïðåæíåìó ÿâëÿåòñÿ ñôåðà ñ öåíòðîì â òî÷êå öåíòðà ìàññ ÍÊÀ, íîðàäèóñ ýòîé ñôåðû îòëè÷àåòñÿ îò èñòèííîé äàëüíîñòè R íà íåèçâåñò29íóþ âåëè÷èíó ∆R = cδτ. Ñóùåñòâåííî, ÷òî ïîñêîëüêó ÁØ âñåõÍÊÀ ñèíõðîíèçèðîâàíû ñ âûñîêîé òî÷íîñòüþ, âåëè÷èíà çàäåðæêèñ÷èòàåòñÿ îäèíàêîâîé äëÿ âñåõ ÍÊÀ (ðèñ. 3.3).Èçìåðåíèå ïñåâäîäàëüíîñòåé äî òðåõ ÍÊÀ ïðèâîäèò ê ñèñòåìåòðåõ óðàâíåíèé, ñîäåðæàùèõ ÷åòûðå íåèçâåñòíûõ êîîðäèíàòû ïîòðåáèòåëÿ x, y, z è çàäåðæêó δR.
Äëÿ óñòðàíåíèÿ âîçíèêøåé íåîïðåäåëåííîñòè íåîáõîäèìî ïðîâåñòè äîïîëíèòåëüíîå èçìåðåíèå, ò. å.èçìåðèòü ïñåâäîäàëüíîñòü äî ÷åòâåðòîãî ñïóòíèêà. Ïîëó÷åííàÿ òàêèì îáðàçîì ñèñòåìà ÷åòûðåõ óðàâíåíèé èìååò îäíîçíà÷íîå ðåøåíèå è, ñëåäîâàòåëüíî, ìåñòîïîëîæåíèå ïîòðåáèòåëÿ ïðè èçìåðåíèÿõ ïñåâäîäàëüíîñòåé îïðåäåëÿåòñÿ êàê òî÷êà ïåðåñå÷åíèÿ ÷åòûðåõïîâåðõíîñòåé ïîëîæåíèÿ. Èìåííî íåîáõîäèìîñòü îáåñïå÷èòü â ëþáîé òî÷êè Çåìëè âîçìîæíîñòü îäíîâðåìåííîãî íàáëþäåíèÿ êàê ìèíèìóì ÷åòûðåõ ÍÊÀ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿåò ñòðóêòóðóè ïàðàìåòðû îðáèòàëüíîé ãðóïïèðîâêè ÃÍÑÑ.Ðèñ.
3.3. Ñõåìà ïñåâäîäàëüíîìåðíûõ èçìåðåíèéïðè îïðåäåëåíèè ïîëîæåíèÿ íà ïëîñêîñòèÍåîáõîäèìî îáðàòèòü âíèìàíèå, ÷òî ïîëîæåííîå â îñíîâó ïñåâäîäàëüíîìåðíîãî ìåòîäà äîïóùåíèå î òîì, ÷òî áîðòîâûå øêàëûâñåõ ÍÊÀ ñèíõðîíèçèðîâàíû ñ âûñîêîé òî÷íîñòüþ, ñïðàâåäëèâîòîëüêî äëÿ êàæäîé èç ÃÍÑÑ ÃËÎÍÀÑÑ è GPS ïî îòäåëüíîñòè.Åñëè æå â ðàáî÷åå ñîçâåçäèå âêëþ÷åíû ÍÊÀ îáåèõ ÃÍÑÑ, òî, ïîñêîëüêó èõ ÁÂØ â íàñòîÿùåå âðåìÿ íå ñèíõðîíèçèðîâàíû, ñèñòåìà30óðàâíåíèé, êîòîðóþ íåîáõîäèìî ðåøèòü ïðè ÍÂÎ, ñîäåðæèò íå ÷åòûðå, à ïÿòü íåèçâåñòíûõ òðè ïñåâäîäàëüíîñòè è äâå âåëè÷èíûñìåùåíèÿ øêàë: δτÃËÎÍÀÑÑ è δτGPS.
Ñîîòâåòñòâåííî âîçðàñòàåò íåîáõîäèìîå ÷èñëî íåçàâèñèìûõ èçìåðåíèé.Ïñåâäîäàëüíîìåðíûé ìåòîä íå íàêëàäûâàåò æåñòêèõ îãðàíè÷åíèé íà çíà÷åíèå ïîãðåøíîñòè ØÂÏ, ïîñêîëüêó ïîçâîëÿåò îäíîâðåìåííî ñ îïðåäåëåíèåì ìåñòîïîëîæåíèÿ âû÷èñëÿòü ýòó ïîãðåøíîñòüè ïðè íåîáõîäèìîñòè ñêîððåêòèðîâàòü åå.3.1.3. Ðàçíîñòíî-äàëüíîìåðíûé ìåòîäÌåòîä îñíîâàí íà èçìåðåíèè ðàçíîñòè äàëüíîñòåé îò ïîòðåáèòåëÿ äî îäíîãî èëè íåñêîëüêèõ ÍÊÀ. Ïî ñâîåé ñóòè ýòîò ìåòîä àíàëîãè÷åí ïñåâäîäàëüíîìåðíîìó, òàê êàê åãî öåëåñîîáðàçíî ïðèìåíÿòü òîëüêî ïðè íàëè÷èè â äàëüíîìåðíûõ èçìåðåíèÿõ íåèçâåñòíûõñäâèãîâ δR, ò.
å. êîãäà ôàêòè÷åñêè ïðîâîäÿòñÿ èçìåðåíèÿ ïñåâäîäàëüíîñòåé. Ðàçíîñòíî-äàëüíîìåðíûé ìåòîä èñïîëüçóåò òðè ðàçíîñòè ∆ Rˆij = Rˆi − Rˆ j äî ÷åòûðåõ ÍÊÀ, êîòîðûå íå ñîäåðæàò âåëè÷èíóδR. Ïîñëåäíÿÿ, êàê è â ïñåâäîäàëüíîìåðíîì ìåòîäå, ñ÷èòàåòñÿ îäèíàêîâîé äëÿ âñåõ ÍÊÀ è ïîñòîÿííîé çà âðåìÿ íàâèãàöèîííûõ îïðåäåëåíèé. Î÷åâèäíî, ÷òî ïðè ýòîì äîïóùåíèè ðàçíîñòè ïñåâäîäàëüíîñòåé ðàâíû ðàçíîñòÿì èñòèííûõ äàëüíîñòåé, äëÿ îïðåäåëåíèÿêîòîðûõ òðåáóåòñÿ ëèøü òðè íåçàâèñèìûõ óðàâíåíèÿ.
Íàâèãàöèîííûì ïàðàìåòðîì ÿâëÿåòñÿ ∆ Rˆij .Ïîâåðõíîñòè ïîëîæåíèÿ â ðàçíîñòíî-äàëüíîìåðíîì ìåòîäå îïðåäåëÿþòñÿ èç óñëîâèÿ ∆ Rˆij = const è ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ïîâåðõíîñòè äâóõïîëîñòíîãî ãèïåðáîëîèäà âðàùåíèÿ, ôîêóñàìè êîòîðîãîÿâëÿþòñÿ êîîðäèíàòû îïîðíûõ òî÷åê i è j (öåíòðîâ ìàññ i-ãî è j-ãîÍÊÀ) (ñì.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
