Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов - Анучин О.Н.
ISBN 5-90780-22-8
Скачать (прямая ссылка):
В свою очередь, НИСЗ представляет собой сложный комплекс технических средств, функционирующих в тяжелых условиях. Этот комплекс состоит из навигационной аппаратуры, ан-
тенно-фидерных устройств, систем электропитания, систем j морегулирования, систем ориентации антенн на Землю, алпа туры телеметрического контроля и т.п. Состав навигацио аппаратуры НИСЗ, определяемый вариантом построения СЦ может включать передатчик навигационных сигналов ( ретранслятор), запоминающее устройство для хранения эфе ридной информации (при прогнозировании в наземном ко плексе), стандарт частоты (опорный генератор), бортовую ЦВЭД аппаратуру траекторных измерений.
К настоящему времени в нашей стране создана С ГЛOHACC [23] второго поколения, которая предназначена . навигационного обеспечения (определения пространстве координат, составляющих вектора линейной скорости и време т.е. пространственно-временных параметров) любых движущих" объектов (наземных, морских, воздушных и космических), логичная система развернута в США под названием G HABCTAP. Поэтому в дальнейшем будем рассматривать прин пы действия и основные алгоритмы функционирования С второго поколения типа НАВСТАР/ГЛОНАСС.
Приемная аппаратура (ПА) CHC предназначена для прие сигналов космических аппаратов в целях измерения радион гационных параметров и выделения навигационного сообше вычисления пространственно-временных координат подвижно объекта и отображения навигационной информации [15, 2 Пространственное положение потребителя обычно опре де л яе в ПА CHC в два этапа (два уровня обработки навигационн информации): сначала осуществляется измерение первичных вигационных параметров (ПНП) (псевдодальностей, их прои водных и др.) относительно соответствующих НИСЗ и опре ляются (прогнозируются) текущие координаты спутников на м мент измерений, а затем рассчитываются вторичные НП — геод зические координаты подвижного объекта, составляющие вект ра линейной скорости я т.д.
На рис.1.19 изображена обобщенная структурная схема апп " ратуры, в состав которой входят следующие устройства: антенн приемное, вычислительное и устройство управления и отображ ния информации. Показаны основные блоки, входящие в сост устройств, и совокупность внешних устройств, с которыми с прягается и взаимодействует спутниковая аппаратура.
В качестве ПНП, характеризующих местоположение и пе мещение объекта относительно навигационных ориенти ц
85
(НИСЗ)
і СНС, используются в основном дальности (Dj = }р, |)
*~гч по НИСЗ (рис.1.20), либо разности дальностей между НИСЗ (A- О/ = Pi I ~ P/1)' либо радиальные скорости или
скорое™ изменения дальности D1 = —^- .
: Антенна : Антенное устройство
¦ Предварительный; \снлитель ; Блок управлення '. антенной
Приемное устройство
і Блок измерения I ; радионавигационного-; Параметра |
Блок преобразования! 1 Клок выделения 1 и усиления сигнала ! ; навигационного :.......- ------- ; сообщения
Опорный генератор и:! Блок поиска стабилизатор частоты;; сигналов
Блок питания)
Устройство управления н отображения информации
Вьрінслнтельное устройство
; Блок : !Процессор
і связи : :
L А А
Внешние сопрягаемые
>стройства
Рис.1.19. Структурная схема приемной аппаратуры CHC
Материальным носителем навигационной информации является электромагнитная волна, распространяющаяся в среде между объектом и навигационным ориентиром. Радионавигационньгй сигнал CHC второго поколения содержит информацию двоякого рода: даль-номерный код и навигационное сообщение.
В процессе распростра-
Рис. 1.20. Взаимная ориентация радиус-векторов НИСЗ н подвижного объекта
86
нения сигнал искажается по форме, маскируется помехами и в приемник СНА поступает результирующее колебание, представляющее собой некоторую функцию исходного сигнала и помехи. Обычно используют выражение этой функции в виде [23]:
х(!) = AIi(I - т) cos[co/ + Ф0]+ п(1), (1.5.1)
где т — запаздывание, вызванное конечной скоростью С распространения радиоволны и расстоянием (дальностью) D между
D .
приемником и передатчиком, т.е. т - — ; А — амплитуда передаваемого радиосигнала; h(t - т) — модулирующая функция, обусловленная модуляцией дальномерным кодом и передачей навигационного сообщения; со — несущая частота сигнала в месте приема, которая отличается от частоты cog излучаемого сигнала на величину доплсровского сдвига П = 2я/доп, который обусловлен относительным движением НИСЗ и антенны приемника и связан с радиальной скоростью D соотношением:
П = а_Шо = _^; (1.5.2)
Ф0 — случайная начальная фаза радиосигнала; n(l) ~ аддитивная шумовая помеха радиосигнала.
К основным радионавигационным параметрам принимаемого радиосигнала относится временная задержка т дальномерного кода и доплеровский сдвиг частот Q. Не уточняя здесь принципов построения и алгоритмов обработки сигнала (1-5.1), отметим, что приемники навигационных сигналов в СНС, представляющие собой достаточно сложное корреляционное следящее устройство с управляющим процессором, обеспечивают как оптимальные по быстродействию методы приема и селекцию сигналов, так и оптимальные по точности оценки радионавигационных параметров принимаемых сигналов. Отметим также, что интеграл от доплеровского сдвига частот в некоторых пределах
