Устройство и принцип действия доплеровских измерителей скорости и углов сноса. Состав и назначение основных систем навигационных комплексов летательных аппаратов, страница 5

В КНС обычно удается достичь большого положительного эффекта при объединении радиотехнических и нерадиотехнических измерителей. Это обусловлено прежде всего тем, что ошибки радиотехнических измерителей и нерадиотехнических измерителей обладают статистическими характеристиками, сильно отличающимися друг от друга, что во многом определяет выигрыш от комплексирования.

Достоинства радиотехнических измерителей:

·  высокая точность измерения навигационных параметров, практически не зависящую от времени их работы (полета);

·  слабая зависимость функционирования для большинства диапазонов частот от метеоусловий, времени года и суток.

Недостатками данных измерителей являются:

·  ограниченная для многих радионавигационных устройств и систем дальность действия;

·  подверженность действию радиопомех; ограниченная пропускная способность для некоторых типов измерителей.

Среди достоинств нерадиотехнических измерителей следует отметить:

·  неограниченную дальность действия;

·  независимость функционирования от помех для многих типов измерителей данного типа и скрытность работы.

Недостаток нерадиотехнических измерителей:

·  малая точность измерения навигационных параметров, которая ухудшается с увеличением времени работы измерителя.

В результате комплексирования могут решаться задачи различной степени сложности:

1) выбор наиболее эффективного в данный момент навигационного средства из имеющихся;

2) компенсация недостатков одного из навигационных средств за счет другого;

3) оптимальное использование совокупной навигационной информации.

Решение второй задачи эффективно проводится в настоящее время при использовании вычислительных средств. Так навигационная система крылатых ракет США «Терком» обеспечивает компенсацию недостатков инерциальной системы навигации за счет обзорно-сравнительного метода навигации.

Структурная схема простейшей комплексной системы. Такая система (рис. 2.2) основана на инвариантном (независимом) относительно W алгоритме обработки сигналов двух измерителей 1 и 2. Предполагается, что сигналы на выходах измерителей пропорциональны W (коэффициент пропорциональности принят равным единице). Помехи W_шl и W_ш2 на выходах измерителей считаются стационарными независимыми случайными процессами.

Основной элемент рассматриваемой системы (Фильтр) должен подавлять составляющие спектра G2(w) помехи Wш2 и беспрепятственно пропускать помехи Wш1 со спектром G1(w). Выделяемая на выходе фильтра помеха ш1 компенсирует в вычитающем устройстве Wшl, чем достигается минимум флуктуационной погрешности. Поэтому данная схема называется схемой компенсации.

Вводя передаточную функцию фильтра К_ф(р) и переходя в область комплексной переменной р, т.е. применяя преобразование Лапласа, можно записать процесс y(t) на выходе схемы компенсации в виде

y(p) = W(p)+W_ш2(p)K_ф(p)+W_шl(p)[1-К_ф(p)] = W(p)+W_ш(p).

Составляющая W_ш(p) этого процесса приводит к флуктуационной погрешности измерения s_фл, дисперсия которой может быть найдена из соотношения

,(2.2)

где  – комплексный коэффициент передачи фильтра, получаемый заменой р на jw в выражении для К_ф(р).

Наименьшего значения флуктуационная погрешность достигает при минимуме подынтегрального выражения А(w). Минимуму А(w) соответствует оптимальный коэффициент передачи фильтра

.                                   (2.3)

При К_ф=К_{ф опт} флуктуационная погрешность определяется формулой

.                        (2.4)

Из (2.3) следует, что результирующая флуктуационная погрешность комплексной системы всегда меньше флуктуационной погрешности каждого измерителя, определяемой спектром G₁(w) или G₂(w). В частном случае, когда спектры G₁(w) и G₂(w) не перекрываются, s_фл = 0. Спектры G₁(w) и G₂(w) лучше различаются (а следовательно, легче выделяется помеха W_ш1), если в качестве измерителя 1 используется механический датчик (обычно инерциальная навигационная система), а в качестве измерителя 2 – радиотехнический измеритель.

Таким образом, комплексная система приобретает свойство инвариантности к изменению W, но ценой информационной избыточности системы. Дополнительное достоинство комплексирования – повышение надежности. Отказ одного из измерителей приводит к снижению точности, а не к потере информации о навигационном элементе W.