Оптимизация систем радиоавтоматики. Комплексные системы радиоавтоматики, страница 14

                                                         (6.31)

            Построим структурную схему фильтра, определяемую выражениями (6.29), (6.30) и (6.31). Особенность комплексного фильтра (рис. 6.8) состоит в том, что при вычислении экстраполированных значений оценок положения  и  проекции вектора воздушной скорости  и  корректируются оценками ошибок  и , соответственно. Экстраполированные оценки положения и координаты радиомаяка используются при вычислении прогнозируемого значения дальности, определяемого нелинейной функцией . Затем с помощью  выражения (6.30) определяется разность  между измеренным и прогнозируемым  значениями дальности. Компоненты коэффициента усиления  определяют вес поправки  в уравнениях фильтрации (6.32). Выходным значением комплексного фильтра являются оценки координат  и .

6.7. Комплексирование радиотехнической системы ближней навигации и автономных средств

            Радиотехническая система ближней навигации (РСБН) предназначена для определения координат самолета. В отличие от дальномерной системы, рассмотренной выше,  РСБН использует один радиомаяк РМ, расположенный  вблизи аэропорта (рис.6.9). Для определения координат вырабатываются измерения дальности  и азимута . Радиомаяк дальномерного канала имеет всенаправленную антенну, однако из-за влияния отражений от местных предметов возможно появлений провалов в диаграмме направленности и нарушений приема на некоторых направлениях. Прием сигналов может также нарушаться при маневрировании самолета. Поэтому для повышения точности и надежности определения координат используется комплексирование аппаратуры РСБН и автономных средств. Предполагаем, что проекции вектора воздушной скорости  на оси  и  формируются с использованием угла курса . Эти проекции можно получить также с помощью ИНС, ошибки которой также моделируются в виде экспоненциально-коррелированного процесса.

          Комплексирование строится на основе принципа инвариантности,  и вектор состояния  определяется системой уравнений (6.26). 

Уравнение наблюдения является нелинейным и содержит измерения дальности и азимута:

,              (6.32)

где  и   – дискретные белые шумы с известными дисперсиями  и , соответственно.

Уравнения и структура алгоритма экстраполяции в данном случае определяются выражениями (6.29).

Но уравнения фильтрации отличаются от (6.31) из-за того, что в случае РСБН наблюдение  содержит два измерения. Соответственно разность  содержит две строки:

,                                                           (6.33)

где    ; .                  

Для вычисления коэффициента усиления необходимо определить производную нелинейной функции  в точке :

, где .

            Размер коэффициента усиления  в данном случае равен , и уравнения фильтрации, согласно, (6.28) имеют вид:

                                                (6.34)

            Построим структуру алгоритма фильтрации в соответствии с выражением (6.34). Разности  и  определяются путем сравнения измеренных значений дальности  и азимута  с прогнозируемыми экстраполированными значениями дальности  и азимута , соответственно (рис.6.10). Вес поправок, вносимых в экстраполированные значения вектора состояния, согласно (6.34) определяется составляющими матрицы коэффициента усиления , где ,  . При вычислении  коэффициента усиления учитывается положение самолета относительно радиомаяка благодаря использованию производной нелинейной функции , зависящей от оценок координат  и .

            В рассмотренной системе автономные данные не используются в измерителях дальности и азимута для повышения помехоустойчивости, то есть эта система использует слабую интеграцию автономных и радиотехнических устройств.

6.8. Комплексирование ГНСС и ИНС