ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. Под ред. А.И.Перова (2010) (1151961), страница 84
Текст из файла (страница 84)
Отсчеты 1(, поступают в сумматор со сбросом, интервал суммирования в котором определяется импульсами символьной частоты, которые привязаны к границам символов навигационного сообщения. Таким образом, в данном сумматоре производится дополнительное сглаживание флуктуационной составляющей отсчетов 1(, на интервале времени 20 мс.
На выходе сумматора формируется последовательность +1, следующих с частотой 50 Гц, которая в дальнейшем подвергается декодированию с целью извлечения эфемеридной и другой информации, переданной в радиосигнале НС. 13.8. Алгоритмы вторичной обработки информации На этапе вторичной обработки информации выполняется: определение координат и вектора скорости потребителя в результате решения навигационной задачи; декодирование навигационного сообщения; другие сервисные функции.
13.8.1. Оценка координат и вектора скорости потребителя В современной аппаратуре потребителя для получения оценки координат и вектора скорости потребителя используются сигналы от всех НС, находящихся в зоне видимости. В п. 6.4.2 показано, что в этом случае наиболее простое решение получается при использовании метода наименьших квадратов. Введем вектор состояния потребителя х = ~ху ~Д'~' в системе координат ОХИ (см. п.
3.1) и вектор наблюдений оценок псевдо дальностей (формирует мых а блоке пеРаичиои обРаботки) У, „=~~, г гт „., гик . Тогла апгоРитм аычисления оценок вектора состояния потребителя записывается в виде (6.177) хг — — хг-;(Ни(хг)Н(хг)) Н'(хг)(У,г — Ь(хг)) с, (13.41) — скорость света. 518 где х„— начальная оценка (начальное приближение) вектора х),; Ь(х),), Н(х), ) = сН(х), ) — функции, определяемые в соответствии с (6.173), (6.181); с Аппаратура потребителей Для реализации алгоритма (13.41) необходима априорная информация о координатах спутников на момент проведения вычислений.
Такая информация доступна в АП после декодирования навигационных данных. Получим соотношения для оценки вектора скорости потребителя. Введем ,и вектор Ч =~1У, Р' Р,' Г~ и вектор наблюдений оценок псевдо доплеровских т частот у у» — — Я» /~ » ...~„», для которого запишем уу» = Ч,6»/Л+ пу», (13.42) и где Ч,6» — — ~Д, » Д~ » ...Д»»~, Д,» — скорость сближения (удаления) потребителя с 1-м НС; Я вЂ” длина волны радиосигнала; ну „— вектор погрешностей оценки псевдо доплеровского смещения частоты. Учитывая, что Д, =соя(а,)(~'„— Р'„)+соьЯ)(Ку уу)+сов(у,)(Р Ру)+Г, где соя(а,), соьф), сов(~;) — направляющие косинусы линии потребии тель — 1-й НС; Ч, = Р; 1' 'у',1 — вектор скорости 1-го НС; наблюдения (13.42) можно представить в виде у» = (АЧ, » + ЙЧ» )/Л + и (13.43) где соя(а() сов(р() соя(у,) соя(й2) сов(~02) СОБ(~2) А= сов(а~ ) соя(Д„) сов(у2 ) Из (13.43), используя метод наименьших квадратов (см. п.
6.4.2), находим оценку вектора скорости потребителя Ф~ =(Н'(х~(Н(х,)) В (х~)(у~~А — АМ,~). (13.44) 519 Если известны дисперсии шумов оценок псевдо дальности и псевдо доплеровского смещения частоты, то соответствующие матрицы дисперсий шумов можно учесть в алгоритмах (13.41), (13.44), аналогично тому, как это сделано, например, в (6.178). Глава 13 13.8.2.
Расчет вектора состояния НС на основе неоператнвной информации (альманаха) Алгоритм расчета параметров движения НС по данным альманаха используется при выборе оптимального созвездия, расчете целеуказаний для поиска навигационного радиосигнала выбранного НС. В основу алгоритма положена модель невозмущенного движения спутников (кеплерово движение см. в гл. 3). Исходные данные для расчета: Х вЂ” календарный номер суток внутри четырехлетнего периода от начала ближайшего високосного года, на которые даны оскулирующие элементы орбиты НС; г~„— время прохождения восходящего узла, ближайшего к началу суток с номером Х~, с; ˄— долгота восходящего узла в системе координат ПЗ-90 на момент 1,„, рад; А ЛԄ— поправка к среднему значению наклонения орбиты на момент 1,„, л А рад (г =63'); ЛТ„" — поправка к среднему значению драконического периода обращения НС, с (Т = 43200 с); е„— эксцентриситет орбиты на момент ~,„; А А ℄— аргумент перигея, рад; 1„, — текущее время, на которое рассчитывается вектор параметров движения навигационного спутника, с; Ж„, — номер суток внутри четырехлетнего периода, на которое рассчитывается вектор кинематических параметров.
Координаты движения НС в системе координат ПЗ-90 рассчитывают в последовательности выполнения следующих шагов 11.3] (индексы А и п опущены): 1. Определение текущих значений классических (кеплеровских) элементов и некоторых других элементов орбиты: +Ж; Т =Т +ЛТ; и=2х~Т~; а =Дп где и — среднее движение НС; а — большая полуось орбиты НС; г =3,1415926536; ц = 398600,44. 2. Внесение поправок на несферичность Земли: 1 = 1+(Я вЂ” )Л1„„, 520 Аппаратура потребителей ~п ~п + ~п~~пп ~ 86400 Л~ — Л7 + г г (13.45) 7/2 ае г Л = -10 ~ — ') соф) ~ а ) 180 86400 7(г ш„=5 — ' (5сов И вЂ” 1) 180 86400 а, = 6378,136 км — экваториальный радиус Земли. З. Расчет эксцентрической аномалии на текущий момент времени проводится при рекуррентном решении уравнения Кеплера (3.17): Е( ) =М+еяп Е(1 Средняя аномалия М эпохи г, определяется в соответствии с уравнением (3.15): М=п (~„„— т), где г = сг + БТп — время прохождения перигея, которое можно определить как сумму времени прохождения восходящего узла и времени БТп движения НС от восходящего узла до перигея.
Учитывая привязку времени гг к суткам с номером Ж, а времени г, к суткам с номером У„,, с учетом (13.36) уравнение для средней аномалии принимает вид М=п (Л1„„— Бтп). Время БТп можно определить из уравнений Кеплера (3.14), (3.15), (3.17) следующим образом. Пусть Еп — эксцентрическая аномалия, соответствующая истинной аномалии 9= в„'. Тогда в соответствии с (3.15) ®Г1 Е„= 2Агс18 Тогда для интервала времени БТп справедливо соотношение 521 Из уравнения (3.17) для эксцентрической аномалии Е„можно определить среднюю аномалию: М„= Еп — еяп(Еп) . (13.46) Глава 13 О, ау„* <л, БТ„= М„/и+ Рекуррентное уравнение (13.46) решается с начальным условием Е = М, Й = 0,1... до тех пор, пока не будет выполняться условие 1о) ,(/с+1) Е(й) -8 4.
Определение вектора состояния НС в орбитальной прямоугольной системе координат ОХ1Х2, лежащей в орбитальной плоскости с началом в центре Земли, ось Х1 направлена вдоль фокальной оси к перигею, ось Х2 — по нормали к фокальной оси: Соотношения для составляющих скорости НС в орбитальной системе координат получаются дифференцированием координат ~х,'т,хте) по времени Сс учетом (3.17)): ии'Б-е соа~д +' ) х„'Р— 1 — есор Е~ ' ) паял Е1 ") «оР 1 — есор~ Е1 ' ) ) 5.
Пересчет ортов е,'",е'„р)1 орбитальной прямоугольной системы координат ОХ~Х~ в инерциальную систему координат ПЗ-90, осуществляется путем трех последовательных поворотов орбитальной системы координат на углы е„*, 1, Я* (см. (3.7)). Соотношения для проекций орта в,'Р на оси инерциальной системы координат могут быть получены также из (3.18) при г =1, 3 = 0 и замене долготы восходящего узла Й в инерциальной системе на соответствующую долготу восходящего узла Л* в системе координат ПЗ-90: в„=сокау„созЯ вЂ” япв„япА соя~', о о е, =соим„яви +яви„совЛ сов~, ед, =свау„яп~', е,~ — — -япв„созЛ вЂ” совы„япЯ соз1, в,2 = совы„яп1.
о е,, = — япв„япЛ +соьв„сояЯ сои, 522 а для проекций орта вД аналогичные соотношения получаются из (3.18) при 9=к/2: Аппаратура потребителей 6. Преобразование вектора состояния НС из орбитальной системы в систему координат ПЗ-90. Введем Х =)Х у д), е1е = ее, ее1 е„(, ет е— - еет еет е~т) Тогда вектор координат НС в системе координат ПЗ-90 определяется соотношением Х=х1 е, +х2 е2. ор 0 ор 0 Преобразование вектора скорости НС из орбитальной системы координат во вращающуюся систему координат ПЗ-90 проводится в два этапа.
Сначала вектор скорости преобразуется в неподвижную систему координат, ось которой смещена относительно оси ХО инерциальной системы координат ОХОУОД на долготу восходящего узла, равную Я, в соответствии с формулой ХУ = ХоРЕО + ХоРЕО 1 1 2 2" т На втором шаге вектор скорости Х' = Х' У' 2' из неподвижной систе- мы координат пересчитывается во вращающуюся систему координат ПЗ-90 в соответствии с общим правилом (3.21) по формулам Х = Х' + в~У, У = У' — ауз Х, У = У' 13.8.3.
Расчет вектора состояния НС на основе оперативной информации Расчеты в НАП проводятся с целью уточнения параметров движения НС на момент времени г, по данным эфемерид (которые содержатся в разделе оперативной информации навигационного сообщения), даются на моменты времени ~„и обновляются через каждые 15 мин, поэтому для времени ~, выполняется условие ~~~ — ~,.~ <15 мин. Процедура пересчета проводится численным интегрированием дифференциальных уравнений орбитального движения (3.24). Начальными условиями для интегрирования системы уравнений являются данные эфемерид. Интегрирование проводится классическим одношаговым методом Рунге — Кутта четвертого порядка ~4.8), когда при разложении нелинейной функции в ряд удерживаются все члены порядка малости до Л, где Л вЂ” шаг численного интег- 4 рирования.
Для этого метода локальная ошибка имеет порядок Л . 5 При использовании этого метода для решения дифференциального уравнения первого порядка вида а1у/а1х = ~(х,у) при начальном условии у(хО) = уО расчеты проводятся по правилу Уо+1 = Уп + КО + 2К1 + 2К2 + К, /6, 523 Глава 13 1 1 где Ко = /(х у.) Л' К~ = /' х, + — Л.У,+ Кв~ Л 2 2 / К =Х~х + — /~,у + — К,~ /~; К, =Х~х + — Л,у + — К ~ Л. 13.8.4. Пересчет координат потребителя из земной в геодезическую систему координат 3) анализируется значение.0: если Р=О,тоВ=г~/(2~4), А=О, Н=~яп — а 1 — е яп В, 2 2 если Р>0, то А„=агсяп(у/Р),приэтом: то Л=г„, то Е=л — А„, если х>0, у>0, если х<О,У>0, если х<О,У<0, если х>0, у<0, г= +л„, то г =2 — Л„; 4) анализируется значение ~: если: =О, то В =О, Н =,0 — а, в других случаях находятся вспомогательные величины г, с, р: =,(к~ <-у~.~~~, с =агск~п(г!г), р = ее а/2~', реализуется итеративный процесс: 524 Алгоритм оценки навигационных параметров (13.32) формирует оценки вектора потребителя в геоцентрической системе координат ОХИ, связанной с Землей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
