ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. Под ред. А.И.Перова (2010) (1151961), страница 103
Текст из файла (страница 103)
Данный тип комплексирования иногда называют комплексированием на первичном уровне. Описанный и реализованный в схемах рис. 17.4, 17.5 принцип построения комплексной системы фильтрации, основанный на обработке оценок РНП (17.4) или НП (17.5), формируемых в НАП СРНС, в отечественной литературе 15.2) получил название комплексирования по выходам (выходным оценкам НАП СРНС). Разработанные на основе данного подхода ИСНС [17.б — 17.10) обладают характеристиками точности и помехоустойчивости, несколько худшими, чем при использовании принципа комплексирования по входам.
Практическая реализация схем комплексирования рис. 17.4, 17.5 требует доработки блоков первичной обработки сигналов НАП СРНС с целью введения Глава 17 в них соответствующих оценок Хиснс„и изменения параметров следящих систем (ССЗ, ССФ, ССЧ).
Если при комплексировании ИНС и НАП СРНС желательно не затрагивать структуру АП, то, как видно из рис. 17.4, 17.5, можно положить В=-О, т.е. разорвать соответствующую связь между оценками Хи „и блоком первичной обработки НАП. При этом получаются схемы комплексирования, приведенные на рис. 17.6, 17.7, которые иногда называют схемами с комплексированием на вторичном уровне, так как в них не затрагиваются блоки первичной обработки сигналов с НАП СРНС. с,в Рис.
17.6. Схема ИСНС с комплексированием на вторичном уровне «сырых» измерений НАП СРНС Рис. 17.7. Схема ИСНС с комплексированием на вторичном уровне с использованием оценок координат НАП СРНС В приведенных схемах комплексная обработка осуществляется только на вторичном уровне и не затрагивает уровень первичной обработки НАП СРНС. 648 Интегрированные инерциально-спутниковые навигационные системы В этом случае помехоустойчивость НАП не изменяется по сравнению с автономной НАП, а лишь повышается точность формирования оценок НП. Большинство современных ИСНС используют именно такую схему комплексирования [2.8, 17.11 — 17.131. Наконец, наиболее простой схемой комплексирования ИНС и НАП СРНС является коррекция данных ИНС оценками навигационных параметров ХнАп ~, сформированных в НАП (рис. 17.8).
Рис. 17.8. Схема ИСНС с коррекцией ИНС Таблица 172. Сравнительная характеристика схем комплексирования Тип Основные особенности комплекси ования Разомкнутый Ограниченность ошибок оценок местоположения и скорости, наличие информации об ориентации и угловой скорости, минимальные изменения в бортовой аппа ат е Слабосвязанный Все перечисленные качества разомкнутой схемы, выставка и калиб вка ИНС в полете Все перечисленные качества слабосвязанной схемы, повышение помехо стойчивости Тесносвязаниый 649 В зарубежной литературе описанные выше схемы комплексирования классифицируются следующим образом [17.4]: разомкнутая (ппсопр1ес1) — рис. 17.8; слабосвязанная (1оове1у соцр1ед) — рис.
17.6, 17.7; тесносвязанная (68Ы1у сопр1ед) — рис. 17.4, 17.5; глубокоинтегрированная (деер1у 1п1едга1ес1, п11га 118Ы1у сопр1ес$) — рис. 17.3. Основные особенности (достоинства) описанных схем комплексирования ИНС и НАП СРНС приведены в табл. 17.2. Глава 17 Обеспечение характеристик точности и помехо- устойчивости, близких к потенциальным. Требует существенной перестройки НАП СРНС и вы- соких вычислительных за ат Глубокоинтегрированный Первые три из приведенных в табл. 17.2 типов комплексирования ИНС и НАП СРНС могут быть реализованы с использованием существующих моделей НАП, ИНС и навигационных процессоров. Однако следует отметить, что для более полного использования открывающихся возможностей интеграции НАП СРНС и ИНС целесообразно создание специализированных датчиков для инерциальной и спутниковых систем, изготовленных на одной технологической и конструктивной базе. Последняя из рассмотренных схем в табл.
17.2 (глубокоинтегрированная) в обязательном порядке требует разработки единого приемоизмерительного инерциально-спутникового модуля [17.2, 17.4, 17.5]. В слабо- и тесносвязанных, а также в глубокоинтегрированной схемах комплексирования итоговая оценка Хиснс~ может использоваться в НАП СРНС в режиме допоиска сигналов НС для сокращения области поиска по задержке и доплеровскому смещению частоты. 17.2. Синтез алгоритмов комплексирования НАП СРНС/ИНС Как отмечалось, практически все алгоритмы комплексирования НАП СРНС/ИНС могут быть получены с использованием теории оптимальной фильтрации [5.1, 5.2]. В рамках данной теории существует множество подходов к синтезу конкретных алгоритмов, фактическое различие которых заключается в выборе вектора состояния оцениваемых компонент и в составе используемых наблюдений (измерений).
В настоящем разделе рассматривается один из возможных подходов, основанный на задании вектора состояния в подвижной СК, связанной с Землей (ПЗСК), а в качестве ИНС вЂ” бесплатформенная ИНС (БИНС), широко используемая на современных летательных аппаратах [17.1]. 17.2.1. Модернизированный вариант комплексирования 650 Описанная в п. 17.1 постановка задачи синтеза комплексной системы фильтрации с использованием наблюдений (17.1) — (17.5) предполагает использование стандартного аппарата теории оптимальной фильтрации.
В то же время при синтезе алгоритмов комплексирования НАП СРНС/ИНС можно использовать модернизированный вариант комплексирования [5.1, 5.2], суть которого заключается в следующем. Пусть имеем спутниковое наблюдение Интегрированные инерциально-спутниковые навигационные системы УСРНС,/с 5 (4)+ П/с > (17.6) где Я~ = сх/, — фильтруемый процесс, который в пространстве состояний отображается векторным марковским процессом х/,, и наблюдение ИНС уинс,/ =4+в/ (17.7) где е„в общем случае — коррелированный процесс, который в пространстве состояний также отображается некоторым марковским процессом к„: Выразим формально Л/, из (17.7): 4 =Уинс,/, -е/, (17.8) и подставим полученное выражение в (17.6): УСРНС,/ = ~(УИНС,/с Е/с)+ П/с.
(17.9) В представление (17.9) входят наблюдения усрнс/, уинс/, и случайный процесс е„, поэтому можно рассматривать задачу фильтрации процесса е/, по заданным наблюдениям (17.9), полагая уинсл известной функцией времени. Теоретическое обоснование такого подхода, получившего название модернизированный вариант комплексирования, приведено в 15.21. При использовании модернизированного варианта комплексирования основной акцент делается на задании модели ошибок ИНС (модели изменения е/, ).
В отличие от оптимального алгоритма комплексирования, модернизированный алгоритм, во-первых, не требует априорного знания модели движения подвижного объекта, точное задание которой часто неоднозначно. Во-вторых, упрощается схемная реализация алгоритма. При этом по точности получаемых оценок модернизированный вариант комплексирования близок к оптимальному. 17.2.2. Синтез тесносвязанного алгоритма комплексирования НАП СРНС/ИНС В качестве примера синтеза тесносвязанного алгоритма по схеме рис. 17.2 можно взять |17.29].
Особенностями рассматриваемого алгоритма являются: учет различного темпа поступления данных от ИНС и СРНС; некогерентная обработка сигналов СРНС. 651 Постановка задачи Рассмотрим задачу синтеза комплексной системы фильтрации сигналов СНС и ИНС, когда темп поступления данных от двух систем различный. На рис. 17.9 приведена временная диаграмма поступления входных данных: Глава 17 Введем описание изменения информационных (оцениваемых) процессов.
Для смещения часов и частоты ОГ будем использовать соотношения !' = В'/с, 7"' = Г/Л,, с — скорость света, Я, — длина волны несущего колебания сигнала ! -го НС. Введем вектор Р' = ~.0' 1"~, для которого запишем уравнение Р' !,7 = Ев'Р',!,~-! + Св'~в'; ! 7-! (17.15) Т где Ео —— О 1 , ~р..„„, ! — вектор ДБГШ с матрицей дисперсией О О »»в' , где Ж»~, — двусторонняя спектральная плотность непре- рывного шума ОГ. Ошибки измерения гироскопов определим уравнениями Е„=Р,Е„!+С,~,„!, (17.16) е, о о о е, о О О Е Е Ев Е ; Е9 —— !!/ ; Е ; Е где Е= с, о о о с, о 0 О 1 Т, О 1 !т ~я,п-! = ~~!и,л-! б,л — ! 4!»,и — ! ~ вектор независимых ДБГШ с равными дисперсиями О Изменение координат вектора потребителя зададим векторным уравнением Х,! = ЕхХ,! -! + Сх~х;,!- (17.17) У у; Х > х Ех = где Х= ' Х х а, а, а 1 Т О О 1 Т О О 1 Е х сх = ~х;м-! — вектор независимых ДБГШ с равными дисперсиями Р »х ' Для решения задачи вторичной обработки потребуются уравнения изменения вектора Х с темпом Т,, которые аналогичны уравнениям (17.17) при замене Т-+Т, и В» ~ В- =В Т~Т, .
б54 Х„ Х Х, Сх 0 0 0 С, 0 0 0 С, $'„0 0 0 Р, 0 0 0 Рх ~х;п,lс — 1 ~у;л,lс-! 4х;и,/с-! Интегрированные инерциально-спутниковые навигационные системы В 117.291 показано, как с использованием уравнений (17.15), (17.17) полу1т чены уравнения дпя вектора К„'~, —— Я„'~, Р'.„, а'.„,1 (где Я„'„, псевдо дальность до и -го НС, Я„~, — псевдо скорость), которые имеют вид Км,~ =~Я~,и-1 + С'к~к;м,и-1 (17.18) где Ед —— — вектор независимых ж~~,т О о в ДБГШ с матрицей дисперсий Р~ Синтез комбинированного комплексного алгоритма фильтрации Так как наблюдения от разных датчиков поступают неравномерно, то рассмотрим пошаговое преобразование апостериорных плотностей вероятности (АПВ).
Обозначим как Ъ',",;~ вектор наблюдений, включающий на- блюдения сигналов навигационных спутников (17.10) на интервале времени ~в в,,(„з„] и наблюдения ИНС на интервале [~,,~„1. Пусть в момент времени ~„во имеем вектор наблюдений УД~;~, по кото- ~т рому еформврована АПВ р(Л„/Е"'",~) вектора Л„=/Х„'ее Е*„ае В'„'оо/, которую будем полагать гауссовской с вектором средних значений Л„и матрицей апостериорных дисперсий Р, „. Так как векторы Х„„, Р„' „функционально связаны с К„', то можно рассчитать апостериорную оценку К„' +В„', Я' = ат (17.19) Рд.„— - — сов (а, ) Р„'.„— соя (,О, ) 1".„— соя (у, ) Р .„+ Р„', а".„= — сов (а, ) а,'.„— сов(,В, ) а'.„— сов(у, ) а,'.„, (17.20) (17.21) и соответствующую ей матрицу дисперсий ошибок оценивания Р„- с элена„;и ментами 655 1 Т 0 0 1 Т 0 0 1 0 О 1 О, 0 1 тт,1с, у' 1нсо,о,~ и 1инс1 Глава 17 ~~. < о .оз,м,".о.о) / -« У % 1, ~'п,о,!.а«п,о,« дй, 1' ! п,М-1,О1 ( п,М-1,~ п+1 ! =«и<и ',м-со)моно ' )«о1«нс,'м-и «ннс <и,м-со н,,м-и) = п М-1 01 ( п,м-11 о' =«н<««„„„м„, «1н'и „„„««„„„,и„„).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
