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
На вход фильтра поступают измеренные значения доплеровского сдвига частоты A/ , от СРНС и составляющие скорости Vx i, Уф определяемые по данным СДВ и РНС. Матрица наблюдения С и корреляционная матрица погрещностей измерений W, имеют вид
дАР, dAFi
дХ О О
дц gt;
г 2 | |||
обсеовГии по ГРНГ Р УР laquo; laquo;Рбля во время метпя. пп . постоянны, а возмущения по этим параметрам представляются в виде белого щума с нулевыми матема-
V,-, =
Ull = V44 V12 = V2\ = U45 A/, fl4 = У41 = 1*44 А/,
У15 = U24 = U42 = fsi = У45 У22 = У55 A/, 025 = f52 = U55 А/,
У44 =( CT sinijj + созг)50ф) a,
У45 == (a - и a) sim3 созф a gt;. a,
f 55 = ( ct cos Ф + u sin \))a) o, a lt;p, - константы, полученные в результате преобразования расстояний в координаты долготы и широты; А - время выборки измерений по системе laquo;Транзит raquo;.
Точностные характеристики приведенного метода комплексной обработки измерений исследовались путем моделирования процессов навигационных определений [145]. На рис. 26.5 для реальных 376
Рис. 26.5. Временные зависимости погрешностей определения координат места корабля по результатам моделирования прн обработке данных системы laquo;Транзит raquo; стандартным методом (1) и данных систем laquo;Омега raquo; и laquo;Транзит raquo; с использованием фильтра Калмана (2)
6 t,4
характеристик приемных устройств представлены зацисимости во времени погрешностей определения координат места корабля (2а ) при стандартном методе вычислений, принятом в системе laquo;Транзит raquo;, и при обработке результатов измерений рассматриваемым способом. Результаты моделирования показали, что применение фильтра Калмана для совместной обработки измерений позволяет повысить точность навигационных определений по сравнению с обычным методом определения координат места в системе laquo;Транзит raquo; на 20...50 %.
В конце 70-х годов фирма Magnavox разработала комплексную судовую радионавигационную аппаратуру МХ-1105 (рис. 26.6) [149], которая является комбинацией известных приборов МХ-1102, работающего по навигационной системе laquo;Транзит raquo;, и MX-1104, работаюихего по сигналам системы laquo;Омега raquo;. Для решения навигационной задачи используются данные о скорости и курсе корабля, которые, как и данные радиотехнических систем, через устройства связи поступают на основной вычислитель (Z-80). Программы обработки измерений и выдачи результатов расположены в запоминающем устройстве.
Испытания аппаратуры в реальных условиях показали, что точность определения координат места может быть повышена на 60 % по сравнению с точностью навигационных определений по системе laquo;Транзит raquo;.
/Таг
Гирокомпаа
Интерфейс скорости \u курса
Прием-\ник сис-\ тему Омега :
Интерфейс npt .мника Омега
Прием-ник системы Транзит
ЩтрЩ, приемника Транзит
1 Вычиспи-тепь
Л г-80
(дисппеи\
дисппея ипупьта
Навигационная информация
Клавишный пульт
Рис. 26.6. Структурная схема аппаратуры МХ-1105
в навигационном комплексе MNS-2000, серийно выпускаемом с 1983 г. [179], предусмотрена совместная обработка данных НРНС laquo;Лоран-С raquo;, laquo;Декка raquo;, laquo;Омега raquo; и СРНС laquo;Транзит raquo;.
Выбор радионавигационных систегл осуществляется автоматически с помощью ЭВМ или вручную. В ЭВМ установлен следующий приоритет использования сигналов радионавигационных систем:
НРНС laquo;Декка raquo; выбирается в качестве основной при нахождении судна в оптимальной рабочей зоне;
НРНС laquo;Лоран-С raquo; используется тогда, когда ожидаемая точность выше, чем точность РНС laquo;Декка raquo;;
СРНС laquo;Транзит raquo; и НРНС laquo;Омега raquo; выбираются там, где точность выше, чем точность РНС laquo;Лоран-С raquo;;
информация от НРНС laquo;Омега raquo; используется для обсерваций в промежутках между определениями с помощью СНС laquo;Транзит raquo;.
В комплексе на перспективу заложена возможность работы с датчиком ССРНС laquo;Навстар raquo;.
16.4. КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ АППАРАТУРЫ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ НА УРОВНЕ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
Типичным примером комплексирования на уровне первичной обработки информации является введение в контур слежения за задержкой сигнала информации об относительной скорости П-НИСЗ (см. sect; 8.6).
Относительная скорость вычисляется бортовой ЭВМ на основании эфемеридной информации и данных о координатах П и его скорости от инерциальной навигационной системы. На рис. 26.7 представлена функциональная схема введения скорости в систему слежения. Здесь X и X* - измеряемая и измеренная задержки сигнала соответственно, SX - скорость изменения задержки, К - относительная погрешность измерения скорости, т-постоянная времени измерительной цепи, обусловливающая задержку выдачи скорости. Погрешность измерения задержки сигнала в схеме е = а, где a = SA -ускорение изменения задержки.
Если скорость вводится точно (т=0, К = 0), то погрешность измерения задержки отсутствует, но и при неточном введении скорости (т-э-0 и / lt; lt;С1) погрешность измерения может быть уменьшена. Таким образом, для снижения погрешности измерения, обусловленной влиянием флуктуационных помех, можно су-
1-К -VS-l-7
РЩ- 1/S
Рис. 26.7. Функциональная схема введения скорости в систему слежения
зить полосу пропускания следящего измерителя, а затем введением данных от автономных средств за счет этого сужения скомпенсировать увеличение динамической ошибки.
В sect; 8.6 приводились зависимости ширины полосы системы слежения за несущей (ССН) и системы слежения за задержкой (ССЗ) от относительной погрешности инерциальной навигационной системы (ИНС) при фиксированных значениях динамических погрешностей измерения (рис. 8.11). Из графиков следует, что при изменении К от 1 (комплексирование отсутствует) до 0,001 ширина полосы пропускания ССН может быть уменьшена от 20 до 2 Гц, а полоса ССЗ от 1 до 0,03 Гц. Значение / lt; = 0,001 соответствует точности современных инерциальных датчиков без специальной калибровки, имеющих уход порядка 1,6 км/ч.
Сравнительный анализ методов комплексирования на уровнях вторичной и первичной обработки информации позволил сделать вывод о том, что на уровне первичной обработки информации комплексирование обеспечивает ббльшую точность и устойчивость к срыву слежения в условиях сильных помех и высокой динамики движения объекта, а на уровне вторичной обработки информации-лучшие результаты в условиях изменяющихся во времени погрешностей ИНС и хранителя времени.
ГЛАВА 27
КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ НАВИГАЦИОННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СРНС
27.1. ЭФФЕКТИВНОСТЬ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ,
Сложная система представляет собой иерархическую (многоступенчатую) структуру, состоящую из многих взаимодействующих элементов, объединяемых в подсистемы различных уровней.
Основные отличительные признаки сложных систем следующие [40]: большое число взаимодействующих составных элементов, сложность функции, выполняемой системой ради достижения заданной цели, возможность разбиения системы на подсистемы различных иерархических уровней, централизованное (или иерархическое) управление, разветвленная информационная сеть и интенсивные потоки информации, взаимодействие с внешней средой и функционирование в условиях воздействия возмущающих факторов.
Отнесение того или другого объекта к категории сложных или простых весьма условно и определяется не только его построением, но и теми задачами, которые ставятся перед исследованием; эбъект целесообразно рассматривать как сложную систему, если
при его изучении существенное место отводится комплексным общесистемным вопросам.
Исследование общесистемных вопросов невозможно без углубления в конкретные особенности работы отдельных устройств. Однако с общесистемной точки зрения представляют наибольщий интерес те свойства частей, которые определяют их взаимную зависимость или непосредственно влияют на свойства системы в целом.
При современных исследованиях эффективности выделяют три основных ее аспекта: потребительский (функциональный), технический и экономический.
При потребительском аспекте эффективность системы рассматривается как совокупность ее целевых свойств, отражающих степень соответствия системы своему назначению по характеру и полноте выполнения возложенных на нее задач. В результате исследования функциональной эффективности может быть выявлена целесообразность применения системы для рещения определенного круга задач.
Технический аспект исследования эффективности связан с оценкой технико-эксплуатационных свойств системы, воплощающих качество ее функционирования в заданных интервале времени и диапазоне условий окружающей среды. С помощью исследования технико-эксплуатационной эффективности можно определить, на каком уровне качества система способна выполнить возложенные на нее задачи.
Экономический аспект исследования эффективности предполагает оценку потребительской стоимости, реализуемой в процессе функционирования системы. Он связан с исчислением прибыли, получаемой в результате применения системы, с оценкой рентабельности системы.
Таким образом, эффективность сложной системы есть обобщенная характеристика совокупности ее функциональных, технико-эксплуатационных и экономических свойств, отображающая полноту и качество выполнения поставленных перед системой задач в заданных условиях ее применения, а также затраты, связанные с реализацией системой возложенных на нее функций. Данное определение подходит для любой сложной технической системы, однако в каждом конкретном случае необходимо выбирать свои показатели эффективности, способные количественно отобразить те свойства, которые присущи именно рассматриваемой системе.
Совокупность возможных показателей качества обширна. Представление о показателях, применяемых для оценки эффективности сложных радиотехнических систем (РТС), дает классификационная схема на рис. 27.1. Расчет показателей эффективности для сложных систем представляет собой весьма непростую задачу, которая требует привлечения специальных математичес-380
Показе | ттели |
качест( | la СРНС |
Эноноиические
Техника - эксплуатационные Уунщиональные
Рис. 27.1. Классификация показателей качества СРНС ких методов и, как правило, решается с помощью быстродействующих ЭВМ.
Эффективность выступает в ранге некоторой синтетической оценки качества системы. Если отдельные показатели качества обозначить через К, (i=l, s), то обобщенный показатель эффективности Э можно сконструировать в виде некоторой функции
Э = Э{Ки К2, Ks). (27.1)
Существует несколько методов построения функции (27.1). Все они представляют обобщенный показатель эффективности в виде совокупности отдельных показателей качества и различаются способом образования этой совокупности.
Метод главных компонентов основан на удержании только тех показателей, которые признаны главнейшими, и отбрасывании остальных. Метод задания весовых коэффициентов заключается в придании включаемым в совокупность компонентам различных весов. Метод ранжировки предполагает такое включение компонентов, при котором составляющие, имеющие более низкий ранг, оказываются уже неспособными подавить компоненты более высокого ранга. Заметим, что при построении функции Э некоторые показатели качества могут входить неявно.
Следует иметь в виду, что и выбор главных компонентов, и их взвешивание, и ранжировка пока что не имеют строгого обоснования, а представляются результатом того или иного произвольного выбора, в лучшем случае - результатом достаточно представительных экспертных оценок. Это, естественно, налагает на используемые обобщенные показатели эффективности субъективистский отпечаток.
Группа показателей, выбранных для оценки эффективности некоторой сложной РТС, позволяет, по существу, оценить также и
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 |