ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние динамики маневренных беспилотных ЛА на функционирование многоканального GPSГЛОНАСС-приемника из "Управление и наведение беспилотных маневренных летательных аппаратов на основе современных информационных технологий " Анализ условий работы навигационной аппаратуры потребителя применительно к задачам, решаемым управляемыми авиационными средствами поражения, показывает, что помимо точности наиболее важными для Г ЛОНАСС / GPS-приемников авиационного применения можно считать следующее. [c.107] Устойчивость слежения за спутниковыми сигналами. Цифровые следящие системы с большой тактовой частотой осуществляют пошаговый поиск и слежение за радиосигналом каждого из НИСЗ рабочего созвездия по фазе кода, т. е. по дальности (псевдодальности) до каждого спутника, и по изменению несущей частоты (по доплеров-скому сдвигу частоты), т. е. по радиальной скорости относительного движения спутника и ЛА. [c.107] По мере увеличения скорости полета или скорости изменения скорости полета (ускорения) может наступить момент, когда эти следящие системы не будут успевать отслеживать соответствующее изменение радиального расстояния спутника и ЛА, что вызовет срыв слежения, т. е. потерю спутника или нескольких спутников одновременно. При этом приемник из режима слежения перейдет в режим поиска сигналов спутников и на некоторое время перестанет вырабатывать навигационную информацию до восстановления режима слежения. На ответственных этапах полета такая ситуация может оказаться критической даже при кратковременном срыве слежения. [c.107] Существенными в данной ситуации оказываются заложенная при разработке приемника избыточность по количеству инструментальных каналов слежения за спутниками и наличие алгоритма автоматическо-го перехода на работу с резервными (не потерянными на время выполнения эволюции) спутниками вместо спутников текущего оптимального (с позиции минимума геометрического коэффициента ухудшения точности) созвездия. Авиационные приемники должны иметь достаточную избыточность по количеству, предпочтительно параллельно и одновременно работающих (а не последовательно опрашиваемых), каналов слежения за спутниками (не менее 6—8 спутников) и предельно малое время восстановления слежения за спутниками рабочего созвездия после завершения ЛА пространственных эволюций. [c.108] В настоящее время авиационные Г Л ОН АСС/GPS-приемники, как правило, работают в режиме одновременного слежения за всеми видимыми спутниками (режим all-in-view ) с помощью не менее шести параллельно работающих каналов. Время восстановления слежения после его потери по тем или иным причинам — одна из важных для авиационных потребителей характеристик приемника. Оно должно быть минимальным и обычно не должно превышать нескольких секунд. [c.108] Время холодного старта имеет большое значение при эксплуатации ГЛОНАСС/GPS-приемников. Это время от момента включения приемоиндикатора до начала выдачи им навигационной информации при условии, что в памяти у него находится обновленный альманах (перечень всех спутников системы с их описаниями). [c.108] У современных авиационных ГЛОНАСС/GPS-приемников время холодного старта не должно превышать нескольких десятков секунд. [c.108] Интерфейсы. Под термином интерфейсы будут пониматься не только обычные машинные интерфейсы, но и все остальные устройства, предназначенные для осуществления информационного обмена с приемником, управления его работой, задания различных режимов вычислений и для получения выработанной им навигационной и другой информации. [c.108] Наличие, по крайней мере, двух высокоскоростных портов информационного обмена с внешними бортовыми устройствами (высотомером, инерциальной навигационной системой и др.), а также с бортовой ЭВМ является в настояш,ее время общепринятым требованием к авиационным ГЛОНАСС/GPS-приемникам, равносильным стандарту. [c.109] Частота обновления информации. Помимо скорости информационного обмена, которая оценивается количеством единичных символов, проходящих через машинный интерфейс в одну секунду, при авиационной скоротечности процессов управления и движения ЛА большое значение имеет и скорость решения Г ЛОНАСС / GPS-приемником навигационных задач, т. е. частота обновления вычисленной им текущей информации (текущих координат, скорости, расстояний, пеленгов и др.). [c.109] Программное обеспечение. Как уже указывалось выше, Г ЛОНАСС / GPS-приемники практически всех типов имеют в своем составе микропроцессоры относительно большой вычислительной мощности. Именно эти устройства, управляемые внутренним программным обеспечением, выполняют большую часть операций по поиску, идентификации, слежению и начальной обработке спутниковых сигналов, выделению и обработке дальномерных и информационных сообщений спутников, хранению измеренной и вычисленной информации и данных, решению навигационных и других задач. При этом вычислительных средств оказывается достаточно и для решения широкого круга вспомогательных (сервисных) задач. Функциональная схема архитектуры программного обеспечения стандартного Г ЛОНАСС / GPS-приемника приведена на рис. 4.7. [c.109] Точность и надежность. Приемники СРНС автономного использования, независимо от их инструментальных погрешностей, обеспечивают точность определения текущих горизонтальных координат в пределах 30 метров (2сг), а по вертикальному каналу — 44 метра, что является совершенно достаточным для полетов по маршруту и навигации в свободном воздушном пространстве (табл. 4.1). [c.109] Таким образом возникает проблема создания многоканального Г Л ОНАСС / GPS-приемника, способного устойчиво работать в условиях активной широкополосной помехи. [c.111] Таким образом в настоящее время проблему использования ГЛОНАСС/GPS-технологий в условиях активных помех следует считать весьма далекой от успешного разрешения. Проблема помехозащищенности Г ЛОНАСС / GPS-приемников активно изучается в настоящее время авиационным сообществом всего мира. Можно с уверенностью сказать, что это один из ключевых вопросов на пути широкого использования спутниковой аппаратуры. [c.112] Приемник последовательно осуществляет поиск и захват сигнала каждого НИСЗ. При этом для каждого сигнала сначала производится, вообще говоря, захват С/А кода, частоты и фазы несущей, а затем синхронизация по битам и байтам. [c.112] Время поиска определяется как внутренними факторами — числом каналов приемника, характеристиками используемой элементной базы, в основном быстродействием, способностью программного обеспечения приемника к эффективному управлению им, так и внешними — объемом априорной информации, имеющейся на момент начала поиска в приемнике, вероятностью затенения антенн ПАП элементами конструкции объекта вследствие его угловых эволюций, маневренностью объекта. [c.112] При этом в последнем случае главным фактором являются не значения перегрузки или угловой скорости ЛА, которые он способен развивать в процессе движения, а скорость их изменения. Именно эти параметры в конечном счете определяют степень непредсказуемости движения, мерой которой является минимальное время предсказуемого поведения объекта. Под этим принято понимать тот минимальный временной интервал, в течение которого можно считать, что динамические параметры движения объекта — перегрузка, угловая скорость — практически не меняют своего значения или меняют, но известным образом. Этот временной интервал и определяет способность ССЗ и ССН отслеживать меняющуюся в ходе полета ситуацию. [c.112] Наиболее критичным с точки зрения возникновения возможной потери сигнала НИСЗ является этап отделения беспилотного маневренного ЛА от носителя, так как именно начальный этап движения характеризуется высокими значениями линейных перегрузок и высоким темпом их изменения. Аналогичная картина имеет место и в отношении угловых скоростей и угловых ускорений. Так, максимальное значение углового ускорения по осям Y и Z связанной системы координат может достигать 1000 град/с , а значения угловых скоростей по тем же осям могут достигать значений 70 град/с и 60 град/с соответственно. [c.113] Вернуться к основной статье