Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов - Анучин О.Н.
ISBN 5-90780-22-8
Скачать (прямая ссылка):
Представляется, что для перспективных морских ИСОН характерным будет введение в их состав ЭКНИС как источников оперативной картографической и радиолокационной информации, еспечиваюших эффективное повышение безопасности плава-"
14
ния. При этом целесообразно интеграцию всех навигационных измерений в ИСОН осуществлять на базе вычислителя ЭКНИС. _
Ч^-г»^Уп)"коррелятор^
; Г
; !Опорный генератор \.
І [Устрої
іистео ввода
ССЗ
,AZ)
CCH
Фиьтр (Салмана CHC
Блок предварительной обработки и коррекции ЧЭ
CHC
СНС!
RJ
Фильтр Киша
Блок |~"
ориентации! СНС'БНИМ
ІСНС/БИИМ
Няерюышй мок
ДІЯ
снс/биим:
прдигитеаюи свраоотя! и юрредш: ЧЭ *> ,0) Блок
Дії Блок иавнгашюннш
оргопащга H вычислении
БИИМ
Рис.1.2. Блок-схема ИСОН с низким уровнем интеграции УП - усилитель н преобразователь входною сигнала; ССЗ - схема слежения задержки По коду, обеспечивающая измерение псевдодальности D для каждого спутника; CCH ~ схема слежения по несущей частоте, обеспечивающая измерение радиальной скорости D
Принципиальной особенностью ИСОН является более глубокая интеграция данных инерциального модуля, ПА CHC и ЭКНИС по сравнению с обменом информации для стандартного корабельного НО. К настоящему времени уже сложилось определенное понятие об ИСОН в авиации и ракетной технике [72], где они нашли практическое применение. Среди авиационных ИСОН выделяют системы с низким и высоким уровнем интеграции (соответственно со слабой и сильной взаимосвязью ПА CHC и БИИМ). В первом случае (рис.1.2, где обозначения даны в соответствии с приведенными ниже алгоритмами работы БИИМ и CHC) в вычислителе комплексной обработки информации (фильтре Калмана СНС/БИИМ) обрабатываются измерения от
CHC и БИИМ на уровне координат местоположения R и линейной скорости V объекта, сохраняя при этом избыточность и независимость выходов CHC и БИИМ. Кроме того, выходные данные БИИМ по координатам местоположения и линейной скорости объекта используются в ПА CHC (в схеме поиска и сбора исходных данных) для задания начальных прогнозируемых значений задержки кода и несущей частоты входного сигнала, давая возможность сократить время поиска и выделения полезного сигнала.
Это обеспечивает для интегрированного выхода СНС/БИИМ повышение точности в выработке НП (относительно данных CHC из-за сглаживания их шумов) и параметров ориентации (относительно данных БИИМ вследствие постоянной калибровки погрешностей их ЧЭ). а также устойчивости системы при «сбоях» в информации CHC
¦СНС/БИИМ
I ' ?„„, *-1 1' ф,оч
Измерительный предварительном обрлботкн и коррекции 43 Блок
блок орненташш Г
БИИМ
Рис.1.3. Блок-схема ИСОН с низким \ровнсм интеграции и дополнительными связями
При введении дополнительных связей в системе (рис. 1.3) в целях коррекции погреишостей инерциальных элементов непосредственно в схеме БИИМ и использования оценок фильтра 16
Калмана СНС/БИИМ ло ускорению объекта в ПА СНС:
точностные характеристики БИИМ и интегрированного вых
да СНС/БИИМ практически совпадают;
улучшаются данные CHC в динамических условиях движещ
объекта, хотя при этом будет потеряна независимость выход
CHC и БИИМ.
і п Коррелжорг
[Опорный г*~ [генерлторм-
Усгройство
Д I)
Фильтр Калмана chc
CHC
Л D
R,V \
Ь пок
обработки и коррекции ЧЭ
Оиспк]! погрешностей
- І' ф.й|
д6--
блок ориентации
"^фильтр калмана
сне/ышм
.CHCJ
і СНС/БИИМ
СНС/БИИМ]
ф ?7)
ИіЧЄрИ.ТЄЛЬНЬиі 5 VM >лок ГШТС.ичГп, Дф Блок
1.1!ItIl ЧЭ _ "FiieinaiU'fi Ґ
Блок гіашігашюпкьі),
ВЬІЧИСЛгІНІЙ
[БИИМ
_________________________________________bmjimj
Рис.1.4. Блок-счемл ИСОН с высоким уровнем интеграции
К отличительным особенностям ИСОН с высоким уровнем интеграции (рис. 1.4) прежде всего относятся следующие.
1. В фильтре Калмана СНС/БИИМ разностные измерения фортлшрузотся на уровне псевдодальности и радиальной скорости для каждого спутника, при этом их измеренные значения поступают от ПА СНС, а расчетные формируются по счиелнмым данным интегрированного выхода СНС/БИИМ о координатах и скорости объекта и эфемеридам каждого спутника, поступающим от ПА СНС.
2. Сформированные в фильтре Калмана СНС/БИИМ отклонения ДО.ДО измеренных значений псевдодальности и радиальной скорости для каждого спутника от их расчетных значений используются в ПА CHC в схемах слежения задержки по коду (ССЗ) и несущей частоте (ССН), обеспечивая им ограниченную
17
ширину частотной характеристики при слежении даже в условиях высокой динамики объекта.
Эти системы требуют более производительных вычислительных средств, так как в данном случае требуется решение нелинейной задачи фильтрации из-за нелинейной зависимости первичных навигационных измерений от оцениваемых параметров и большой их временной изменчивости по сравнению с оцениваемыми параметрами.
В настоящее время для решения этой задачи используются так называемые обобщенные и итерационные обобщенные фильтры Калмана (см. раздел 1.3). Вместе с тем ИСОН с высоким уровнем интеграции являются более точными в выработке навигационных и динамических параметров, ибо оптимально используют все данные CHC и БИИМ, характеризуются более длительным автономным (инерциальным) режимом работы при сбоях данных СНС, обеспечивают надежное слежение за спутниками при высокой динамике объекта и отличаются высокой помехоустойчивостью ПА CHC При этом сохраняется избыточность и независимость выходов CHC и БИИМ. Возможна также и модификация данной системы с введением дополнительных связей по аналогии с приведенной на рис. 1.3 схемой ИСОН.
