Определение местоположения объектов с помощью радионавигационных систем

Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ

С ПОМОЩЬЮ РНС

2.1. Основы построения комплексных навигационных систем

Одним из важных путей совершенствования навигационного оборудования является создание комплексных систем навигации, в которых обрабатывается информация от нескольких измерителей, определяющих одни и те же либо функционально связанные навигационные параметры. Так, например, доплеровские измерители скорости и инерциальные навигационные системы одновременно измеряют составляющие вектора полной путевой скорости объекта; радиосистемы ближней навигации или дальней навигации и системы счисления пути определяют координаты местоположения объекта и т.д.

Потребность в одновременном измерении одних и тех же параметров с помощью устройств и систем, работающих на различных физических принципах, обусловлена тем, что каждый измеритель в отдельности не удовлетворяет всем требованиям, которые предъявляются к измерению этих параметров. В частности, многие современные инерциальные навигационные системы не отвечают требованиям точности, радиосистемы ближней навигации – требованиям помехозащищенности, а доплеровские измерители скорости – требованию применимости в любых условиях полета и любых районах. Поэтому в современных навигационных системах осуществляется совместная обработка информации нескольких измерителей, т.е. комплексирование измерителей.

2.1.1. Причины снижения точности измерений в РНС

Устройства, входящие в РЛС и РНС, предназначены для определения характеризующего местоположение и движение объекта элемента W (дальность, угловые координаты, производные дальности и угловых координат по времени) по результатам измерения информативного параметра сигнала v (время запаздывания, амплитуда, доплеровский сдвиг частоты, фаза). Поэтому точность системы сильно зависит от степени совершенства измерителей информативного параметра сигнала, в качестве которых наиболее употребительны следящие измерители, реже – разомкнутые измерители [11].

Качество следящего измерителя определяется полосой пропускания DF_з.с и порядком m астатизма замкнутой следящей системы. Измерители, построенные по разомкнутой схеме, часто называют измерителями с непосредственным отсчетом, так как здесь параметр v преобразуется в напряжение, которое после фильтрации в инерционном звене с полосой пропускания DF_и.з подается на измеритель напряжения. Качество измерителя с непосредственным отсчетом зависит от постоянства и линейности коэффициентов передачи его звеньев и от полосы пропускания DF_и.з.

Общими причинами снижения точности следящего и неследящего измерителей информативного параметра сигнала являются флуктуационная и динамическая погрешности.

Флуктуационная погрешность вызывается шумами и помехами, действующими на входе измерителя. При данном уровне мешающих воздействий флуктуационная погрешность измерителя s_фл тем меньше, чем уже его полоса пропускания DF_и, равная DF_з.с в измерителе следящего типа и DF_и.з в измерителе с непосредственным отсчетом.

Динамическая погрешность является следствием изменений параметров движения объекта или цели (скорость, ускорение и т.п.). В следящем измерителе характер динамической погрешности s_д (т.е. погрешности по скорости, по ускорению и т.п.) зависит от порядка астатизма m. При оптимальном экстраполяторе следящего измерителя, содержащем m = n+1 интеграторов, где n – порядок дифференциального уравнения, описывающего изменение параметра v при движении объекта (цели), динамическая погрешность отсутствует. В этом случае экстраполятор полностью учитывает динамику движения, объекта или цели и точно прогнозирует (экстраполирует) значение параметра v сигнала при следующем измерении. Однако обычно из-за технических трудностей не удается оптимизировать экстраполятор и возникает динамическая погрешность, которая