Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов - Анучин О.Н.
ISBN 5-90780-22-8
Скачать (прямая ссылка):
2.2. Модели погрешностей спутниковых навигационных систем
Основная навигационная задача, решаемая в ПА CHC подвижного объекта, заключается в определении его пространственно-временных координат А'(Г), например согласно (1.5.9)
^ = [et е2 ез &&Y > и составляющих вектора линейной ско-рости V=[VE Vn V11J.
140
Пространственное положение и линейная скорость объе^ определяются, как правило, в ПА CHC в два этапа (два уров^, обработки навигационной информации). На первом этапе проВо_ дят измерения ПНП (ризм./,Ршм./ н т.д.), которые лишь функци. онально связаны с векторами X(l),V(t). На этапе вторичной обработки полученные параметры подвергают преобразованиям на основе навигационных алгоритмов в целях расчета векторов X(O АО-На точность определения потребителем CHC координат местоположения, высоты, скорости, времени и других параметров влияет множество факторов. Они связаны с особенностями фор. мирования первичных и вторичных навигационных измерении, с характеристиками используемых сигналов, среды распространения и т. д. Рассмотрим основные источники погрешностей этих измерении применительно к псевдодальномерному методу нави-гационно-временных определений.
Основное соотношение (1.5.8), используемое при рассмотрении псевдодальномерных измерений в СНС, записано в упрощенно? виде, так как дальномерная погрешность 5ри.зм-Д/) представлена лишь двумя составляющими: погрешностью 5D из-за сдвига шкалы времени аппаратуры потребителя и суммарной инструментальной погрешностью с,. Однако существуют и другие составляющие дальномерной погрешности, которые в зависимости от причины их происхождения можно разделить на три группы: погрешности с"исз, вносимые на і -м НИСЗ иди КИК: погрешности е(тр, вносимые на трассе распространения
сигнала / -го НИСЗ; погрешности , вносимые в ПА CHC-
Таким образом, в общем виде соотношение (1.5.8) моХВ° представить как [23]
Ризм,- = Р, + 8р, = р, + SO + с™сз + sJP + 8ПА . (2.2.1) Для удобства анализа влияния различных факторов на качесТ' во навигационно-временных определений обычно вводят так я3' зываемые эквивалентные погрешности измерения дальности 11 радиальной скорости (ЭПД и ЭПС). обусловленные некорр^' рованнымн составляющими погрешностей измерения псевД0 дальности и скорости се изменения. Вторичные навигациоянь11-141
.^деления удобно характеризовать с помощью коэффициентов ^ояетрии (геометрических факторов) кг .
Погрешности, вносимые на НИСЗ и КИК. Первая группа по-пещноетей обусловлена в основном несовершенством частотно-0ременного и эфемеридного обеспечения НИСЗ.
Погрешности частотно-временного обеспечения навигацион-fiJ}lx спутников возникают вследствие несовершенства процедур свер*31 и хранения бортовой шкалы времени НИСЗ. Они прояв-1ЯК)Тся, например, в смешении фаз излучаемых дальномерных кодов и .меток времени, что приводит к погрешностям измерения расстояния до спутника и расчета его координат. Например, временной сдвиг в 1 мс может привести к эквивалентной даль-номерной погрешности в 300 км.
Смещение бортовой шкалы- времени определяется, в частности, характеристиками стабильности частоты опорного генератора, расположенного на НИСЗ, и задержками в аппаратуре спутника.
Известно [23], 'гто среднеквадратическое отклонение; (CKO) сдвига бортовой шкалы времени составляет примерно 9 не через 2 ч и 25,4 - 108 не через сутки после коррекции (25,4 не для це-зиевых и 108 не для рубидиевых бортовых опорных генераторов).
Командно-измерительный комплекс CHC корректирует бортовую шкалу времени НИСЗ таким образом, чтобы CKO сдвига шкалы времени не превосходила 10 не. Кроме того, на КИК формируется модель ухода бортовой шкалы времени в промежутках между аппаратной коррекцией. Ее параметры передаются потребителям в служебном сообщении НИСЗ для обеспечения алгоритмической коррекции бортовой шкалы времени. В качестве модели может использоваться полином второй степени. При этом непрогнозируемые отклонения формируемой на борту НИСЗ шкалы времени относительно системной шкалы времени могут достигать 1 не на интервале в 1 ч.
Достижение высоких точностных характеристик CHC возможно лишь при тщательном учете гравитационных и релятивистских эффектов [681- Они обусловлены различием и изменением гравитационного потенциала в точках расположения спутника и потребителя, а также различием их скоростей. Игнорирование 3TIiX особенностей средне высотных CHC может привести к погрешностям навигационных определений, сравнимым с точност-иь&ш характеристиками таких систем. Реализация прещгзионно-
142
го беззапросного способа измерений, предусматривающего определение времени и частоты, требует учета следующих ГРЭ: поперечного доплеровского эффекта; гравитационного сдвига частоты; эффектов, связанных с пересчетом моментов излучения и приема сигналов, вращением используемых систем координат и ряда других.
Для компенсации влияния наиболее существенных из указанных эффектов частоту бортового опорного генератора несколько уменьшают относительно номинала. Коррекция остаточного влияния этих ГРЭ осуществляется потребителядги с помощью соответствующей поправки к бортовой шкале времени, рассчитываемой на основе служебных данных НИСЗ.
