Вейцель В.А. Радиосистемы управления (2005) (1151989), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Тем самым опре- ДелаетсЯ погРе|пнасть измеРениЯ ЕЛо1о„= Лкзгус„— Лккс~ас, которая и передастся в качестве корректирующей (дифференциальной) поправки на УО.. Соответственно формирование уючненных данных аб относительном состоянии УО проволитсы по ФоРмуле лз~ос = лопес + елолю и пРедшествУет зтаоУ вторичной обработки информации. Также существует ДР, в котором с ККС на УО осуществляется передача непосредственно координат ККС Лккс и иескорректировавных измерений псевдодальнастей и псевдоскоростей Лккс~ас для последующей обработки на УО.
В частности, такай режим попользуется в задачах управления по относительным ююРдиватам УО Лз к„с = Л,", — Лк, . котаоые Рассчитываются на УО по равности Ло сс — Лико~ос. Заметим, что прн использовании относительных координат точная геодганческая привязка ККС не является обязательной н, более того, ККС мажет быть подвижным объектом. Таким образом.
в ДР вектор состояния УО апределнется по результатам приема и обработки сигналов информационного радиополя ИСЗ в двух пространственно разнесенных точках: на аамом УО и на ККС. Очевидна, использование результатов измерений, проведенных на ККС. будет давать тем болыпий эффект повышения точности определенил состояния УО. чем ближе тюгрешности измерений на ККС и УО в стющартнам режиме.
Зто означает, что при реэлиаации ДР сутцественное значение имеют соотношения между пространственным разносом ККС и УО и интервалом пространственной норреляции погрешностей, а также между ищервалам времени ат момента расчета поправок до момента их использования (»возрастом» поправок) и интервалам временной корреляции погрешностей. Соответственно аффективная компенсация погрешностей измерений возможна только в пределах их пространственно-временной корреляции. К сильно коррелнроваиным по пространству и времени погрешностям, для уменыпения которых может успешна применятьсн ДР, относятся прежде всего погрептности частотно-временного и зфемеридиого обеспечения ИСЗ„а также ионосферные и в меныпей степени тропосферные погрешности. Поскольку ККС имеет ограниченную зону действия, для увеличения рабочей воны ДПС можно иапальзовать несколько ККС.
В зависимости от размера зоны обслуживания ДПС условна подразделяются на жкрокозоккые, Резиояолькые к локальные. В широкозонных ДПС(рис. 7.26) размер зоны обслуживания составляет 6000 ..6000 км и более (вплоть да злобялькьтя ДПС). Основу пшрокозонных ДПС составляет сеть ККС, информация от которых передается по наткмным линиям связи на главные станции дая совместной обработки с целью выработки общей корректирующей инбюрмапии. Зта информация далее передается через нааемные станции передачи данных (НСПД) по радиолиниям на УО либо непосредстеен.'но, либо с использованием свяаных ИСЗ-ретрансляторов (как на рис.
7.26) для увеличения дальности действия. Региональные ДПС предназначены для обслуживания отдельных регионов континента, моря, океана. Протяженность рабочей зоны в них может составлять ат 400 да 2000 км н число ККС меньше, чем в тпирокоэонных, обычно одна нли несколько. Локальные ДПС имеют зону действия не более 200 км, как правило, включают одну ККС и осуществляют передачу корректируюп1ей информации по радиолинии непосредственно с ККС или НСПД на УО.
исз.р р р ;у~,Ф г ».«тт уа Рке. 7.26. Убярокоэеянея диффереецизлькея подсистема Возможен вариант, когда ККС излучает стандартный информационный радиосигнал — такой же, что и ИСЗ, в который дополнительно закладывается корректирующая информация. Подобную ККС принято называть есеедоеоутвкккойт и соответственно выделять ДР с использованием псевдоспутников. Достоинствами этап» метода являются отсутствие необходимости иметь на УО специалытую аппаратуру приема поцравочного сигнала, а также возможность улучшения геометрических факторов за счет увеличения избыточности наблюдений.
Однако прием корректирующей нкфорътации возможен в данном методе ДР галена в пределах дальности щжмой видимости между псевдоспутником и УО. Точность определения состояния УО ттрн использовании ДР определяется, во-первых. локальными погретпностями ККС и УО, не устраняемыми дифференциальными измерениями. и. эа-вторых, остаточными после дифференциальной коррекции компонентами коррелнрованяых погрешностей. В пер- 341 вую группу входят шумовые погрешности и погрешности мно. голучевости, во вторую — погрешности частотно-временного и эфемеридного обеспечения, ионосферкые и тропосфервые погрешности. Дисперсия ошибки пространственного местоопределения УО в ДР может быть записана в виде пз„дг = ойхг + птзо + о' (7.33) где пзкс н пто — диспеРсии ошибок пРостРанствекного место. определения, обязанных локальным погрешностям ККС и УО в стандартном режиме; аз — дисперсия ошибки, связанной с остаточными компонентами коррелнрованных погрешностей ККС и УО, которая может быть оценена приближенной Ф рмулой [11, 12): Пэ = (Ре + аТ„„+ Ьй)э + Гз Поз (1 — ехР( — Т„„/Т вЂ” Е/Ас))з, где 5 — рассгоякве между ККС я УО в километрах; Т вЂ” твоэрастэ корректирующей инбюрмации в секундах; рс = 2,28 м; я = 1,32 ° 10 ем/с; Ь = 4,38 10 е муки; и = 3,66 и; Т= 3847 с; Хс - 122,84 км.
Соотношение (7.33) отражает тот Факт, что в ДР по сравнению со стандартным режимам измерений квазипостоянные погреопюсти уменьшаются, а более бысгро меняющиеся локальные — подчеркиваются эе счет состеегстеующих погреппюстей Ккссд р й з .И о увдр„р зевать высокоточные измерительные средства иа ККС. Также видно, что точность местоопределения повьппается с уменыпевием расстояния между УО и ККС н уменьшением евоэрзстаэ корректирующих данных.
В ряде случаев для уменьшения влняяия «возрастного» эффекта на УО осущестшл()от экстраполацию данных ККС на требуемый момент времени. Расчеты и экспервментальные данные показывают, что выигрьпп в точности местоопределения в ДР по сравнению со стандартным режимом может составлять несколько раз (среднеквадратическая ошибка местоопределения в горизонтальной плоскости порядка 1.. 7 м). Фазовые измерения псевдодальноств. Дальнейшее повышение точности спутникового рэдиоуправления в дифференциальном режиме саяэаво с уменьшением локальных ошибок — ошибок многолучевсстн и шумовых ошибок — и реелизуется за счет перехода в радиокоординаторах от псевдодальномерных измерений по зн,эвржке ПСП тш - Юю/с к измерениям по фазовому сдвигу несущей частоты ~р, = (2яГ,/с)Юш Действзпельно, потенциальная точность дальномерных измерений фазовым методом по несущей при действии шума оп. ределяется дисперсией ошибки сг ого 24е;(2ЯГ,.)З где 4)г, — энергетическое отношение (2.45) в канале оценки фазы несущей.
Отсюда, например, для системы ОРЗ, подставляя ); = 1575,42 МГц (1 = 1, ..., )7) н рабочие значения Я., > Э 10з, имеем ар,„4 0,7 мм. Таким образом, Фазовые иамере- ! ния в принцкпе позволяют обеспечить субмиллиметровый уровеяь шумовых сшибок. Влияние многолучевого эффекта на фазовые измерения рассмотрим с помощью векторной диаграммы рис. 7.27. где щекой сигнал ИСЗ отображен вектором с амплитудой (1„., а отраженный сигнал-вектором с амплитудой ао,„где и — коэффициент ослабления, н фазовьке сдвигом ~ относнтелыю прямого сигнала.
Фазовый сдвиг Ч определяется суммой двух составляющих: первая — сдвиг фазы при отражении, вторая определяется разностью хода отраженного и прямого лучей. Результирующий принимаемый свгвэл ссотвшствует суммарному вектору, фыовый сдвиг 9 которого характеризует ошибку многслучевостя: а моч О =асс(3 — — — 7. Дальномерная ошибка многолучевости ЛОж — — Ое/(2хЦ в реальных условиях может достигать нескольких сантиметров (например, при 7, = 1575,42 МГц, г, = х/2 имеемЛО, = 1,4 см для и = 0,5 и 4Э, - 3 мм для и 0,1). Авалогичпая нартнна имеет место и при наличии нескольких отраженных лучей.
Можно показать, что погрешность ЛЕ> . прн отражении от Земли для ап Фиксированного местоположения УО изменяется во времени (вследствие движения ИСЗ) периодически с положвтельными и отрицательными оспилляциямн. Паэшму она может быть и существенно скомпенснрована при на- е блюдениях на интервале времени, превышающем период осцилляций. Период осцклляций зависит от высоты Рвс. 7.37. пРиемной антенны РаДиокооРДинато- Векторяэя диаграмма ра (чем виже антенна, тем болыпе пе- мвошлучеэого эф(икта рнод) и составляет десятки минут для высоты анэенны в не сколько метров.
При движении УО интервал корреляции оши. бок многолучевости уменывается с увеличением динамики УО, и процедура сглаживания этих ошибок становится более аффективной, но при этом возрастают динамические ошибки. Применяются и другие технологии борьбы с многолучевостыс, рассмотренные ранее для кодовых измерений.
В результате ошибка многолучевостн ыожет быть снижена до единиц миллиметров. При реботе в ДР с управлением по относительным координатам компонентами векторов 1эюс и Х,",колю, соответствующими результатам фазовых измерений, могут быть полные бюзы опорных сигналов грАП (см. равд. 3.4) радиоксординаторов УО и ККС. Обозначим эти фазы для у-го измерительного канала УО и ККС через Фе~ и Фю,„„.. Тогда вычисляемые на УО разности наблюдаемых полных фаэ (Фе Флэш) характеризуют оценки разностей псевдоцальностей УО и ККС относительно отслежинаемого в каждом у-м канале ИСЗ (Пп, — Х)пгазс)", с использованием которых в результате вторичной обработки получается оценка относительнь1х координат УО Хэлжс.
Однако фаэовые намерения не язляютса однозначными. поскольку система ФАН осуществляет захват сигнала ИСЗ с точностью до априори неизвестного целого числа фазовых циклов 2к. При этом разности полных фаэ характеризуют разности псевдодальностей с диапааоном однозначности, равном длине волны несущего колебании Х„э = с/1,.
в у-м канэлю (Фэу Фюцз)-у~- = (Пьу ()Шкас)*+ К,1. Л где К~ — ненэвесгные целые числа. Основная п(юблемв, которую приходится решать при использовании фазовых измерений, связана с разрежением их неоднозначности, т. е. оценкой целых чисел К . При этом важно отмегить, эхо после тогш как рэдиокоординатср осуществляет захват спутникового сигнала и переходит в режим отслеживания эгона сигнала. дальнейшие фазовые циклы, свяазнные с изменением дальности, будут непрерывно фикснроэатъся в процессе измерений„пака сохраняется слежение.
Поэтому разрешение неоднозначности необходимо осуществлять только для момента начала слежения. Этот процесс называется инийиилиэабией измерений. В принципе для разрешения неоднозначности можно было бы использовать кодовые намерения (по принципу много- шкальных намерений), если бы погрешности оценок разнос тей кодовых псевдодальностей были меньше половины ллвэпэ волны несущего колебания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
