Микрин Е.А., Михайлов М.В. Ориентация, выведение, сближение и спуск КА по измерениям от ГНСС (2017) (1246989), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Если в решении навигационной задачи образовался перерыв, то часыАСН начинают уходить со скоростью дрейфа задающего генератора частоты АСН. Обычно этот дрейф составляет ~10-6 с/с. Это значит, что за 1000 сошибка часов АСН составит1мс. Чтобы ее уменьшить в АСН проводят1.3. Точтюсть формирования бортовой шкалы времени при ее коррекции от АСН23оценку дрейфа часов, которую учитывают при отсутствии достоверностиизмерений. Простейший алгоритм формирования оценки дрейфа d • и смещения 't • часов АСН имеет следующий вид:при наличии достоверных измерений•dн,= d;• + -1 ( f;+1 тf; - d;• ) ,(1.11)при отсутствии достоверных измеренийгде t; измеряемое смещение часов АСН относительно системной шкалывремени на i-й секунде; Т постоянная времени фильтра; d;* оценкадрейфа часов АСН;оценка смещения часов АСН относительно системi-; -ной шкалы.В соответствии с рассматриваемыми алгоритмами(1.11) при наличии достоверных измерений АСН оценка смещения часов АСН равна формируемому на каждой секунде смещению часов f;.
Одновременно формируется оценкадрейфа d;'. При отсутствии достоверных измерений АСН смещение t; неформируется. Оценка дрейфа считается равной константе, а оценка смещенияна каждом шаге изменяется на величину оценки дрейфа.Проведем анализ эффективности алгоритмов(1.11)на данных АСН-М,полученных во время лётного эксперимента на МКС.
На рис.1.2приведенграфик измеряемого на каждом шаге смещения часов f;. На всем рассматриваемом трехвитковом участке орбиты МКС все измерения АСН были достоверны. Часы АСН уходили от системной шкалы времени со скоростьюдрейфа задающего генератора АСН (~ 10-6 с/с). При достижении смещенияt= 2мс в АСН-М выполняется физическая коррекция часов, обеспечивающая обнуление смещения.
Поэтому график смещения часов, приведенныйна рис.1.2, представляетот О до 2 мс.!,собой «пилу» с диапазоном изменения смещенияс1,5-10-31 0-10- 3'50-10-3'ооРис.200040006000800010 ООО12 ООО 14 ООО 16 ООО t,1.2. Смещение часов АСН-М МКС относительно шкалы времени GPSсГлава241. Формирование бортовой шкалы времени космического аппаратаДля обеспечения анализа функционирования алгоритмана пяти(1.11)участках орбиты была искусственно снята достоверность измерений на времяс. График достоверности измерений показан на рис.100 ... 2000ответствуют достоверные измерения, О1.3,11--~1120001140001118000600011110 ОООНа рис.1.4,1121ООО111114 ООО 16 ООО t, с1.3.
Достоверность измерений АСН-М МКС:измереIШЯ достоверны; О -недостоверныприведены графики формируемых по алгоритму1.4нок дрейфа АСН для постоянных времени Т(рис.со~оРис.1недостоверные.-- -огдеб), Т =дует, что для100 сТ =2 с(рис.1.4,в), Т =1000с (рис.=2с (рис.1.4,1.4,(1.11)а), Тоце= 10сг). Из графиков слеформируемая оценка практически без запаздываниявыходит на начальный уровень дрейфа, равный 6,5 -10- 7 с/с и в дальнейшемс хорошей точностью отслеживает уровень реального дрейфа часов АСН научастках достоверных измерений. На участках недостоверных измеренийоценка дрейфа равна оценке в момент последнего достоверного измеренияАСН.
После появления достоверных измерений оценка практически без запаздывания выходит на уровень реального дрейфа часов. При этом оценкадрейфа имеет шумовую составляющую амплитудой ,-..,(),5-10- 8 с/с. Для Т = 10 сформируемая оценка дрейфа практически равна оценке для Т= 2с, но вэтом случае формируемая оценка практически не имеет шумовой составляющей. Для Т =100с и Т=запаздыванием, равным1001ООО с оценка дрейфа формируется с заметнымс и 1ООО с соответственно.
Вследствие запаздывания формируемые оценки существенно отличаются от реальных значенийдрейфа, особенно на начальном интервале времени, где значение дрейфаеще не вышло на установившийся уровень.На рис.1.5показаны ошибки оценки смещения часов АСН-М, формируемой по алгоритму(1.11) для постояIШых времени Т = 2 с (рис. 1.5, а), Т = 10 с(рис.
1.5, б), Т = 100 с (рис. 1.5, в), Т = 1000 с (рис. 1.5, г). Из графиков следует,что для Т = 2 с и Т = 1О с обеспечиваются минимальные значения ошибок формируемой оценки. Эти ошибки малы на участках с установившимся значениемдрейфа и имеют несколько повышеIШые значения в течение первого часа работы в АСН, пока значение дрейфа задающего генератора частоты не выйдетна установившееся значение.Можноотметить,чтопри установившемся1.3.Точтюсть формирования бортовой шкалы времени при ее коррекции от АСНd*,25с/с8,5-10- 78,0-10- 77,5 · 10- 77,О· 10- 76,5-10- 76,О· 10- 75,5 .
10- 75 О· 10- 7,///~о200040006000800010 ООО12 ООО 14 ООО 16ОООt,с10 ООО12 ООО 14000 16ОООt,с10 ООО12 ООО 14 ООО 16000t,c10 ООО12 ООО 14 ООО 16аd*, с/с-~--8,5- 10- 78,0-1 о- 77,5.10- 77,0-10- 76,5.10- 76,О· 10- 7755.10,5,0· 10- 7о2000400060008000бd*, с/с8,5 · 1о- 78,О· 10- 77,5. 10- 77,0· 10- 76,5.10- 76,0· 10- 75,5 .10- 75,0-10- 7о2000,6000; -d*, с/с8,5-10- 78,0-10- 77,5-10- 7770.10,6,5. 10- 76,0-10- 75,5 .10- 75 О· 10- 740008000в//~о2000400060008000ОООt,гРис.1.4. Оценки дрейфа часов АСН-М МКС для постоянных времени2 с (а), 10 с (б), 100 с (в), 1000 с (г)тра Т, равногофиль-сГлава261.Формирование бортовой шкалы времени космического аппаратаЛt, с8- 10- 56- 10- 64-10- 62· 10- 6о- 2-10- 6о200040006000800010 ООО12ООО14 ООО 16 ООО t, с10 ООО12ООО14 ООО 16 ООО t,10 ООО12ООО14 ООО 16 ООО t, с10 ООО12ООО14 ООО 16 ООО t,аЛt, с8- 10- 56- 10- 64-10- 62-10- 6о- 2· 10- 6о2000400060008000сбЛt, с8· l 0- 56- 10- 64-10- 62-10- 6о- 2-10- 6о2000400060008000вЛt, с8-10- 56- 10- 64-10- 62-10- 6о- 2- 10- 6о2000400060008000сгРис.1.5.Ошибки оценки смещения часов АСН-М МКС для постоянных вре-мени фильтра Т, равного2с (а),10 с (б), 100 с (в), 1000 с (г)1.3.
Точтюсть формирования бортовой шкалы времени при ее коррекции от АСН27значении дрейфа часов отсутствие достоверных измерений АСН в течение100с практически не приводит к увеличению ошибки формируемой оценкисмещения часов. При отсутствии достоверных измерений в течение500 с этаошибка составляет ~0,5 · 10-6 с, при отсутствии достоверных измерений в течение 2000 с ошибка оценки смещения часов достигала 2,2·10-6 с. На начальномучастке работы АСН отсутствие достоверных измерений АСН в течение500 с привело к ошибке оценки смещения часов меньше 10-5 с.
Для постоянных времени фильтра Т = 100 с и Т = 1ООО с эта ошибка может возрасти напорядок.Таким образом, рассмотренный алгоритм формирования оценки дрейфа исмещения часов АСН обеспечивает высокую точность формируемых параметров. Рекомендуемое значение постоянной времени фильтра Т= 1О с.В этом случае точность формируемой оценки дрейфа составляла ~2-10- 9 с/с.Точность формируемой оценки смещения часов на участках с достовернымиизмерениями АСН составляет ~ 10-6 с. На участках отсутствия достоверныхизмерений эта точность зависит от его длительности.Если рассматривать низкоорбитальные КА, например МКС или корабли«Союз» и «Прогресс», то, как правило, длительные интервалы отсутствия достоверных измерений АСН не встречаются.
Поэтому можно считать, что точность формирования шкалы времени АСН имеет значение около1мкс независимо от достоверности измерений. Однако при передаче этого времени вЦВМ КА эта точность может существенно снижаться. Снижение точности вомногом зависит от конкретной реализациипроцесса передачивремени.Например, если секундная метка от АСН передается на прерывание ЦВМ КА,то точность будет определяться в основном точностью привязки моментапрерывания к шкале ЦВМ, которая может составлять 1О ... 100 мкс. Например,в АСН-М МКС секундная метка, формируемая в навигационном приемноммодуле (НПМ), поступает на прерывание процессора навигационного вычислительного модуля (НВМ). Точность обработки момента прерывания в НВМ~50 мкс.Соответственно с этой точностью обеспечивается привязка времениЦВМ к системному времениGPS.Рассмотренный выше метод формирования шкалы времени ЦВМ КА поизмерениям АСН хорошо работает на низкоорбитальных КА, когда АСНпрактически непрерывно формирует достоверные измерения и достоверноесмещение шкалы времени.
Кратковременные пропадания достоверных измерений могут компенсироваться рассмотренным методом оценки дрейфа часовАСН. Принципиально изменяется алгоритм формирования оценки смещениячасов АСН относительно системной шкалы времени на высокоорбитальныхКА, где отсутствует возможность формирования одномоментного решениянавигационной задачи и в том числе задачи определения смещения часов поодномоментным измерениям .Глава281. Формирование бортовой шкалы времени космического аппарата1.4. Формирование оценки смещения часов АСНотносительно системной шкалы временина высокоорбитальных КАВ отличие от низкоорбитальных КА в поле зрения антенн АСН высокоорбитальных КА, находящихся на ВЭО или на ГСО, как правило, попадаетменее четырех НС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
