ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. Под ред. А.И.Перова (2010) (1151961), страница 97
Текст из файла (страница 97)
Экспериментальное исследование алгоритмов с использованием данных, записанных с приемника 00-24 АвИесй Условия проведения эксперимента. Запись данных осуществлялась 18 ноября 1998 г. в г. Менделеево Московской обл. в течение 30 мин с 14 ч 14 мин 34 с по 14 ч 44 мин 42 с двумя примениками СРНС ОО-24 фирмы АзЫесЬ. Приемники были размещены в двух фиксированных точках на крыше административного здания.
Относительные координаты фазовых центров антенн составляли Лх= — 7,389 м, Лу= 4,175 м, Лг = — 1,694 м и длине базовой линии г = 8,655 м. Дискретность снятия отсчетов РНП составляла Лг = 1с. За время сеанса записи в зоне радиовидимости находились от 4 до 9 НС СРНС ОРЯ с системными номерами: 2, 5, 7, 9, 15, 21, 23, 26, 27 и от 4 до 5 НС СРНС ГЛОНАСС с системными номерами: 4, 6, 13, 15, 22. Отсчеты РНП содержатся в двух файлах и представляют собой псевдодальности и полные фазы, измерен- 603 Глава 15 ные по сигналу стандартной точности, для всех радиовидимых в момент снятия отсчетов НС. Алгоритм оценки относительных координат.
В ходе эксперимента измерение РНП выполнялось по сигналам НС как СРНС ГЛОНАСС, так и СРНС ОРИ. Рассмотрим последовательно алгоритмы фильтрации относительных координат с использованием одной из систем, а затем совместно по двум системам. Алгоритм фильтрации относительных координат с использованием сигналов НС СРНС ГЛОНАСС. Первую разность измерений псевдодальности и псевдофазы можно записать в виде ~4, =~г„,~Х,/,1г+Л~„, +~дг+ад'„,~ =1,,Л~г где У вЂ” количество радиовидимых в момент выполнения измерений НС СРНС ГЛОНАСС. Остальные параметры уравнений аналогичны рассмотренным выше. При записи уравнений считалось, что разности дополнительных задержек сигналов различных частот в аппаратуре приемника пренебрежимо малы, поэтому в выражениях не учитываются.
Модели состояния для относительных координат АХ, и параметров неод- нозначности кд в условиях отсутствия перескоков по-прежнему задаются уравнениями АХ„= ~Х,, ~'„„=~дг,, 1=1,,,Уг. Модель динамики относительного смещения ШВ приемника Л„, опишем гаусс-марковской моделью второго порядка А, = АдА, 1+пд,, где А, = Л*„, 6,; Ад = 1 Л~ 0 (1 — адЛ~) , пд, — вектор дискретных БГШ с (15.78) Рф~Н1Хр~+и нулевым математическим ожиданием и матрицей дисперсий Рд . Учитывая, что в приемнике 00-24 используется кварцевый ОГ, то параметры модели можно выбрать равными ад — — 10 2с и Р~ =10 ~с 2, где Р~ — дисперсия формирующего шума для скорости изменения относительного смещения ШВ б. Остальные элементы матрицы Рд определяются через Р~ с использованием известных формул 115.3]. В векторно-матричном виде уравнения наблюдения и состояния имеют вид Навигаиионно-временные определения, основанные на фазовых измерениях (15.79) Х, =А,Х,, +п...
О ~О О Ад~О А к с:=[(с'„,) ...)с,"",) ]; с,'=[[с'„) /л„' ... (с,"ф~"]; К~~с~~й~~~ппгоп~~пОп~р1О О) О~О М п,п', =У; М п„п'„=Ч',;Ч', = ОГО Уравнения (15.78) и (15.79) используются для синтеза алгоритма фильтрации относительных координат приемников в соответствии с п. 15.4.2. На рис. 15.10 приведены результаты функционирования алгоритма по оценке относительных координат приемников с использованием измерений НС СРНС ГЛОНАСС. ВОЗ и Я и ~ 0 0 200 400 600 000 1000 И00 146 ~ с Рис. 15.10. Оценка относительных координат при использовании измерений РНП по сигналам ГЛОНАСС Пунктирной линией на рис.
15.10 изображена ошибка фильтрации е = Ах — Ьх„без разрешения неоднозначности, сплошной — после разрешения неоднозначности. 605 гле ~; =[ь|*,, лЦ,];х' „=[ж; ь, к',]; ; с*=[ о)о,[о —:т4 Глава 15 ДЯ, = С,'ДХ, + ~д~, + ~~~,, д4, =С/ДХ,/Л+ХД~, +1г'+п3 „1'=1,,Х, где Ж вЂ” количество радиовидимых в момент выполнения измерений НС СРНС ОРИ; ~ и Я вЂ” частота и длина волны сигнала соответственно. В векторно-матричном виде с„= Н,Х„+и,, где с = [дц, дс,); х;„=([с; д, д'„„); и„, = Рд, ... «,",)'; 'Н'1 -М ; с'=~ О ". О и',= и',О, и,',,;М п,п, '=У= Динамика вектора параметров Х, описывается выражением (15.79). Синтез алгоритма выполняется на основе общей методики синтеза алгоритмов НВО при использовании ФИ п.
15.4.2. На рис. 15.11 представлены результаты функционирования алгоритма по оценке относительных координат между приемниками с использованием измерений НС СРНС ОРИ, М а2 и «4 200 4Ю бса Ш 1ЯЮ !ЕЮ 14В ~ с Рис. 15.11. Оценка относительных координат для измерений РНП по сигналам ОРИ б06 Алгоритм фильтрации относительных координат с использованием сигналов НС СРНС СРБ. Уравнения наблюдения для РНП, измеряемых по сигналам НС СРНС ОРИ, имеют вид Навигационно-временные определения, основанные на фазовых измерениях Пунктирной линией на рис. 15.11 изображена ошибка фильтрации относительной координаты Ах без разрешения неоднозначности, сплошной — после разрешения неоднозначности. Алгоритм фильтрации относительных координат на основе совместного использования сигналов НС обеих систем.
Для синтеза алгоритма фильтрации относительных координат с использованием измерений РНП по сигналам РНП обеих систем используются модели наблюдения и состояния (15.78), (15.79), где л..'. =[лц, лл',]; х;, =[ох„'л„л*,„]; А = »~п,ь д ААП,~ ~ "л,в = ~ь,~ - кь,~ ~глг,~ ".к~Г, > '] н,=~ с„=[(с',)* ...
(с.")' (с'„„)' .. (с,",)'] с„'=[(с',)',6 ... (с,')'!» (с',„)'~»„' ... (с,"',)'~»„""]; Л ' унг 1 с -4 — 1— ~ Хг! с' = ] о ~о, 0 0 О! ! унг 0 )Хг~ и', = и„',р, и'„„,; и'„, = О пд, О; М п,п', =У; М п„,п', = Ч'„; У = О' О !О +-;] ; Ч'„= А х О] О )О ! ! 607 В состав вектора оцениваемых параметров включена разность аппаратурных задержек сигналов НС СРНС бРЯ и ГЛОНАСС в приемнике, обусловленная значительным различием частот излучаемых сигналов в обеих системах.
Отличием аппаратурных задержек сигналов различных НС в СРНС ГЛОНАСС по-прежнему пренебрегаем. На рис. 15.12 представлены результаты функционирования алгоритма по оценке относительных координат на основе совместного использования измере- Глава 15 ний РНП, выполняемых по сигналам СРНС ГЛОНАСС и ОРИ (пунктирная кривая соответствует алгоритму фильтрации Лх с использованием ФИ без разрешения неоднозначности, сплошная — после разрешения неоднозначности ФИ). 0 ХО 4Ж бОО 300 1000 !ХО !4а 1, с Рис.
15.12. Оценка относительных координат при использовании измерений РНП по сигналам ГЛОНАСС и ОРИ Анализ характеристик, полученных в ходе экспериментального исследования алгоритмов, показывает, что использование ФИ для дифференциального режима НВО в СРНС позволяет вычислять координаты потребителя с точностью до единиц миллиметров, при этом для разрешения неоднозначности необходимо от 40 до 200 отсчетов наблюдений. Время, затрачиваемое на разрешение неоднозначности определяется величиной ошибок измерений РНП и наличием избыточных измерений. Увеличение числа измерений за счет использования измерений на двух частотах или совместного использования сигналов НС СРНС ГЛОНАСС и ОРИ позволяет существенно (на один-два порядка) сократить время, необходимое на разрешение неоднозначности ФИ.
Алгоритмы фильтрации относительных координат с использованием вторыхразностей измерений аппаратуры ГЛОНАСС и СРБ Если для измерений псевдофазы от НС ОРИ получение вторых разностей наблюдений не составляет труда, то получение вторых разностей для измерений псевдофазы от НС ГЛОНАСС затруднено, из-за различия несущих частот сигнала от разных НС. 608 Навигационно-временные определения, основанные на фазовых измерениях Представим уравнение наблюдения первых разностей фаз в единицах измерения дальности в виде Можно использовать следующий способ получения вторых разностей для СРНС ГЛОНАСС. Пусть в качестве базового выбран НС, стоящий в списке первым.
Тогда из уравнений наблюдений на первых разностях получаем наблюдения на вторых разностях Уравнение для вторых разностей измерений псевдофаз ГЛОНАСС содержит слагаемое Аф~з -Агй,1г, коэффициенты при параметрах неоднозначности й „равны длинам волн сигналов соответствующих НС ГЛОНАСС. Про- 1 с изведем замену ф в [15.80~ на 1~з = А0 —, где Л0 = —; с — скорость света; з"0 а;' ~'0 * — наибольший общий делитель АНОД) для несущих частот сигналов СРНС ГЛОНАСС; а, = —, фг — несущая частота 1-го НС.
Для сигналов СРНС о ГЛОНАСС в диапазоне частот?.1 НОД равен 562500, а а, = 2540+1, 1= 1,24. Тогда, Ф"лг -~г~1г = 10 'г — = ~а1Кд- -а;йд-) = — и;. й,' й1~ Л0 ~ а! а1 а1а! а1а, ПРи этом необходимо, чтобы Разность а1~с'.г -а,1,',г — — т, пРинадлежала множеству целых чисел, а ВОД~а,,а1 ) = 1 Такой подход позволяет согласованно привести псевдофазу СРНС ГЛОНАСС к единому масштабу с сохранением целочисленности параметров неоднозначности. Такой способ формирования вторых разностей для измерений аппаратуры потребителя от спутников ГЛОНАСС был проверен при исследовании алгоритма двухсторонней интерполяции для относительных определений в СРНС с использованием фазовых измерений 115.23]. Суть алгоритма двусторонней интерполяции состоит в вычислении параметров движения в момент времен ( по всей совокупности траектории наблюдения доступной на момент времени Т>2.
В задачах текущей фильтрации оценивание связано с вычислением АПВ р(х~ф ), а с помощью алгоритма о двухсторонней интерполяции вычисляется аппроксимация АПВ р(х~ф ) о 20-1020 609 Глава 15 Эксперимент осуществлен с помощью двух двухчастотных приемников фирмы За~ад Роя6оп1пд Яз1епв, один из которых был установлен на автомобиле, второй в навигационной опорной точке.
При этом производилась запись данных на внутреннюю память приемников СРНС. Накопление экспериментальных данных осуществлялось в ходе серии поездок, по выбранному участку трассы. Всего было выполнено 20 проходов в направлениях «туда и обратно». По итогам выполненных экспериментов получены траектории движения автомобиля в системе координат геодезического репера опорной точки ЕЬПЗ (Е— направление на восток, Х вЂ” на север, У вЂ” вертикальное направление). Для исключения влияния качества управления автомобилем на характер изменения измеренной траектории, а также с учетом того, что погрешность измерения вертикальной координаты приемником СРНС в 1.5 —:2.0 раза больше, чем погрешность измерения плановых координат, последующий анализ проводится только для вертикальной составляющей траектории движения автомобиля. В горизонтальной плоскости плавность построенной траектории для прямолинейного участка трассы определяется как погрешностями измерений, так и ошибками управления, причем ошибки управления значительно превосходят погрешности измерений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
