www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Радионавигационные системы, спутниковая радионавигация 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 [ 51 ] 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67

Параллельно с армейскими проводились испытания ДМ при обеспечении полетов гражданских вертолетов UH=1, что было вызвано необходимостью проведения ряда работ (полеты на малой высоте в горной и малоизученной местности, посадка на неподготовленные площадки, наведение на промысловые плавающие средства и т. п.), при которых требуемая точность местоопределения превосходит возможности, предоставляемые сигналом, модулированным кодом С/Л.

Результаты испытаний показали, что скорость измерения поправки к координатам составляет несколько сантиметров в секунду (хотя, по другим данным она может достигать 1 м/с), что позволяет передавать поправки один раз в минуту. Применение ДР позволило снизить погрешность измерения высоты с 40 до 6,4 м, а также уменьшить влияние неблагоприятного геометрического фактора.

Основной результат испытаний состоит в том, что ДМ позволяет обеспечить заход на посадку по сигналу, модулированному кодом С/Л, с точностями определений по горизонтальным координатам 1, 4 м и по высоте 6,4 м.

Эффективность ДМ можно проиллюстрировать экспериментальными зависимостями (рис. 20.8), которые наглядно демонстрируют резкое снижение погрешностей определения плановых и высотной координат в момент включения дифференциальной обработки.

Испытания на геодезических полигонах. Геодезической службой Канады в ходе исследования возможностей системы laquo;Навстар raquo; весной 1984 г. были проведены испытания в районе г. Оттава, где был создан калибровочный полигон с базами 2...220 км, все пункты которого были привязаны на laquo;местности по первому классу точности. Между пятью пунктами полигона было проложено 15 баз. Цель испытаний состояла в определении достижимой точности с помощью DGPS для геодезии и геодинамики.

Результаты эксперимента в виде отклонений оконечных точек базовых линий при их определениях по DGPS от значений, полученных наземным построением, показали, что применение ДР для геодезических работ при измерениях по фазе несущей, исключении или учете всех погрешностей и камеральной обработке методом тройной разности способно дать точность на уровне миллиметров.

Проведенные в декабре 1985 г. новые серии испытаний подтвердили точность геодезических измерений прн использовании ДМ на уровне 5 мм.

Таким образом, ДР систем laquo;Глонасс raquo; и laquo;Навстар raquo; позволит гражданским потребителям, работающим по сигналу с кодом С/Л, снять точностные ограничения и выйти на уровень точности, представляемый кодом Р. Для потребителей, нуждающихся в точностях, выше обеспечиваемых возможностями стандартного режима работы по сигналу с кодом Р, ДР позволяет повы-

Погрештст, места , м

ертикалкная

50 kO 30 20

10 \-Плановая

Включение дисрщеремциаль-/ ного режима / 3

Время

Рис. 20.8. Экспериментальные временные зависимости погрешности места по высоте (/) и в плане (2) в стандартном режиме; 5-погрешность в ДР

сить уровень точности, в особенности при ocBoeiH фазовых измерений по несущей частоте. При этом режиме эффективно подавляются погрешности, возникающие при нештатной работе системы, что способствует повышению функциональной устойчивости бортовой аппаратуры потребителей.

Дифференциальный режим предоставляет дополнительные возможности контроля качества навигационного поля, создаваемого системой.

Реализация ДПС. Ь1акопленный опыт теоретических и экспериментальных работ оказался достаточным для создания ДПС систем laquo;Навстар raquo; и laquo;Глонасс raquo;. Наиболее успешным было внедрение дифференциального режима в практику кораблевождения. Вначале в США, а затем во Франции и в Скандинавии корректирующие поправки стали передавать через береговые радиомаяки [215, 227]. Координированная группа таких радиомаяков образовала европейскую ДПС системы laquo;Навстар raquo;. Для системы laquo;Глонасс raquo; создается координированная цепочка ДПС, наземные средства которых размещаются по побережьям Черного, Балтийского, Баренцева морей, вдоль Северного морского пути, на крайнем северо-востоке, на дальневосточном побережье [211].

Проводятся работы по использованию авиационных приводных станций в интересах реализации дифференциального режима для обеспечения самолетовождения. Особые наземные контрольно-корректирующие станции позволят применять дифференциальный режим местоопределения при посадке самолетов на заранее не оборудованные посадочными средствами аэродромы.

ГЛАВА 21

ТОЧНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ В АКТИВНОМ И ОТНОСИТЕЛЬНОМ РЕЖИМАХ

21.1. ТОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АКТИВНЫХ СРНС

При самоопределении координат потребителя (П) в активном режиме с высокой точностью рационально использовать дальномерный вариант построения системы. Известен, правда, проект угломерно-дальномерной системы фирмы laquo;Вестингауз raquo; [60, 152], где дальность до НИСЗ измеряется методом laquo;запрос - ответ raquo;, а два угла относительно этого же НИСЗ - пассивным методом, но точностные свойства этой системы невысоки (ошибка определения координат около 2 км).

Если в качестве навигационного параметра (НП) в СРНС избрана дальность П - НИСЗ-П, измеряемая по запросу с П, то для определения поверхностных координат достаточно наблюдать два НИСЗ. Точностные свойства такой системы могут быть



охарактеризованы геометрическими факторами (ГФ), рассмотренными в sect; 18.2. Однако баланс ошибок, позволяющий количественно оценить элементы матрицы К отличается от баланса ошибок, рассмотренного в гл. 19 применительно к пассивному режиму СРНС. В частности, в рассматриваемом случае не требуется синхронизации излучений НИСЗ. Зато появляется погрешность ретрансляции, обусловленная различием задержек сигналов в ретрансляторах различных НИСЗ, а также нестабильностью этих задержек. Нетрудно видеть, что погрешности эфемерид в рассматриваемом случае оказывают удвоенное влияние на погрешность определения координат по сравнению с пассивным режимом, так как кроме трассы распространения П-НИСЗ сигнал проходит и в обратном направлении. В табл. 21.1 приведены балансы погрешностей пассивной и активной дальномерных СРНС. Из нее следует, что равенство погрешностей измерений дальностей в сравниваемых системах достигается при прочих равных условиях, если Дс = Ар + Дрт.

В ряде практических приложений, например при организации управления движением, возникает необходимость в спутниковых системах наблюдения, представляющих собой такую разновидность сетевых СРНС, для которых результат навигационных определений необходимо иметь в некотором наземном центре наблюдения (см. sect;1.3). Если такая система строится на базе пассивной СРНС с последующей передачей результатов навигационных определений в центр наблюдения по связной радиолинии, то ее точностные свойства, как нетрудно видеть, практически полностью определяются свойствами пассивной системы. Точностные характеристики пассивных СРНС подробно рассмотрены в гл. 18 и 19. Остановимся на точностных свойствах систем наблюдения, основанных на активных СРНС.

В активном асинхронном варианте при определении поверхностных координат должны измеряться не менее трех квазидальностей по линиям П - один из трех НИСЗ - центр наблюде-

Таблица 21.1

Сравнение балансов погрешностей при пассивном и активном способах измерения дальностей

Источник погрешностей

Способ измерения

Пассивный

Активный с запросом с П

Синхронизация излучений НИСЗ

Распространение радиоволн

Ретрансляция сигналов

Обработка сигналов на приемном

рт До

конце радиолинии

Эфемериды

ния. в активном синхронном варианте с синхронизацией с НИСЗ измеряются разности дальностей по линиям НИСЗ- П-один из двух НИСЗ - центр наблюдения и НИСЗ - центр наблюдения для определения поверхностных координат. В активном синхронном варианте с синхронизацией с центра наблюдения измеряются разности дальностей по линиям центр наблюдения-НИСЗ-П-НИСЗ-центр наблюдения.

Балансы погрешностей в каждом из упомянутых трех вариантов построения активных систем наблюдения приведены в табл. 21.2.

Сравнивая табл. 21.1 и 21.2, легко заметить, что добавление каждой лишней трассы распространения радиоволн в активных системах ухудшает точность измерения дальности и усиливает влияние ошибок эфемерид на точность навигационных определений. С этой точки зрения, казалось бы, что из всех вариантов активных систем наблюдения предпочтение следует отдать асинхронному. Однако не следует забывать, что при этом методе, в отличие от синхронных, кроме определяемых координат неизвестным является расхождение шкал времени П и центра наблюдения. Точностные свойства асинхронного варианта, характеризуемые соответствующими ГФ, похожи на точностные свойства пассивных квазидальномерных СРНС. Очевидно, что при одной и той же сети благодаря уменьшению числа определяемых параметров в синхронных активных системах ГФ всегда лучше, чем в асинхронных (и пассивных), что снижает те проигрыши в точности, которые обусловливаются добавочными трассами распространения сигналов в синхронных системах.

Таблица 21.2

Балансы погрешностей при различных вариантах активных систем наблюдения

Источники погрешностей

Асинхронный вариант

Синхронный вариант с запросом

с НИСЗ

из центра наблюдения

Синхронизация

Распространение радиоволн

Др--Аря

2Др--Др

2Др--2Др

Ретрансляция

Дртс

Артс -1- Дртп

2Дртс--Артп

Обработка на приемном конце радиолинии

Эфемериды

Дэ -Ь Дэн

2Д,--Д,н

2Д,--2Д,

Примечание. Индекс .н. относится к линии НИСЗ - центр наблюдения, индекс laquo;п raquo; к потребителю, Л - ошибка, связанная с распространением радиоволн по трассе НИСЗ - центр наблюдения, а A - погрешность за счет нестабильности ретранслятора потребителя. ,



Таблица 21.3

Средине значения и СКО ГФ Гг при активном и пассивном режимах иавигациоииых определений

Режим

Показатель

Число видимых НИСЗ

Пассивный

19,2

16,6

1,68

1,62

1,34

1,28

27,9

34,5

0,54

0,59

0,06

0,07

Ггн ср

56,1

1,25

1,12

1,04

1,00

Активный

63,1

0,61

0,10

0,05

0,02

Для иллюстрации сказанного вновь обратимся к рассмотренным в гл. 19 региональным системам при использовании их в синхронном активном режиме с запросом с центра наблюдения. Зона действия синхронной системы шире зоны действия асинхронной (или пассивной). В табл. 21.3 приведены средние значения ГФ Гги в системе, построенной на базе эллиптических спутников, и их СКО при различном числе видимых НИСЗ. Здесь же для сравнения повторены аналогичные значения для пассивного (или асинхронного) варианта использования этой же сети НИСЗ, заимствованные из табл. 19.4.

Как видно из табл. 21.3, характер изменения среднего значения и СКО ГФ при изменении числа видимых НИСЗ одинаков в активном и пассивном режимах. Однако при малых числах видимых НИСЗ в активном режиме значения ГФ в 5... 10 раз меньше, чем в пассивном режиме, так что при ограниченном числе НИСЗ в сети активный режим может обеспечить более высокую точность местоопределения, чем пассивный. Однако, если учесть, что падает и точность измерений НП (см. табл. 21.2)! то точностные характеристики активного и пассивного режимов при малом числе видимых НИСЗ оказываются сравнимыми. При большом числе видимых НИСЗ О 5) точность местоопределения в пассивном режиме оказывается выше.

21.2. ТОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА СЕТЕВЫХ СРНС В ОТНОСИТЕЛЬНОМ РЕЖИМЕ

Стремление к повышению точности местоопределения с помощью РНС привело к использованию этих систем в так называемом относительном, или дифференциальном, режиме (см. гл. 20). Особое внимание он привлек к себе в связи с созданием сверхдлинноволновой РНС laquo;Омега raquo; [171]. Этот режим состоит в определении взаимного расположения двух движущихся или неподвижных П с целью компенсации сильнокоррелированных составляющих ошибок навигационных определений. При

таком методе точность определения взаимного расположения П оказывается тем выше, чем ближе размещены эти объекты. Если в качестве одного объекта используется неподвижный контрольный пункт (КП), установленный в точке с известными координатами, то на определенном расстоянии от этого КП возможно более высокоточное, чем в обычном режиме, определение координат любого П, на который передаются результаты измерений на КП в том или ином виде. Благодаря своей повышенной точности относительный метод привлек к себе внимание и создателей сетевых СРНС [191].

rtycTb навигационные определения проводятся двумя П в двух близких точках пространства по одному и тому же созвездию НИСЗ, причем ошибки нахождения НП записываются в виде

ДК, = ДК,; + ДКо; ДКг = ДКс2 + ARo, где ARci, ARc2 ~ некомпенсируемые погрешности НП в пунктах 1 и 2, ARo-зависимые составляющие погрешности НП в тех же пунктах.

Вычисляя относительную погрешность Sqop навигационных определений на пункте 1, можно получить выражения для корреляционной матрицы К ошибок навигационных определений:

к,=(с5Сг) +(с; К/ С,) +[(Сг- С,) Ко(С-C,)J \

В относительном режиме погрешность навигационных определений складывается из трех слагаемых, первые два из которых представляют собой погрешности определений на пунктах 1 и 2, обусловленные некомпенсируемыми погрешностями нахождения вектора НП, а третье - погрешность за счет неполной компенсации коррелированных погрешностей нахождения вектора НП, вызванных различным их преобразованием в ошибки навигационных определений вследствие различия матриц преобразования Cl и С2 в пунктах 1 и 2.

Представляет интерес рассмотреть ряд частных случаев использования относительного метода, вытекающих из равенства (21.1).

Случай 1. Пусть оба пункта 1 и 2 находятся столь близко один к другому, что практически справедливым оказывается равенство C = C2=C. При этом выражение (21.1) трансформируется в равенство:

К,=(СКС)- + (CKiC)-. (21.2)

Если при этом на каждом из пунктов результаты измерения равноточны и независимы, т. е.

Km=aU, (21.3)



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 [ 51 ] 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67