ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Модели ошибок кодовых измерений систем GPSГЛОНАСС из "Управление и наведение беспилотных маневренных летательных аппаратов на основе современных информационных технологий " Настоящая глава посвящена подробному описанию математических моделей двух компонент интегрированных бортовых систем навигации беспилотных маневренных летательных аппаратов многоканальных приемников глобальных спутниковых навигационных систем (СНС) и бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС). [c.36] Российская глобальная навигационная система ГЛОНАСС существует с 1982 года и первоначально использовалась лишь в интересах обороны СССР, а с 1987 года используется международным содружеством в интересах навигации гражданских потребителей. [c.36] Система ГЛОНАСС включает три подсистемы (сегмента) космическую, наземную и подсистему потребителей. [c.36] Размещение указанных средств на территории Российской Федерации и, частично, государств СНГ показано на рис. 3.2 [3.7. [c.38] Подсистема потребителей включает множество пользователей (военных, гражданских), обладающих соответствующей навигационной аппаратурой (приемники СНС). [c.38] Американская система GPS имеет аналогичный состав подсистем и схожие принципы функционирования. [c.38] Космический сегмент GPS включает также 24 спутника, сгруппированных в б плоскостях по 4 спутника в каждой. Спутники обращаются по околокруговым орбитам высотой 20180 км с периодом обращения около 12 часов и наклонением 55°. Размещение спутников в каждой из б плоскостей показано на рис. 3.3. Такая архитектура созвездия позволяет наблюдать в любой точке Земли от 5 до 11 спутников. [c.38] Элементы наземного сегмента GPS имеют назначение, аналогичное описанному выше, за исключением КОС, которые в системе GPS отсутствуют. [c.38] Станции слежения системы GPS находятся не только на территории США, но и во многих точках поверхности Земли. [c.38] Как уже указывалось выше, принципы функционирования систем ГЛОНАСС и GPS схожи. Поэтому ниже мы рассмотрим эти принципы в целом, останавливаясь на особенностях отдельных систем лишь в случае необхо д и мости. [c.39] Глобальные спутниковые навигационные системы по своему принципу действия являются среднеорбитальными дальномерно-доплеров-скими системами пассивного типа. Пассивный способ организации системы, когда пользователи не посылают сигналов на наблюдаемые спутники, позволяет обслуживать неограниченное число потребителей навигационной информации. Навигационные определения в такой системе (вычисление координат) осуш,ествляются прежде всего на основе измеренных дальностей до спутников. Кроме этого структура сигналов спутников позволяет получать радиальные скорости по измерениям доплеровских сдвигов несуш,их частот. Доплеровские сдвиги частоты могут быть использованы для вычисления как скоростей, так и координат потребителей. [c.39] В основе определения координат пользователя лежит совместное решение нескольких уравнений для псевдодальностей. Определяемыми при этом являются координаты пользователя х, у, z и сдвиг временной шкалы приемника Ат. Наличие четырех неизвестных диктует необходимость использования сигналов по крайней мере четырех спутников и, соответственно, решения не менее четырех уравнений для псевдодальности. Большее количество измерений (г 4) может быть использовано для осреднения ошибок измерений Si. [c.40] Для решения системы из нескольких уравнений для псевдодальности требуются координаты спутников ygi, Zgi- Эти координаты вычисляют для любого требуемого момента времени, используя так называемые эфемериды спутника, т. е. рассчитанные наземным командно-измерительным комплексом и переданные на борт спутника для хранения и передачи в составе навигационного сигнала данные о координатах спутника на фиксированные моменты времени. [c.40] Окончательно совокупность восьми уравнений позволяет определять восемь параметров три координаты, три проекции скорости и две поправки к показаниям приемника — сдвиг временной шкалы приемника Ат и сдвиг частоты опорного генератора А/. [c.41] Чрезвычайно важным вопросом при навигационных определениях является выбор рабочего созвездия спутников. Действительно, в поле обзора антенны приемника может находиться до двенадцати спутников (обычно не менее шести — восьми). Как отмечалось выше, для определения полного вектора состояния достаточно всего четырех ИСЗ. Выбор созвездия для проведения измерений и последующего определения навигационных параметров потребителя осуществляется специальным алгоритмом, учитывающим взаимное расположение всех видимых спутников и приемника, от которого существенным образом зависят погрешности определения координат и скоростей. [c.41] На рис. 3.4 а расположение спутников благоприятное и область погрешностей местоопределения существенно меньше, чем на рис. 3.4 б, где расположение спутников неудовлетворительное. Известно [3.1], что оптимальным является созвездие из четырех спутников, образующих тетраэдр три спутника располагаются вблизи горизонта в вершинах правильного треугольника, а четвертый — в зените. Геометрия созвездия, близкого к оптимальному, изображена на рис. 3.5. При сближении спутников геометрические свойства системы ухудшаются. В предельном случае, когда два спутника располагаются на одной линии визирования, пересечение сфер отсутствует, а система уравнений для псевдодальностей не имеет решения. [c.42] Для количественной характеристики оптимальности рабочего созвездия спутников вводится понятие геометрического фактора (ГФ), который является основным критерием при выборе созвездия спутников. Величина ГФ обратно пропорциональна объему тетраэдра, построенного на четверке выбранных спутников. Большинство приемников имеет режим индикации ГФ для текущего рабочего созвездия. Обычно выбирают такие созвездия, для которых значения ГФ лежат в диапазоне от 1 до 4. При больших значениях ГФ погрешности местоопределения становятся слишком большими. [c.42] Вернуться к основной статье