Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 55

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 

где /лк - полином Тейлора невысокой степени р , ^ ~ гауссовская коррелированная во

времени последовательность авторегрессии невысокого порядка т , у к - гауссовская не­коррелированная во времени последовательность с нулевым математическим ожиданием и дисперсией аУ.

В приведенной модели

причем, £к - дискретный белый гауссовский шум с нулевым математическим ожидани­ем и дисперсией о2Е.

Полезной компонентой для формирования корректирующей информации является отрезок ряда Тейлора. Авторегрессионная компонента отражает, главным образом, нали­чие многолучевого приема сигналов. Последовательность у к представляет собственные случайные погрешности измерения кодовой псевдодальности на контрольной станции.

Задача заключается в оценке полиномиальной компоненты с предельно высокой точностью. Для ее решения предлагается следующая технология.

На выборке данных конечного объема Ы методом наименьших квадратов оцени­ваются коэффициенты ряда Тейлора в последний момент времени. Далее оценивается полином   //1к в целом и формируется невязка Лик = ик _ и оценивается ее дисперсия

а2^ . По данной невязке оцениваются параметры авторегрессии у ., ] = 1, 2,...,т и дис­персии а, ал, аУ . Полученные оценки позволяют отфильтровать авторегрессионную компоненту ~ либо по полной выборке, либо методом фильтра Калмана. Теперь форми­руется невязка вида Лик = ик _ ~ , по которой уточняется полиномиальная компонен-

Лк

та. Итерационная технология взаимного уточнения компонент /лк, Лк позволяет сущест­венно повысить точность, главным образом, оценок коэффициентов ряда Тейлора, кото­рые можно использовать для передачи потребителям вместе с мерой их точности.

Применение данной технологии оказалось полезным и в ряде задач технико-экономического характера [5].

3. Информационная технология статистической идентификации ространст-венно-временного поля погрешностей измерения кодовых псевдодальностей в ра­диоэлектронных комплексах региональных контрольных станций. сновная идея данной технологии опирается на гипотезу аппроксимации пространственного поля сис­тематических погрешностей измерения кодовых псевдодальностей в виде отрезка про­странственного ряда Тейлора в окрестности координат главной контрольной станции комплекса.

Для сравнительно небольших по площади регионов (200*200 кв. км) и навигацион­ных космических аппаратов с углами возвышения над горизонтом не ниже 15 градусов оказалось возможным использовать линейный отрезок ряда Тейлора

8 Ък,    у 2) = 8 Ък,о + ак, (x _ xo) + Ьк, _ уо) + СkJ _ zo),

где 8 Ък,о - погрешность оценки кодовой псевдодальности, измеренная на главной кон­трольной станции с гринвичскими координатами x0, У0, Zo, x, у, ъ - приближенные гринвичские координаты мобильного приемника.

Для оценки коэффициентов ак,,Ьк,,Ск, необходимо иметь четыре региональные

контрольные станции.

На большей территории и для космических аппаратов с низкими углами возвыше­ния над горизонтом в работе [6] предложено использовать квадратичную аппроксимацию поля погрешностей

8 Ъц (x, У 2) = 8 Ъцо + С1щ (х _ хо) + Ьк,- _ Уо) + СkJ (г _ 20) + dkJ _ хоУ + + ещ (у_уоУ + /к,- У_го) + тщ (х _ хо)- (у _ Уо) + щ (х _ хо)- (у _ го) + + рк, ■(у _ уо)(( _ 2о)

Для оценки девяти коэффициентов ряда Тейлора теперь требуется десять регио­нальных контрольных станций. В целях ослабления флуктуационных погрешностей оце­нок параметров аппроксимации поля погрешностей можно использовать обработку типа скользящего среднего на интервале постоянства данных параметров. При отсутствии ре­жима селективного доступа такую обработку можно осуществлять на интервалах време­ни длительностью одна - две минуты с дискретностью в одну секунду.

Для оценки параметров пространственного поля погрешностей измерений кодовых псевдодальностей в центре обработки используются разности по контрольным станциям измеренных погрешностей, а именно

Л80к,о,а = 8Ък,а_8Ък,о ,

где а - номер региональной контрольной станции.

Для сравнительно небольших по площади регионов предложено использовать про­странственно-временную аппроксимацию погрешности измерения псевдодальности на контрольной станции с номером а в виде

8 Ък = Со,Ы + С1,ы ' Ук _ гы) + 1 С2,ы ' {к_(ыУ + а, (Ха _ Хо) + Ь, ' а _ уо) + С, ' (2а _ го)

При этом оцениваются шесть коэффициентов по измерениям на шести контрольных станциях без нахождения разностей по контрольным станциям.

Точность формирования корректирующей информации существенно зависит от геометрии контрольных станций, от точности оценок параметров пространственно-временного ряда Тейлора, а также от позиции приемника (от координат виртуальной кон­трольной станции).

Аналогичные модели и технологии можно использовать для оценки параметров ориентации пространственных полей систематических погрешностей для разностей по навигационным космическим аппаратам кодовых псевдодальностей.

Задача статистической идентификации и аттестации систематических погрешно­стей измерений кодовых псевдодальностей, разностей кодовых псевдодальностей по на­вигационным космическим аппаратам сводится к оценке этих погрешностей для вирту­альной контрольной станции с анализом их точности.

Краткие выводы и рекомендации

1. Задачи статистической идентификации погрешностей наблюдения в прецизион­ных радиоэлектронных комплексах решаются средствами предварительной статистиче­ской обработки измерительной информации. Технологии решения данных задач требуют развития с привлечением результатов статистической аттестации измерительных радио­систем на основе анализа параметров электромагнитной и динамической обстановки, а также на основе учета характеристик следящих систем.

2. Задачи статистической аттестации в прецизионных радиоэлектронных комплек­сах ограничиваются оценками показателей точности функционирования. Технологии ре­шения данных задач требуют развития. Оценки точности функционирования комплекса сами должны сопровождаться оценками их достоверности. Особого внимания требуют информационные технологии статистической аттестации радиоэлектронных комплексов региональных контрольных станций, радиоэлектронных комплексов контроля и управле­ния аэрокосмическими летательными аппаратами.

Литература

1. Фалькович С.Е., Хомяков Э.Н. Статистическая теория измерительных радио­систем. - М.: Радио и связь, l98l. - 288 с., ил.

2. Estey, L.H. & C.M. Meertens. (l999). TEQC: The multi-purpose toolkit for

GPS/GLONASS data, GPS Solutions, 3(1), 42-49.

3. Жалило А.А., Шелковенков Д.А. OCTAVA: Многофункциональный программ­ный инструментарий обработки и анализа GPS/GNSS наблюдений // Сборник материалов XIV Международной конференции по интегрированным навигационным системам, 28 -30 мая 2007г., Санкт-Петербург. - С. 319 - 321.

4. Хомяков Э.Н., Шаповалов С.Г., Наумова Е.Э. Оптимальное управление сниже­нием и посадкой летательного аппарата с использованием средств расширенной спутни­ковой радионавигационной системы ГЛОНАСС // Зб. наук. пр. - Х.: ХВУ. - 2002. -Вип.1(39) . - С. 100 - 106.

З. Хомякова Н. Э. Статистическая идентификация, фильтрация и экстраполяция результатов финансовой деятельности предприятия // Авіаційно - космічна техніка та технологія. - Х.: Держ. аерокосм. ун-т «ХАІ», 1999. - Вип.14. - С. ЗЗ - 38.

б. Наумова Е.Э. Расширенная региональная дифференциальная коррекция псевдо­дальностей в глобальных навигационных спутниковых системах // Зб. наук. пр. - Х.: ХВУ. - 2001. - Вип.3(33) . - С. 100 - 104.

РАДИОФИЗИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ

Макаров А. Л., Матвиенко С. А., Мелешко А. В. Государственное предприятие «Конструкторское бюро «Южное» имени М.К. Янгеля» 49008, Днепропетровск, ул. Криворожская, 3, тел (056)7925153, E-mail matvienko_2005@ukr.net In this work described analysis of possibility of measurements of Earth's gravitational field parameters with the use of effect of gravitational shift of electromagnetic radiation fre­quency.

Введение. В настоящее время активно развиваются и широко используются во всех сферах жизнедеятельности человечества глобальные навигационные спутниковые систе­мы (ГНСС). В дополнение к уже существующим ГНСС ГЛОНАСС и GPS создаётся ев­ропейская ГНСС Galileo, в создании и эксплуатации которой предполагает активно уча­ствовать и Украина, что и нашло своё отражение в III национальной космической про­грамме Украины.

Одним из наиболее интересных направлений развития ГНСС является изучение ра­диофизических эффектов, которые сопровождают распространение электромагнитных сигналов ГНСС. Учёт этих эффектов при измерениях позволит не только улучшить точ­ность местоопределения, но и получить дополнительную геофизическую информацию [1].

Сущность. В соответствии с [2] основными радиофизическими эффектами являют­ся:

- изменение времени распространения сигнала в тропосфере и ионосфере;

- изменение амплитуды сигнала вследствие эффектов поглощения и рассеяния на тропосферных и ионосферных неоднородностях;

- изменение поляризации сигнала при его ионосферном распространении;

- доплеровский сдвиг частоты;

- гравитационный сдвиг частоты;

- эффекты многолучёвости.

Наиболее весомыми в части влияния на амплитуду и фазу сигнала являются тропо­сферные и ионосферные эффекты, а в части влияния на частоту - доплеровский и грави­тационный сдвиг частоты сигнала ГНСС. Суммарный сдвиг частоты может быть опреде­лён с помощью следующего соотношения:

Af 2 = Af д + Afg

где Afs - суммарный сдвиг частоты; af д - доплеровский сдвиг частоты; Afg- гравитаци­онный сдвиг частоты.

Если ионосферные, тропосферные влияния, а также доплеровский сдвиг частоты достаточно хорошо изучены и учитываются в настоящее время при эксплуатации ГНСС [2], то гравитационное смещение частоты сигнала усреднённо компенсируется путём ввода систематического сдвига в фундаментальную частоту спутниковых часов [3], а именно, вместо частоты 10,23 МГц используется частота 10,22999999545 МГц, что по­зволяет принимать на Земле номинальную частоту.

Необходимо отметить, что разработка достаточно точных методов решения обратной за­дачи, то есть определения значения силы тяжести в некоторой точке по гравитационному сдвигу частоты сигнала ГНСС, позволит решить, с помощью ГНСС, две основные задачи геодезии:

- определение размера и формы Земли;

- определение значения силы тяжести на геоиде.

Известно [1], что гравитационное смещение частоты сигнала определяется сле­дующим соотношением:

f0 - f1 = u0 - u1 (1) f 2

где f - частота; u - гравитационный потенциал; c - скорость света. Согласно [4]:

u = ^ R

где

a00 =yM = 3,98 -105 км 3/ с 2 Таким образом, соотношение (1) примет вид и для GPS будет иметь следующее значение:

М = Ди = R З + L   R З = _М(_____L) = 4.46-10-10 (2)

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