Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов - Анучин О.Н.
ISBN 5-90780-22-8
Скачать (прямая ссылка):
разностей измеренных и расчетных значений псевдодальностей до четырех спутников; x = [Sx1 Sx2 8x3 5D]^ — вектор поправок определяемых пространственно-временных координат потребителя.
Искомые поправки к координатам потребителя могут быть найдены путем решения системы (1.5.12) в виде
--H-1Z,
(1.5.13)
где H
ляемым координатам
матрица частных производных измерении по опреде-дризм' - -?- дризМг _ J ^ а существование
обратной матрицы Я-1 гарантируется специальным алгоритмом выбора созвездия четверки спутников с минимальным значением геометрического фактора. В соответствии с уравнениями (1.5.12) и (1.5.8) имеем, что
'Фі Sp1 Sp1
Se1 де2 ОЄ3
Sp2 др2 Sp2
Se1 Se2 Se3
Фз Sp1 Фз
Se1 Se2 Se3
Эр4_ Sp1 Sp1
Sq Se2 Se3
де,
где cosccy,- — направляющие косинусы радиус-вектора р(-, соединяющего потребителя и ; -й НИСЗ, в земной навигационной системе координат O6C1C2C3.
Отметим, что аналогично могут формироваться измерения относительно поправок к составляющим вектора линейной скорости потребителя, и все рассуждения, приведенные выше для по-96
правок к пространственно-временным координатам потребителя справедливы и для поправок к составляющим вектора его ли! нейной скорости.
Далее, по полученным значениям вектора х исправляют ац. риорные значения координат потребителя и решение повторяет, ся до достижения необходимой точности устранения погрещщ,. стей от линеаризации исходной нелинейной системы уравнений (1.5.9).
Итерационные алгоритмы определения пространственно-временных координат потребителя требуют обеспечения условий невырожденности матрицы H измерений. Это означает, что число независимых измерений должно быть равно числу опреде-ляемых параметров потребителя. В то же время современные образцы ПА CHC для МПО обладают значительным числом каналов измерений (14 и более), обеспечивая тем самым избыточность измерений. Для их обработки в целях повышения точности оценивания используются статистические методы решения задачи фильтрации, например МНК.
Для подвижных объектов, привлекая дополнительную информацию о моделях динамики объекта и измерений, в ПА CHC применяются различные модификации дискретного фильтра Калмана (ФК), в частности обобщенный ФК или итерационный обобщенный ФК (см. раздел 1.3), так как в данном случае имеет место нелинейная зависимость первичных навигационных измерений от оцениваемых параметров. Так, для высокодинамичных объектов минимальная размерность вектора состояний фильтра равна 11 (три координаты, три составляющие вектора линейной скорости, три составляющие вектора линейного ускорения, систематические погрешности фазы и частоты опорного генератора в ПА CHC) и предполагается, что динамическая система возбуждается шумами линейных ускорений с нулевыми матеметически-ми ожиданиями. Кроме того, в ПА CHC для движущихся объектов в вектор измерений фильтра Калмана помимо псевдодальяо-стей включаются так называемые дельтапсевдодальности, которые представляют собой результаты интегрирования доплеров* ского смещения частот на конечном интервале времени
— — . Если просуммировать на интервале tn-tQ дельта' псевдодальности, полученные интегрированием доплеровской частоты с погрешностью 5е,- в последовательные моменты вр6* мени ц, получим приращение дальности на интервале In - Ф с
97
грешное™0 ^5б,- ¦ Причем шісперспя этой суміш, как пока-
ано в работах по аппаратуре CHC [15, 22, 68], равна
4=4 (1.5.14)
зависит от длительности интервала интегрирования и от
и Не з*"7
биения этого интервала на части. Это свойство доплеровских измерений в CHC позволяет построить траекторию движения , ' ового центра приемной антенны аппаратуры потребителя практически с погрешностями, не зависящими от динамики объекта и не растущими во времени из-за погрешностей определения приращений координат. Поэтому задача уточнения координат т.е. привязка к абсолютной системе координат практически точно известных их приращений, сводится в этом случае к задаче сглаживания измерений псевдодальностей на неподвижном основании.
Дифференциальный режим работы CHC Дифференциальный режим радионавигационных систем первоначально разрабатывался применительно к PHC наземного базирования типа LORAN и ОМЕГА. В основе метода дифференциальной навигации лежит относительное постоянство значительной части погрешностей CHC во времени и в пространстве. Уже первые эксперименты [23] показали возможность снижения погрешностей (1а) определения места по системе GPS HABCTAP с 20 до 5 м и высоты с 40 до 5 м.
Дифференциальный режим CHC предполагает наличие как минимум двух комплектов ПА CHC'. ПАЇ (контрольно-корректирующая станция) и ПА2 (потребитель) в двух точках пространства, причем ПАЇ геодезически точно привязана к принятой системе координат (ПЗ-90 или WGS-84). Разности между измеренными ПАЇ и рассчитанными в ней значениями псевдодальностей '•видимых» НИСЗ, а также разности соответствующих псевдо-схоростей по линии передачи данных передаются ПА2, в кото-рои они вычитаются из измеренных ПА2 псевдодальностей и псевдоскоростей. Если погрешности определения ПНП слабо изменяются во времени и пространстве, то они существенно
