Лысенко Л.Н. Наведение и навигация баллистических ракет (2007) (1242426), страница 94
Текст из файла (страница 94)
Заметим, что матрица Р(/с + 1~8) в уравнении (13. ! 77) описывает составляющую наблюдаемого сигнала, зависящую от реализованной гипотезы и не зависящую от текущих значений фазовых координат. Статистические характеристики возмущений — дискретных белых шумов(последовательностей) з)()с), п(Й + 1) и начальногозначения вектора состояния х(0) — зависят от гипотезы на интервале наблюдения (!с = О, 1,..., т): М [т)(к) т)'(г)я,) = С'(/с) бы, М [п(1+ 1)п((+ 1)~8 ~ = ф()с+ 1) бь,. Шумы объекта и измерений в дальнейшем считают некоррелированными: М [п(й) т)'(г)~8 ] = О.
В качестве критерия оптимальности оценивания принимают (55) 1 = пзах р(х,„,Яу'"). ( ! 3. ! 78) х,„ж 524 Величина р(х„Яу"') обладает свойствами вероятности по отношению к гипотезе я и свойствами плотности вероятности по отношению к вектору состояния х,, т. е. оптимальными считаются такие оценка и гипотеза (ход ), которые имеют наибольшую вероятность совместного появления при проведенных наблюдениях у Так как множество гипотез конечно, общий максимум (!3.!7е) можно вычислять последовательной максимизацией [55] критерия 1 = шах[шахР(х,ч,7'!У™)), т.е. длЯ каждой из возможных ги', х,„ потез яз необходимо найти х', доставляющее максимум функции р(х„„7'!у™).
В [55) показано, что критерий можно привести к виду Г = шах [)~ ехр( —,У~„))2), (13.179) )с 1 где Ь, = (~/2 л)" 2; )хт:)()с)к)~ ехр ~ — —.Р()с) . Тогда максиз=з 2 мум (13. [79) будет достигаться при ш!п,74, Значение функционала Д, вычисляют рекуррентно по формулам ,Р(й Ц =,7 (й)+ Л'(й+1)(~ '[(а+1)) х Л'(1+1)+ ез(к+1); Лз(/с -)-1) = у()с+ 1) — С1(/с+ 1) Ф!()с+ 1,/с)х~(/с((/с)— — Р(к+ 1); е)()с + 1) = 1п(!С~(к)!!Я (й + 1)! ~ П7(к)~ ); (П7(й)-'=( '( ~ )) '+ + Ф"()с+ 1~)с)(С)()с)) ' Ф)()с+ 1~1)); ( с )(( -;- 1)) = (ч (Й ~- 1)) ' [е — 0 (Я .~ 1) х Кт([с+ 1!й+ 1)Сз'(/с+ 1)Щз(/с+ 1)) (13.
! 80) 525 В качестве наиболее вероятной выбирают гипотезу я,, минимизиру- ющую функционал 1' = )и!и Д„. Оценка х*, полученная отвечаю- щим этой гипотезе фильтром Калмана, будет оптимальной оценкой вектора состояния х. Таким образом, оптимальный в указанном смысле алгоритм оценивания вектора состояния и выбора гипотезы будут включать три группы уравнений (55]: оценок в форме (13.145),(13.!49); корреляционной матрицы типа (13.152) и функционалов (13.180).
Последние решаются при следующих начальных условиях: У (0) = Ь"(0) ( ~ з(0)) А'(0) + в'(0), вз(0) =!п(!Во!!(4з(0)!Ц ~), ( ~ ,)(О)) = (Г4'(0)) ' ~Š— С'(0)В.'(О/0)С"(0)Щ'(0)) '] О = 1,...,%). Три указанные группы уравнений описывают в общем виде алго- ритм рекуррентно-поискового оценивания.
Г л а в а 14. КОРРЕКЦИЯ ДВИЖЕНИЯ ЛА БАЛЛИСТИЧЕСКОГО ТИПА И БАЛЛИСТИКО-НАВИГАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИХ АВТОНОМНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОТ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ИСТОЧНИКОВ НАВИГАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ 14.1. Общая постановка задачи коррекции Метод счисления пути с точки зрения его возможных конкретных реализаций в ИНС не свободен, как ранее отмечалось, от недостатков, обусловленных, прежде всего, возрастанием со временем ошибок определения координат. Системы, базирующиеся на других методах, также не обладают свойством абсолютно точного определения местоположения ЛА. Но в том смысле, в котором эти погрешности присущи ИНС, зти системы более предпочтительны. Однако такого рода НС не обладают достоинствами ИНС. Если говорить об измерителях, реализующих, в частности, позиционный метод, то они в целом менее универсальны, не обладакп аналогичной ИНС помехозащищенностью, наконец, не обеспечивают в большинстве случаев автономность навигации. Естественно, возникает мысль о целесообразности сочетания при построении НС позиционного или какого-либо другого метода с 526 методом счисления пути.
Число возможных вариантов указанных сочетаний при этом может оказаться достаточно большим. Обычно навигационные системы, сочетающие метод счисления пути с позиционным, подразделяют на две группы: комбинированные и комплекс- ные. К числу комбинированных принято относить системы, в которых используется независимая комбинация конструктивно обособленных подсистем. Примером такой комбинированной НС может служить инерциальная система в составе АУД в сочетании с радиотехнической системой, обеспечивающей получение данных для управления движением центра масс БР в боковом направлении и предназначенной для удержания ракеты в расчетной плоскости стрельбы (система боковой радиокоррекции), использовавшаяся на отечественных ракетах дальнего действия первых поколений. К числу комбинированных могут быть отнесены также системы, сочетающие ИНС с КЭНС, используемыми для разовых коррекций автономных СУ или непосредственно параметров движения ГЧ на подлете к цели.
То же можно сказать и о БКЦ, входящих в состав КЭНС и систем прямого наведения, сочетающихся с ИНС. Сложнее обстоит дело с навигационными комплексами. Комплексными (иначе навигационными комплексами) обычно называют системы со структурной избыточностью. Согласно определению !2, 30, !00, !2!), под структурной избыточностью в НС понимается возможность решения навигационных задач несколькими способами параллельно, с использованием идентичной по характеру информации от нескольких измерителей, построенных на различных физических принципах действия. Так, например, текущие координаты ЛА могут быть определены двукратным интегрированием сигналов, снимаемых с акселерометров, вычислены по сигналам измерителя воздушной скорости и доплеровского измерителя скорости и т.д.
Отличительной особенностью комплексных систем является наличие перекрестных связей между отдельными измерителями для компенсации и изменения характеристик системы в целом. Задача организации рационального взаимодействия отдельно взятых измерителей в навигационном комплексе трактуется как задача комплексирования бортового навигационного оборудования. Одно из центральных мест в ней занимает коррекция ИНС, ставящая целью уменьшение ошибок инерциальной системы за счет использования дополнительной информации о текущих координатах ЛА 527 и их производных, получаемых от внешних по отношению к ИНС источников. В отличие от других способов повышения точности НС коррекция не требует ни изменения внутренней структуры основной навигационной системы [21, ни увеличения инструментальной точности входящих в нее элементов.
Сущность работы корректируемых ИНС можно пояснить на основе проведения аналогии принципа действия с процессом автоматической начальной выставки ИНС. Действительно, внешняя информация в системах начальной выставки предназначена для приведения сопровождающей системы координат ИНС к базовой, т. е. к ликвидации рассогласования между рассматриваемыми трехгранниками в начальный момент времени.
Коррекция ИНС преследует решение той же задачи только уже не в начальный, а в некоторый текущий момент времени, когда накопленные ошибки, приводящие к рассогласованию систем координат, превзойдут допустимые. Вопросы коррекции неразрывно связаны с одним из структурных свойств ИНС как сложной динамической системы, а именно, со свойством наблюдаемости ее ошибок [28, 30, 100]. Здесь оно рассматривается с точки зрения информационного обеспечения корректируемых ИНС. Вопрос может быть поставлен так: можно ли, располагая данными об ошибках определения одной из составляющих вектора фазовых координат, оценить другие ошибки, не проводя соответствующих эталонных измерений? Очевидно, ответ на данный вопрос буде~ играть определяющую роль при комплексировании навигационных систем на стадии их синтеза. Частным, но достаточно характерным примером решения такого типа задач могут служить ИНС, комплексированные астроследящим устройством.
Информация от астроследящего устройства в астроинерциальной системе навигации (АИСН) о направлении на небесное светило используется для коррекции ухода гироскопов ИНС. В свою очередь информация, снимаемая с выходов ИНС, позволяет сформировать сигналы наведения телескопов на выбранные светила вне зависимости от эволюций траектории ракеты. Целесообразно обратить внимание на то, что один автоматический пеленгатор не может выделить пространственные угловые ошибки визирования, поэтому для трехосной коррекции платформы необходимо обеспечить слежение, по крайней мере, за двумя астроориентирами. В некоторых системах для этой цели используют несколько телескопов. Однако может быть использован и один 528 телескоп, попеременно визирующий две звезды.
Возможны два варианта построения АИСН: !) астроследящее устройство устанавливают на инерциальной платформе; 2) на повторителе вертикали. Первый вариант более предпочтителен, однако реализация его не всегда возможна по конструктивным соображениям. Использование второго варианта построения схемы связано с ухудшением точности из-за ошибок дистанционной передачи углов крена, тангажа и рыскания на повторитель вертикали и из-за упругих деформаций корпуса ЛА. Точность работы АИСН зависит главным образом от ошибок астроследящего устройства, скорости ухода гироскопов, ошибок акселерометров, а также от погрешностей ввода начальных данных (угла наклона платформы, скорости и координат). При этом в качестве ориентировочного критерия требуемой точности визирования астроориентиров можно использовать тот факт, что ошибка ориентации телескопа в !", как правило, приводит к ошибке в определении местоположения ЛА в несколько десятков метров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
