Раздел №15. Угломерная навигационная аппаратура (1151977)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

15. Угломерная навигационная аппаратураВ начале предыдущего раздела подчеркивался тот факт, чтоугломерный приемник (или приемник определения пространственнойориентации) возникает при соответствующей постановке задачи синтезаоптимального приема сигналов при наличии антенной решетки. А именно:1. оптимальный алгоритм пространственно-временной обработкивусловияхотсутствиянепреднамеренных)помехвнешнихпри(преднамеренныхнеизвестномилинаправленииприхода полезного сигнала;2. оптимальный алгоритм пространственно-временной обработкив условиях присутствия внешних (преднамеренных илинепреднамеренных)помехпринеизвестномнаправленииприхода полезного сигнала.Также говорилось, что второй вариант при включении неизвестныхуглов ориентации антенной решетки в вектор оцениваемых параметровсоответствуетсинтезуоптимальногопомехоустойчивогоугломерногоприемника.

Такой алгоритм является достаточно сложным и его проработкакак теоретическая, так и практическая в настоящее время только ведется.В рамках настоящей лекции будет рассматриваться первый вариантпостановки задачи синтеза. При этом собственно угломерный приемниквозникает, если включить углы ориентации в вектор оцениваемыхпараметров.Однако исторически сложилось так, что развитие угломерной НАПшло несколько иным путем.

До некоторых пор (и по настоящее время)разработку алгоритмов (и соответственно аппаратуры) определения угловориентации по сигналам ГНСС выполняли эвристически без четкойпостановки задачи оптимального приема. Основная идея при этом состояла вследующем. Для определения углов ориентации необходимо измерить углынаправления (визирования) на НКА. Зная указанные углы, положение НКА,свои координаты и конфигурацию антенной решетки можно вычислить углыпространственной ориентации. При этом углы визирования можно оценить,либо амплитудным методом, либо измерив разность хода лучей сигналовНКА, приходящих на различные антенные элементы (используя антенныйинтерферометр). На практике в настоящее время как раз и используютименно последний принцип – интерферометрический. Измерить указаннуюразность хода в антенном интерферометре можно по оценкам фаз несущихсигналов принимаемых данными антенными элементами. Отсюда следуетструктураугломерногоприемника(дляслучая3-хантенногоинтерферометра), показанная на рисунке 15.1.1φ1j  1, M2ˆ, ˆ, ˆφ2j  1, M3φ3j  1, MРисунок 15.1 – Структура интерферометрической угломерной НАП.Очевидно, что такой подход к разработке угломерной НАП приводитк алгоритму далекому от оптимального.

Причем наиболее слабой сторонойпоказанного на рисунке 15.1 угломерного приемника является низкаяпомехоустойчивость, обусловленная наличием в каналах обработки сигналовс антенных элементов независимых автономных схем ФАП. Причем какпоказали недавние теоретические исследования в части точностныххарактеристиктакойоптимального алгоритма.приемниквесьмаблизоккхарактеристикамВ последнее время пришло осознание того, такой подход кпостроениюугломерногоприемниканеспособенудовлетворитьвозрастающие требования, предъявляемые к навигационной аппаратуре, впервую очередь, по помехоустойчивости.На пути разработки более совершенных и более близких коптимальным алгоритмах в последнее время сформировалось несколькоподходов.Один из подходов, который можно охарактеризовать как некийкомпромисс между оптимальностью и сложностью реализации в рамкахсуществующей структуры НАП, развивается командой под руководствомПерова А.И.

из МЭИ. Сами разработчики называют свой алгоритмкогерентно-некогерентным.Основная суть идеи состоит в следующем. Из структуры обработкитрадиционной угломерной НАП видно, что на этапе первичной обработки, аименно при оценки углов визирования на НКА формируются разностиоценки фаз несущих сигналов каждого НКА, приходящих на разныеантенные элементы. А раз нам необходимы оценки именно разностей фазнесущих сигналов каждого НКА значит необходимо изначально ставитьзадачу синтеза оценки именно разностей фаз несущих сигналов каждогоНКА, приходящих на разные антенные элементы.При синтезе такого алгоритма рассматривается модель наблюдениясигналовi-гоНКА,принимаемыхантеннымиэлементамирешетки,следующего вида:S1,i  G  ti   1,i  cos 0,iti  1,i   1,i  ,(15.1)S P ,i  G  t j   1,i  cos 0,iti  1,i   P ,i  .где 1,i – общая фаза сигналов i-го НКА, принимаемых антеннымиэлементами решетки, приведенная к центру решетки; q ,i   s ,q ,i   s ,1,i – разность фаз сигналов i-го НКА, приходящих на q-ый и 1ый антенные элементы решетки.Приэтомфаза1,iхарактеризуетпоступательноедвижениеприемника относительно i-го НКА, а  q ,i   s ,q ,i   s ,1,i – вращательноедвижение объекта.

Именно в величине  q ,i (точнее в совокупности этихвеличин для разных НКА) содержится информация об ориентацииприемника.Далее ставится задача синтеза алгоритма разностей фаз  q ,i для i-гоНКА в соответствии с моделями сигнальных функций (15.1). При синтезетакого алгоритма общие фазы 1,iвключаются в неинформативныепараметры, что приводит к необходимости усреднения ФП по указаннымфазам.Именновэтомсмыслеполучаемыйалгоритмявляетсянекогерентным.Вектор состояния, подлежащий оценке, в таком алгоритме дляобработки совокупности сигналов i-го НКА, принимаемых всеми антеннымиэлементами решетки, имеет вид:λ   1,iTi  1,i   P ,i  .(15.2)Видно, что вектор состояния (15.2) содержит совокупность разностейфаз сигналов i-го НКА  q ,i q 1, P .

Именно в этом смысле такой алгоритмявляется когерентным.Структура получаемого угломерного приемника, использующеготакой когерентно-некогерентный алгоритм, имеет вид, показанный нарисунке 15.2. ССРФ – схема слежения за разностью фаз...1 23q ,iˆ, ˆ, ˆq 1, Pi  1, MРисунок 15.2В таком приемнике (в отличии от приемника, показанного на рисунке15.1) совокупность ФАП (по количеству антенных элементов) для i-го НКАзаменяется одной ССРФ для i-го НКА.Такая структура (рисунок 15.2) достаточно хорошо «ложится» вструктуру существующей угломерной НАП (рисунок 15.1) без существенныхизменений аппаратной части приемника.Подробный синтез и анализ такого алгоритма приведен в диссертацииКорогодина И.В.

«Разработка алгоритмов обработки сигналов спутниковыхнавигационных систем в аппаратуре определения угловой ориентацииобъектов».Одной из основных проблем, возникающих в угломерной НАП,являетсяпроблемапреобразованиясигналов,принимаемыхразнымиантенными элементами решетки, в РЧ тракте до АЦП.

Очевидно возможныдва варианта: аналоговое преобразование сигналов в отдельных РЧ трактахили в едином РЧ тракте с возможностью разделения сигналов разныхантенных элементов.В первом варианте – раздельные независимые РЧ тракты дляантенных элементов – возникает очевидная проблема неизвестных фазовыхнабегов сигналов, проходящих раздельные приемные РЧ тракты.

Один извариантов решения указанной проблемы обсуждается в упомянутойдиссертации Корогодина И.В. По мнению ряда специалистов именно, такойподход – раздельные РЧ тракты – является наиболее рациональным, апроблема неидентичности ФЧХ РЧ трактов решается алгоритмически.На практике же в настоящее время в существующих образцахугломерной НАП применяется как раз второй подход: прием сигналовразных антенных элементов в едином РЧ тракте с возможностью разделениясигналов разных антенных элементов.

При этом, как правило, используютсядва варианта разделения сигналов антенных элементов решетки: временноеразделение или кодовое разделение (такое решение, например, применяется вугломернойаппаратуреразработкиипроизводстваОАО«НПП«Радиосвязь», г. Красноярск).Кардинальнойальтернативойупомянутомукогерентно-некогерентному алгоритму является синтез оптимального угломера прикотором в вектор оцениваемых параметров включаются непосредственноуглы пространственной ориентации ,  ,  .Получающийся алгоритмможно также трактовать как одноэтапный по углам пространственнойориентации ,  ,  .Такой подход приводит к достаточно сложному инетривиальному в реализации алгоритму, однако он позволяет решить, в томчисле, задачу синтеза помехоустойчивого угломера, т.е.

угломерной НАП,работающей в условиях воздействия мощных внешних помех. Весьмапримечательно, что получающийся алгоритм нельзя трактовать как чистоинтерферометрический или чисто амплитудный: он в общем случае являетсякомбинированным, амплитудно-фазовым..

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций