Вейцель В.А. Радиосистемы управления (2005) (1151989), страница 61
Текст из файла (страница 61)
В полуаэтовомных системах е зподсэеткой* анеп|няя аппаратура играет вспомогательную роль в не участвует в информационном обмене между подсистемами, поскольку нектар состояния УО, как и э случае полной автономности. определяется относительно естественного радиоориентира. Следовательно, функционирование таких полуавтономных систем не имеет принципиальных отличий по сравнению со случаем полной автономности. Поэтому далее остановимся на системах полуавтономного рздиоупраэлевия с искусственными рвдиоориентирами.
Искусственные радноориеятиры — это специальные опорные станции (ОС), которые могут быть как стационарными, так и подвижными. При атом вектор состояния ОС )ос в выбранном координатном пространстве в каждый момент времени должен быть известным на УО. Опорные станции могут работать в режиме маяков, непрерывно или через определенные интервалы времени иалучающих информационные сигналы, либо в режиме ответчиков. ретранслирующих аапросные сигналы УО. Сигналы ОС формируют информационное радио- поле, характеристики которого э точке расположения УО содержат информацию о состоянии УО относительно ОС зеюс. Измерение этих характеристик, осуществляемое раднокоординатором УО, позволяет при изэеегном ).
определить вектор состояния УО Хе в выбранном координатном пространстве. Таким образам, радиссредстаа пслуаэтономного радиоупразления представлены измерительной рвдиосистемой (радиосистемой извлечения информации), в состав которой входят целевая аппаратура ОС и радиокоординатор УО. Если иж)юрмапионное поле, с которым работает данный УО, формируетсн только одной ОС, то намерительная радиосистема наэываетсл однопоэипионной, если сетью иа нескольких вааимосвязанных ОС вЂ” маогопозиционяой. При работе ОС э режиме радиомаяка иамернтельная система является пассивной (беааапросной), при работе а режиме ответчика — активной (аапросной). Общая задача определения вектора состояния аз. решаемая радиокоордннатором УО, на практике обычно разбивается вв два этапа: вначале на юнаке нерекчной обрабожкк радиоиэмерителями оцениваются те или иные информационные параметры радиосигналов ОС (аадержки, доплеровские смещения частоты и др.) н однозначно связанные с вимн соответствующие компоненты вектора Холю (оценки дальностей, радиальных скоростей и др.), а затем на этаке енюричкой обработки э вычислителе формируется оценка Хе с использованием известных функциональных аависимостей )ч от йю Структурная схема контура полуаэтономного управления применительно к задаче упраэлевия движением ЛА представлена на рис.
7. 23. Здесь в борговом запоминающем устройстве записаны известные ааранее характеристики цели Лм в качестве которых могут выступать параметры требуемой траектории ЛА (при полете по фиксироэакной траектории) либо координаты объекта наведения (при полете по нефнкснроаанпой траектории).
Формирователь команд, используя информацию о Х„и оценку вектора состояния УО )Ч"„формируемую бортовым радиокоординатором ЛА, вырабатывает командный сигнал н„в соответствии с выбранным алгоритмом управления. Автопилот преобразует командный сигнал в необходимое отклонение рулевых органов, что приводит к изиенению параметров движения УО Х . Кннематическое анена описывает соотношения между параметрами состояния УО йз и ОС Х< .
и измеряемыми радиокоордннатором относительныии параметрами Ладю. Аналогичным образом могут быть построены и контуры управления другимн типами объектов. В настоящее время одним иа перспективных решений в области полуавтовомаого радиоупраэления является использование миогопоаиционных глобальных спутниковых иамери- Ззасниизющ устройств Рис. 7.23. Структурная схема контура полуаэтономного радиоупрзвленнл 325 тельных радиосистем ГЛОНАСС и ОРЗ 111, 12).
в которых ОС расположены на ИСЗ, т. е. являются подвижными. Структуры орбитальных группировок ИСЗ этих систем (см. разд. 2.2) обеспечивают формирование непрерывного по пространству и времеви информационного радиополя до высоты порндка 2000 км над поверхностью Земли. В системах ГЛОНАСС и ОРЯ ИСЗ работают в режиме радиомаяков, чта позволяет осуществлять пассивнее (беззапросное) самоопределение состояния неограниченному числу различных типов УО и тем самым реализовывать универсальные системы полуавтономного управления неограниченной пропускной способности. При этом в системе СРЗ испальауется структурное кодовое равделение информационных сигналов отдельных ИСЗ, а в системе ГЛОНАСС вЂ” структурное квазичастстыое. Для определения пространственных координат УО х.
у, э в прямоугольной геоцентрической системе координат О,лУЗ (рис. 7.24) в спутниковых системах управления используется ясеэдадяльвамеркыд мевшд (1), который позволяет осуществлять беаэзпросиые измерения в условиях валичия расхождения бортовой шкалы времени ИСЗ и шкалы времени УО ва произвольную априори не иавестную величину АТэ Истинная дальность от Рго ИСЗ с координатами ха ув з, (на момент изъюрения) до УО (рис. 7.24) ,1= 1, ..., Ж, (7,29) где )7 — число ИСЗ, сигналы которых принимает УО. Зтай дальности соответствует запаздывание принимаемого УО радиосигыала относительна излучевваго ИСЗ т, — — Р,(с, где с— скорость распространения радиоволн.
Если на УО момент излучения сигнала ИСЗ известен с 'точностью до АТэ. то ва УО фактически изыеряетея задержка тш = т, + АТс, которой соответствует расстанные Рп,, тшс =Р, + АТес, называемое пеевдадальвастью. Тогда с учетом (7.29) Ра; -,Г(х, х)'+ (у,. — у)з+ (з, — э)' + + АТ,с,( — — 1, ...,А. -(7.30) Таким образам, при известных на УО координатах хв уг з, вшвдога Рго ИСЗ всего имеется четыре неизвестных параметра х, у„з, АТс, для определения которых необходимо иметь систему минимум иэ четырех (Ж =- 4) нелинейных уравнений (7.30), т.
е. нужыа ызмерять псевдодальнаств по крайней мере до четырех ИСЗ. Аналога хаым обрезом, при иэмереыии компонент вектора скорости УО х ы а„, у — а„, д — = а, (рис. 7.24) попользуется всеэдарадыалзяа-сяарастваы мевюд. допускающий расхбждение несущих частот сигнала ИСЗ и частоты гэтеродиыа УО.ва некоторую априори не известную величиыу АУэ Так. дифференцирование по времени (7.29) даыг истинную скорость иаменевия дальности до Рго ИСЗ Ьа которой соответствуаг доплеровское смещение частоты сигнала (-го ИСЗ Рд,. — Щ,/с, где 7;— частота несугцего колебания (-га ИСЗ.
При величии частотного сдвига бра на УО фактически ивмеряется частота Ушз = Угз + г Ауэ = -Ь~Я(с, где Ьп,. — асеадаскарасть: Ь = — ((х — х)(х. — х) + (у,. — у)(у — у) ь 1 Х 326 Рве. 7.24. Геамегричесхве аютвсшеывя при вслуаьтаваывам рэдваувраэлевви (э. — з)(;,-')) -Ауес7(е -1, ...,дг, (7.31) где х ив . у.ив, з,ма„— составляющие скорости )-гоИСЗ, известные на УО для момента измерения.
Отсюда видно, что для определения координат н скорости УО вместе с неизвестными смещениями АТе, Аус в принципе требуетгя решать совместно минимум 2АГ = 8 уравыеыий (7.30), (7,31), поскольк1 ани ве являются независимыми. На врактике испальвуют слабую аависимость аистам уравнений (7.30) и (7.31) и сначала иа (7.30) ваходят координаты УО х, у, з, а аатем решают систему минимум Ф = 4 линейных уравнений (7.31) относительно составляющих вектора скорости УО и чатптной поправ)аы. ь 327 Таким образом, прв использовании спутниковых намерительных радиосистем иамеряемымв на УО параметрами ннфор. мационного радвополя являются задержки и доплеровские смещекия частоты сигналов ОС, характеризующие онюсвтельвый вектор состояния УО Лз „с = (Ош, Ьш ],'" г Полный вектор состояния УО, который может быть определен па результатам измерений, содержит восемь влемевтож трн пространственные координаты, три составляющие вектора скорости н поправки по времени и частоте для местного вгахогпюго генератора, т.
о. Лз = (х, у, з. х. у, з, АТс. Ьгс). Для этого требуется, чтобы в зоне радиовидимости УО в каждой точке обслуяиваемого щюстранства в любой момент врниенн находвлвсь одновременно как минимум четыре ИСЗ ()7 = 4), что обеспечивается соответствующими структурами орбитальных грувзгировок систем ОРЗ н ГЛОНАСС 111, 12]. Как правило, в аоне видимости УО нмеется избыточное чнс ло ИСЗ )т' -' 4. Поэтому для повышения точности определения Лс в современных радиокоордннаторах примевянися многоканальные измерительные устройства, поазоляющие одновременно измерять псевдодальвости н псевдоскоростн для всех видимых ИСЗ, а в вычислмгахе для оценки Л нрв вторичной статистической обработке выборки избыточных измерений вспольауется метод ваимевьгаих кзадразвое (см. равд.
2.7.1). Так, при определения с использованием метода наныевыпих квадратов вектора состояния Лы = (х, у. з. ЬТз) ш Лс опенка вектора поправок ЬЛег в лннеариаованной задаче для некото)юго шага итерационного процесса определяется следующим образом: (ВЛзьР = ((. РС)ч С1* Р сгосг — Ледка (Лз1)Р где С вЂ” матрица ((У к 4) частных производных псевдодальнастей (7.30) по компонентам вектора Л,п, рассчитанная по оценке Лз, предыдущей нтерацин; Р— диагональная матрица ()7 х Ж) весовых козффипдевтов, обратно пропорциональных дисперсиям ошибок взмереняя псевдодальносччй; Л~гсс1— вектоР-стРока (1 х )7) измеРенных псевдодзльностей; Лелю1 (Лег) — вектор-строка (1 х )ь') псевдодальностей (7.30), рассчитанных по оценке Ле, предыдущей итерации. Вектор Лез = (х, р, з, Лус) ~ ).„также определяется с использованием метода взнменьшнх квадратов, но в этом случае в силу линейности уравнений (7.31) процесс являетгл вентерзцноянын (одвошаговь1м).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
