Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 54

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 

А2

Аз

А4

А5

Аб

А7

А8

А9

А10

СКВО,

%

Истинные

0,5

1

0,25

0,5

0

0

0

0

0,25

0

-

МНК

0,29

0,56

0,46

-0,31

0,17

-0,19

0,16

0,38

-0,03

0

30,1

ММД

0,46

0,93

0,19

-0,02

-0,01

-0,06

-0,06

0,46

0,02

0,04

0,8

О       20       40       60       80      100 0 50 75 75 100

а б

Рис. 1. Обработка суперпозиции синусоид, искаженной импульсами

(-      - исходный сигнал, —— - выделенный сигнал, —•— - истинный сигнал):

а - метод наименьших квадратов, б - метод минимума длительности

Выводы. Показано, что при решении задачи определения параметров суперпози­ции гармонических сигналов при наличии существенных искажающих импульсов целе­сообразно использовать метод минимума длительности, обеспечивающий инвариант­ность получаемого решения к энергии и числу таких искажений. Результаты численного моделирования показывают работоспособность и эффективность предложенного подхода по сравнению со стандартным методом наименьших квадратов.

Литература

1. Марпл С. Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. -М: Мир, 1990. -

584 с.

2. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. М.: Наука, 1986.

3. C. М. Вовк, В.Ф. Борулько, Метод минимума длительности для восстановления финитных сигналов / Известия вузов. Радиоэлектроника. 1991.Т.34. № 9. C.66-69.

4. Vovk S.M., V.F. Borulko, O.S. Antropov, Separation of the sum of sinusoid and im­pulses / Proc. International Conference Ultrawideband and Ultrashort Impulses and Signals, 2006, P. 157-159.

Секция № 2

ГЛОБАЛЬНЫЕ, ЛОКАЛЬНЫЕ И ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ И ТОЧНОГО МЕСТОНАХОЖДЕНИЯ

АКТУАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ И АТТЕСТАЦИИ В ПРЕЦИЗИОННЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ КОМПЛЕКСАХ

Хомяков Э.Н.1, Наумова Е.Э.2, Хомякова Н.Э.1 'Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского «ХАИ» 2Украинская государственная академия железнодорожного транспорта 61070, Харьков, ул. Чкалова 17, кафедра 501, тел. 707-43-51; E-mail: k501@xai .edu.ua Some actual tasks of the statistical identification and attestation concerning to high preci­sion radio electronic networks are considered. These tasks for real time navigation, for networks of local and regional reference control stations are discussed in brief.

Введение. В настоящее время имеет место значительный прогресс в области разра­ботки, создания и эксплуатации прецизионных радиоэлектронных комплексов. В качест­ве примеров следует отметить комплексы контроля околоземного космического про­странства, комплексы международной геодинамической службы. Современные глобаль­ные навигационные спутниковые системы также можно отнести к классу прецизионных радиоэлектронных комплексов. В рамках этих систем быстро развиваются функциональ­ные дополнения космического и наземного базирования. В частности, совершенствуются наземные комплексы управления навигационными космическими аппаратами, развива­ются радиоэлектронные комплексы локальных, региональных и широкозонных кон­трольных станций.

Одним из основных критериев качества функционирования радиоэлектронных комплексов является точность. Задачу оценки точности функционирования радиоэлек­тронного комплекса можно назвать задачей его статистической аттестации.

Наибольшее значение данная задача имеет при управлении подвижными объектами в реальном масштабе времени. В частности, проблема оценки точности контроля траек­тории остро стоит в радиоэлектронных комплексах управления снижением и посадкой летательных аппаратов, в комплексах управления сближением и стыковкой космических аппаратов, в комплексах навигации морских и речных судов. Не менее остро данная проблема стоит в комплексах радиогеодезии, синхронизации пространственно разнесен­ных эталонов времени и частоты.

Точность функционирования радиоэлектронных комплексов в значительной степе­ни определяется уровнем случайных возмущений, действующих на контролируемый и управляемый объект, а также уровнем погрешностей наблюдений. Задачу оценки стати­стических характеристик возмущений и погрешностей измерений можно назвать задачей статистической идентификации данных процессов.

Измерение погрешностей оценок параметров сигналов должно проводиться, прежде всего, на уровне радиосистем [1]. Следует отметить, что задача статистической аттеста­ции измерительных радиосистем в настоящее время решается не в полной мере. Практи­чески измерения сопровождаются только оценками отношения сигнал-шум в условных единицах. В этих условиях анализ качества измерительной информации проводится сред­ствами предварительной статистической обработки данных [2, 3]. Такая обработка позво­ляет выявить и исключить аномальные измерения, провести коррекцию данных, ослабить влияние случайных погрешностей.

Проблеме анализа качества функционирования радиоэлектронных комплексов, в частности, глобальных навигационных спутниковых систем, их отдельных сегментов по­священо много исследований. Тем не менее, представляет интерес в постановочном пла­не рассмотреть данную проблему, опираясь на математическую модель динамики управ­ляемого объекта, модель наблюдаемых функций, а также алгоритм обработки информа­ции при контроле и управлении вектором состояния подвижного объекта.

Особый интерес представляют информационные технологии оценки систематиче­ских погрешностей на локальных контрольных станциях, в комплексах региональныхконтрольных станций, поскольку именно эти погрешности не позволяют реализовать по­тенциальные характеристики глобальных навигационных спутниковых систем.

Ниже кратко рассматриваются некоторые частные задачи статистической иденти­фикации и аттестации в комплексах контроля и управления динамическими объектами, в комплексах локальных и региональных контрольных станций глобальных навигационных спутниковых систем.

1. Задачи статистической идентификации и аттестации в радиоэлектронных комплексах контроля и управления вектором состояния подвижного объекта. Дина­мика вектора состояния подвижного объекта в окрестности программной траектории описывается обычно стохастическим линеаризованным разностным уравнением [4]

8А к = Фк, к.1 8_1 + Вк: к_} ■ 8 )к_1 + т)к,

где 8 _ отклонение вектора состояния объекта от программной динамики, Фк к_1, Вк к-1 " переходные матрицы по состоянию и по управлению, соответственно, 8 )к-1 -вектор корректирующего управления, Пк _ вектор случайных возмущений, к = 1, 2,...,М . Начальные условия обычно задаются вектором 8у0 = и дисперси-

онно-ковариационной матрицей М_0 = у) Хо' 8Лої , 8 Ао = 8 Ао ~ 8у0 . Последователь­ность   г\к   в  большинстве приложений является  гауссовской с характеристиками

т = к) = 0, ®к = к-т), ік-т) = 0 к *1.

Задача статистической идентификации возмущений сводится к оценке статистиче­ских характеристик последовательности г\к и вектора 8 Ао. Данная задача должна ре­шаться автономными измерительными и вычислительными средствами подвижного объ­екта с последующей передачей этой информации радиоэлектронным системам комплекса по каналам телеметрии. Решение задачи статистической идентификации существенно упрощается, если последовательность г\к на рассматриваемом интервале времени явля­ется стационарной.

Уравнение наблюдения существенно зависит от измеряемых функций и содержит погрешности наблюдения.

Применительно к радиоэлектронному комплексу контроля и управления вектором состояния А к навигационного космического аппарата имеем

йк, = Я к,- А к > й)+ Щ, к = °, 1 ,

где й к, - вектор наблюдаемых функций, Я к, А*к,' й) - вектор измеряемых функций, за­висящий от вектора состояния навигационного космического аппарата и блочного векто­ра координат антенн радиоэлектронных систем комплекса, п, - вектор случайных по­грешностей наблюдения, полагаемый часто гауссовской последовательностью с характе­ристиками 8щ = {щ), Кк, = ^П^ .^,    ^. ^ = о , если к * і, пк, = пк, -8пк,, І-

номер навигационного космического аппарата.

Применительно к аппаратуре потребителей уравнение наблюдения имеет вид

йка = Якгде Ака - вектор состояния потребителя с номером а , Ак - блочный вектор состояния навигационных космических аппаратов рабочего созвездия, йка- вектор полных по­грешностей   наблюдения   с   характеристиками    8 Шка = (пкО),    Кка = ( п   ■ П \,

\      /        —на     уїка пка

п   = пка - 8 пка . Случайные погрешности п     обычно имеют коррелированную во

ка ка

времени компоненту, так что интерес представляет матрица Мк1гу    . п п

к1а     у1ка Па

В интегрированных радиоэлектронных комплексах на основе расширенных спутни­ковых радионавигационных систем уравнение наблюдения имеет вид

ика = Як

где      _ вектор координат псевдоспутников.

Задача статистической идентификации погрешностей наблюдения сводится к оцен­ке статистических характеристик последовательностей пщ ка .

Оценка уровня систематических погрешностей представляет особую сложность. Она упрощается лишь при обработке наблюдений на контрольной станции, эталонный вектор состояния которой Якэ полагается известным с высокой точностью. При этом на контрольной станции фактически наблюдаются полные погрешности

Щ- = йк} _ Як, кэ, Я к ), 3 = 12,...,ы,

N - число навигационных космических аппаратов в зоне видимости контрольной стан­ции.

Задача статистической аттестации сводится к расчету дисперсионно-ковариационной матрицы

"   ^ в Як

если используется метод максимального правдоподобия, а также матриц

1-1

если используется метод фильтра Калмана.

При управлении в окрестности программной траектории находится калмановская оценка отклонения фактической траектории от программной траектории

8 Я к = 8Я к+1к ■ £ ■ ш1 Ьк _ я к Я к, 0 )_8~ к

8Ак = Фк,к-'-ІЬ.к£к-')-8Ак-' , к =''2'-'М 8~о = 8

Уо ■

В выражении для калмановской оценки отклонения от программной траектории оценка систематической погрешности 8 Пк используется для компенсации этой погреш­ности в исходных данных и к . Эта оценка обычно получается на локальной контрольной станции или в комплексе региональных контрольных станций.

В выражении для прогнозируемой оценки 8 ^   матрица 0_к_} является матрицей

усиления системы оптимального корректирующего управления. Важным при этом пред­ставляется вычисление минимального значения среднеквадратичного критерия опти­мальности как основного показателя качества системы контроля и управления в целом.

2. Информационная технология статистической идентификации погрешностей измерения кодовых псевдодальностей на контрольных станциях с использованием фильтрации составных последовательностей. Основная идея данной технологии за­ключается в использовании математической модели наблюдаемых полных погрешностей измерения кодовых псевдодальностей в виде

Пк = Мк + Лк + Ук, к = 1,2,...,М,

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 


Похожие статьи

Автор неизвестен - 13 самых важных уроков библии

Автор неизвестен - Беседы на книгу бытие

Автор неизвестен - Беседы на шестоднев

Автор неизвестен - Богословие

Автор неизвестен - Божественность христа