ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. Под ред. А.И.Перова (2010) (1151961), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Если говорить об оптимизации алгоритмов обработки информации, то можно отметить следующие направления: оптимизация структуры и параметров следящих систем за задержкой огибающей, фазой и частотой с учетом динамики конкретного потребителя; адаптация следящих систем к отношению сигнал/шум на входе приемника; использование комплексных следящих систем, совместно обрабатывающих сигналы с выходов дискриминаторов дальности, фазы и частоты; совместное использование кодовых (по огибающей) и фазовых измерений для НВО; переход от идеологии построения ппиемников с двухэтапной обработкой к приемникам с одноэтапной обработкой; использование дифференциальных методов НВО, при которых устраняются многие медленно меняющиеся коррелированные составляющие погрешностей; комплексирование алгоритмов обработки сигналов навигационного приемника и других навигационных систем потребителя, в первую очередь инерциальной системы навигации (ИНС).
Некоторые из отмеченных направлений частично рассмотрены в гл. 6. Вопросы более полного использования фазовых измерений в НАП, наряду с кодовыми, будут рассмотрены в гл. 15. Дифференциальные режимы работы НАП СРНС излагаются в гл. 12. Проблемы комплексирования НАП ГЛОНАСС и ИНС рассматриваются в гл, 17. 7.8. Бюджет погрешностей определения псевдо дальности и псевдо скорости Подводя итог анализу погрешностей определения псевдо дальности и псевдо скорости, приведем итоговую таблицу отдельных составляющих общей погрешности, которую принято называть бюджетом погрешностей.
В приводимой ниже табл. 7.1 полагается, что все составляющие погрешностей являются некоррелированными между собой случайными величинами с гауссовским законом распределения, имеющими нулевые математическое ожида- 297 Глава 7 ние и дисперсию ст . Поэтому дисперсия общей ошибки определяется как 2 сумма дисперсий отдельных составляющих. Приводимые в таблице значения отдельных составляющих соответствуют остаточным значениям погрешностей, т.е. предполагается, что в приемнике приняты меры по снижению погрешностей определения псевдо дальности и псевдо скорости, описанные в п. 7.7. Погрешность, вносимая приемником, дается для автономно работающего одно- частотного стационарного (неподвижного) приемника с двухэтапной обработкой сигналов, при приеме сигнала от НС, находящегося в зените.
Учитывая данный комментарий, величина общей (итоговой) погрешности в табл. 7.1, 7.2 имеет смысл потенциальной, т.е. предельно достижимой в реальной аппаратуре. Таблица 7.1. Бюджет погрешностей определения псевдо дальности Таблица 7.2. Бюджет погрешностей определения псевдо скорости 7.9. Погрешности, вносимые на этапе решения навигационной задачи Оценки псевдо дальностей и псевдо скоростей, полученные на этапе первичной обработки по четырем или более видимым НС, используются для расчета оценок координат и вектора скорости потребителя, составляющего суть вторичной обработки информации (см. п.
б.4) в приемнике (или решения навигационной задачи). При проведении необходимых расчетов используется 298 Источники погрешностей и точность НВО информация о координатах и составляющих вектора скорости (эфемериды) каждого НС, которая извлекается из навигационного сообщения. Точность этой эфемеридной информации непосредственно влияет на точность НВО. Кроме того, при пересчете оценок псевдо дальностей в координаты потребителя осуществляется преобразование погрешностей определения псевдо дальностей в погрешности определения координат потребителя.
При этом происходит ухудшение точности определения координат потребителя по сравнению с точностью определения псевдо дальностей, зависящее от геометрии расположения потребителя и НС, сигналы которых принимаются в обработку. Для количественной оценки данного эффекта используют понятие геометрического фактора.
7.9.1. Погрешности эфемеридного обеспечения Одной из основных задач наземного сегмента контроля и управления является формирование предсказанных на заданные моменты времени ~ь значений эфемерид всех НС и передача их на НС, где они закладываются в навигационное сообщение. Подробное описание процедур формирования и закладки эфемеридной информации приведено в п.
11.б. В данном разделе рассматривается лишь точность эфемеридной информации и ее влияние на точность НВО. При проведении экспериментальных исследований под эфемеридными погрешностями понимают: 61 — трансверсальная (по касательной к траектории); ог — радиальная; оп — нормальная (по нормали к плоскости, образуемой векторами Я, ог). В [7.51 приведены результаты экспериментальных исследований эфемеридных погрешностей для НС ОРИ, под которыми понимают погрешности предсказанных значений эфемерид (закладываемых в навигационное сообщение) относительно точно измеренных значений.
Итоговые результаты данных исследований приведены в табл. 7.3. Таблица 7.3. Экспериментальные значения эфемерндных погрешностей К сожалению экспериментальных данных по определению эфемеридных погрешностей для НС ГЛОНАСС в настоящее время нет. Поэтому в дальнейшем будем полагать, что они несущественно отличаются от данных для НС ОРИ. 299 Глава 7 Определенные выше эфемеридные погрешности принято пересчитывать в эквивалентную ошибку определения псевдо дальности. Обусловлено это тем, что погрешности определения псевдо дальностей все равно пересчитываются через геометрический фактор в погрешности определения координат потребителя, поэтому нет смысла пересчитывать отдельно погрешности эфемеридного обеспечения. Общая формула для пересчета эфемеридных погрешностей в погрешности определения псевдо дальности имеет вид Мд,', = ~,~~6, ~- «„(~~6.
-~ ~~Я ), (7.72) где коэффициенты 1„,1, определяют вклад соответствующих ошибок в итоговую ошибку и зависят от взаимного положения НС и потребителя. В 17.51 рассчитаны усредненные (по различным угловым положениям НС и потребителя) значения этих коэффициентов: А„ = 0,959,й, = 0,0204 . Используя данные табл. 7.3 и приведенные значения коэффициентов, получаем приведенную к псевдо дальности погрешность, обусловленную эфемеридными погрешностями аД, = 1,27 м. Это значение отличается, например, от аналогичного значения (6Д = = 4 м), приведенного в ~6.11~.
Поэтому, для дальнейшего анализа примем среднее из данных двух значений, т.е. дД, = 2,6 м. Добавляя данную погрешность в табл. 7.1, получаем интегрированный бюджет погрешностей определения псевдо дальности (табл. 7.4). Таблица 7.4. Интегрированный бюджет погрешностей определения псевдо дальности 7.9.2. Геометрический фактор в СРНС В п. 6.4.3 при рассмотрении одношагового алгоритма вторичной обработки информации получено соотношение (6.211), связывающее ошибки опреде- 300 Источники погрешностей и точность НВО ления вектора состояния потребителя х=~хугД'~ с ошибками определения вектора псевдо дальностей Лу - = Д вЂ” Д, которое имеет вид Лх = Й'Й Й'Лу -, (7.73) где Й вЂ” матрица направляющих косинусов (6.214).
Рассчитаем корреляционную матрицу ошибок Лх: «.,=«[(лх-н[л*]) ( *-и] *])'1 =« '«. -« *=(«*«-' «) (7.74) где К, — =М Лу- -М Лу- Лу- -М Лу- — корреляционная матрица погрешностей определения псевдо дальностей (в дальнейшем будем полагать М[Лх1= М[у -] =О). Диагональными членами корреляционных матриц К, - и К, „являются дисперсии определения псевдо дальностей (о.-, ! =1,Ж) и пространсгвен- 2 ! но-временныхкоординатпотребителя (о.~ ~т', о;~ сг~,). У' Из (7.74) следует, что соотношение между погрешностями определения псевдо дальностей и пространственно-временных координат потребителя зависит только от вида матрицы направляющих косинусов Й, т.
е. от геометрии взаимного расположения НС и потребителя. Таким образом, важным условием достижения высокой точности навигационных определений в СРНС является такое взаимное пространственное расположение рабочего созвездия НС и потребителя, при котором обеспечивается требуемая точность НВО при заданном уровне погрешностей измерения псевдо дальностей. На этом выводе основана концепция коэффициента геометрии К„, являющегося мерой уменьшения точности навигационных определений в СРНС из-за особенностей пространственного расположения НС и потребителя (в иностранной литературе используется обозначение ОПОР (деогпеМс с1е1ц1юп оГргес1яоп).
Количественная характеристика К„вводится для случая, когда погрешности определения псевдо дальностей до НС равновелики и некоррелированы. В этом случае матрица К, - = сг, 1, а (7.86) принимает вид к, „=о ЙЙ 301 где о-2 — дисперсия погрешностей определения псевдо дальностей; 1— единичная матрица соответствующего размера. Источники погрешностей и точность НВО Наиболее важной характеристикой СРНС является точность определения метоположения, поэтому чаще используются параметры К, „(РРОР), К, „(НООР) и К,,(ЧЭОР). Использованные выше приближения (несмещенность, некоррелированность погрешностей и др.) искажают значения погрешностей НВО для реальных ситуаций, когда необходимо учитывать множество неслучайных, в общем случае неравноточных составляющих и центрированных случайных составляющих, имеющих неравные дисперсии и произвольные коэффициенты авто- и взаимокорреляции.
Тем не менее, использование определенного выше коэффициента геометрии находит широкое применение. Можно показать, что минимальное значение К, „= 1,5 достигается в случае, когда потребитель находится в центре правильного тетраэдра 16.11]. Для наземного потребителя минимальное значение К, „= 1,63 достигается тогда, когда один НС находится в зените, а три других равномерно расположены в горизонтальной плоскости. Таким образом, для минимизации К„„необходимо максимизировать объем тетраэдра.
Характеристики стандартной орбитальной конфигурации спутников в СРНС ГЛОНАСС таковы, что они с вероятностью 99,9 % и более обеспечивают в глобальной рабочей зоне видимость в любом 24-часовом интервале четырех и более спутников, при этом четыре спутника обеспечивают РРОР<6 (в случае использования "угла маски", равного 5 ). При этом среднее значение НООР = 1,5, а ЧООР =2,2.
Значения геометрических факторов, обеспечиваемых орбитальной группировкой, и вероятности видимости Р„заданного числа спутников М в СРНС ГЛОНАСС 17.9~ приведены в табл. 7.5. Таблица 7.5. Геометрический фактор в СРНС 303 Глава 7 Эти данные можно использовать для оценки точности определения координат местоположения потребителя в горизонтальной (режим двумерных измерений или 2-Р) и вертикальной плоскостях, в трехмерном пространстве (режим трехмерных измерений или 3-П) и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
