Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 57

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 

....................................... = tp         +AT t

| 0

-

-w

t

I....................

..........,

1    ata-b 0 i-►

- -P

Рис. 3

В каждом из пунктов производится измерение сдвига одного и того же фрагмента сигнала относительно шкал времени соответствующих пунктов (t1A, t1B). Непрерывное измерение сдвига шкал времени AT(t) позволяет рассчитать относительную нестабиль­ность стандартов по частоте.

Основные соотношения для расчетов и источники погрешности приведены в табл. 1. Анализ показывает, что соответствующие погрешности для случая ГС значительно ме­ньше, чем при исползовании сигналов СРНС.

Специфическими для синхронизации по сигналам ГС являются погрешности, свя­занные с измерением разности задержек сигналов от ГС (AtА<~ГСС—B ) до пунктов - при из­мерении сдвига шкал и скорости изменения этой разности (d (At ^ГС—в ) / dt) - при изме­рении сдвига по частоте. Первый из этих факторов вызван изменением разности расстоя­ний между ГС и пунктами (AZ)A^ГС—B), а второй - разностью радиальных скоростей-(AV А^ГС—B). Оценки этих факторов можно получить из приведенных на рис. 4 и рис. 5 временных зависимостей ADА^ГССB (t) и AVА^ГССB (t), рассчитанных для ГС из группи­ровки Hot bird и пунктов, размещенных в Харькове и Ужгороде. Приведенные на рис. 4 и рис. 5 зависимости имеют интервал между отсчетами 30 с, период порядка суток и мак­симальные отклонения от средних значений: ADm      = 1 км ; AV^       = 0,08 м

Предварительные оценки показывают, что для высокоточного измерения необхо­дим учет зависимостей ADА^ГССB (t) и AVА^ГССB (t). Без такого учета погрешности из­мерения сдвига шкал составят единицы микросекунд, а в случае измерения сдвига по частоте   Л rA-B ' r -(п>  °41 п-1°

A/A"B / f = (2...3)10-

Измерение сдвига шкал ЛТЛ—В, ЛТВ~>А

£ТТА^В = —ЛТв —а = ЛТА^ГС ЛТВ^гс

Измерение нестабильности частоты

Л/Л—В (;) = й [ЛТЛ—В (;)]

ЛТ , ЛТ - сдвиг шкал стандартов относи­тельно фрагмента сигнала ГС

. ГС —А = > =

В1

-ЛТА—гс ; ;1В

. гс —В =

> =

гс — А р

.гс —В

ЛТВ

время заде-

с с ржки сигналов от гс до пунктов;

с - скорость распространения радиоволн; Вгс—А , ВгсВ - расстояния от ГС до пунктов;

. ; гс—А — . гс—В р р

:(ЛВ^гс в )

/0 - номинальное значе­ние частоты стандартов;

сигнал/помеха в пунктах

погрешность определения Л; р^  — ;

нестабильность задержки в приемных устройст­вах пунктов скорость   изменения за-

держки

ЛУ

нестабильность произ­водной задержки в при­емных устройствах

ЛВ А^гс —В, м

ЛуА<—гс В, м/с

500000,000 499500,000 499000,000 498500,000 498000,000 497500,000 497000,000 496500,000 496000,000

сосоа>сосоа>сосча>сосча>спсча>

СОГ~-О^ГСОт-спа>СЧСООСОГ~-т-^-

СМ СО -сг\ СП Ю г- со/ 0)0^ик*люК тгсо™\соотгсс8смг^^спфсог^^/сп

Рис. 4.

№ отсчета

Рис. 5.    № отсчета

0,08

0,06

0,04

0,02

0

-0,02

-0,04

-0,06

-0,08

-0,1

ПЛАНУВАННЯ СУМІСНИХ ВИМІРЮВАНЬ СУПУТНИКОВИХ РАДІОНАВІГАЦІЙНИХ СИСТЕМ І НАЗЕМНИХ ЗАСОБІВ ПРИ ПОЛІГОННИХ ВИПРОБУВАННЯХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ

Писарьонок1 Г.Г., Бондаренко2 О.Л. Науково-дослідний виробничий центр «ХАРКОС», 61023, Харків, вул. Динамівська ЗА, к.213, тел. (057) 702-63-46,

E-mail: harkos@ukr.net 2Військовий інститут телекомунікацій та інформатизації Національного технічного університету України «КПІ» каф. „Бездротових техноло­гій у військових телекомунікаційних системах та мережах", 36009, м. Полтава, вул. Зінківська, 44, тел. (0532) 53-14-08, E-mail: bondalex.ua@rambler.ru The task of optimization placing and planning of ground measuring complex facili­ties work is formulated and the features of its decision are considered.

Вступ. Для рішення задач зовнішньотраєкторного контролю випробувальних пусків літальних апаратів (ЛА) використовуються засоби полігонного вимірювально­го комплексу, кількість, номенклатура і дислокація яких повинна дозволяти ухвален­ня рішення про успішність реалізації польотних завдань з необхідною достовірністю і допустимими витратами. Таким чином, на етапі створювання нових полігонів та пла­нування полігонних випробувань виникає проблема раціонального розміщення і оп-тимізації програми використання засобів полігонного вимірювального комплексу з урахуванням витрат та специфіки задач, що вирішуються.

Аналіз льотно-модельного [1] і цифро-натурного [1, 2] методів випробувань, що використовуються в теперішній час, не враховують специфіки трансформації схеми випробувань ЛА і не орієнтовані на мінімізацію витрат при проведенні безпо­середньо льотного експерименту (ЛЕ). У роботі [3] запропоновано підхід оптимізації управління ЛЕ з використанням інформаційно-вартістного підходу, в рамках якого отримали подальший розвиток ідеї сумісного використання результатів та висновків тео­рії планування експериментів і статистичної теорії прийняття рішень. Але цей критерій є занадто складним для практичного використання і потребує значних обчислюваль­них ресурсів.

Тому виникає необхідність пошуку більш практичних підходів до оптимізації проведення випробувань з мінімальними витратами усіх видів ресурсів.

Метою роботи є постановка задачі оптимізації розміщення і планування робо­ти засобів зовнішньотраєкторного контролю полігонного вимірювального комплексу.

Виклад основного матеріалу досліджень. Ефективність рішення зовнішньотраєк-торного контролю залежить від точності визначення параметрів руху ЛА еталонними за­собами. Якнайповнішою характеристикою точності оцінки параметрів руху ЛА z, що розглядається як випадкова величина, є апостеріорна густина розподілу вірогідності, вона повністю визначається (при допущенні нормального розподілу) математичним очікуванням і кореляційною матрицею К (z) . Елементи кореляційної матриці помилок

оцінок залежать від багатьох величин, серед яких є і такі, які визначаються розміщен­ням вимірювальних. засобів і планом проведення експерименту. При подальшому роз­гляді вважатимемо, що розв'язується задача оцінки вектора параметрів стану ЛА, що рухається по заданій траєкторії. Вимоги до точності споживач може задавати як у ви­гляді надійності H(Z(а)), де а - рівень надійності з відповідною довірчою областю в Rn -мірному просторі параметрів (інтервальне оцінювання), так і у вигляді кореляційної матриці Кдоп (точкове оцінювання). На підставі матриці Кдоп задається рівень точності. який повинен бути досягнутий при обробці вимірювальній інформації, щоб вона задо­вольняла вимозі по заданій надійності. Отже про відповідність реалізовуваних і заданих точносних характеристик можна судити за наслідками порівняння К (z) і Кдоп.

Проте безпосереднє використовування кореляційної матриці у якості міри точнос­ті оцінювання багатовимірного параметра зустрічає ряд труднощів, тому в теорії плану­вання експерименту використовуються різні показники точності, що є функціями коре­ляційної матриці К (z) , або зворотної до неї інформаційної матриці G (z) .

В сучасній літературі розглядаються і знайшли практичне застосування показники точності оцінки на основі визначника кореляційної матриці det{K(z)}, D -оптимальність; сліду кореляційної матриці Sp{K(z) }, A - оптимальність; найбільше з власних чисел кореляційної матриці max{K(z)}, E - оптимальність; дисперсія а2 од­нієї з складових вектора оцінюваних параметрів 2, L - оптимальність.

Перераховані показники точності і відповідні їм критерії оптимальності забезпе­чують лише необхідні умови оптимальності планування спостережень вимірювальних засобів, тому приводять до результатів, які можуть суттєво різнитися між собою, що затрудняє вибір необхідного критерію для практичного використання.

В [4] запропоновано новий скалярний показник і критерій досягнення необхідної точності оцінювання векторних параметрів, що забезпечують необхідні і достатні умови оптимальності планування спостережень вимірювальних засобів, в той час, як відомі скалярні критерії засновані лише на необхідних умовах. Цей критерій має вигляд:

J,=Xтт(^(z)} > 1

де Кдоп - кореляційна матриця, визначаюча необхідний рівень точності, G ^) = K ^) 1 -інформаційна матриця, що визначає точність оцінки вектору стану ЛА на момент вимі­рювання, Xтш - мінімальне власне значення матриці Кдо^ (z) .

Для його використання необхідно найти матрицю G (z) . Для цього конкретизуємо склад системи.

Вважатимемо, що система складається з пункту обробки вимірювальної інформації (ПОІ), декількох наземних вимірювальних пунктів (НВП), що реалізовують різні методи вимірювання параметрів руху ЛА, і є можливість обробки вимірювань за допомогою су-путникової навігаційної системи.

Припускаємо заданими:

1. Супутникові навігаційні засоби і = 1..., п.

2. Наземні вимірювальні пункти } = 1...,m .  Засоби вимірювань можуть бути різних

типів (радіотехнічні і оптичні).

3. Заданий маршрут руху ЛА.

4. Вважаємо, що вимірювання для кожного вимірювального засобу перераховують­ся на момент часу ts , кількість яких становить 5 = 1,...,S .

Для засобів зовнішньотраєкторного контролю задані вимоги до точності оцінок ко­ординат у вигляді кореляційної матриці Кдоп .

Оскільки вимірювальні засоби проводять вимірювання в різних системах координат і перебувають на великих відстанях один від одного (навігаційні супутники й наземні за­соби), то для рішення поставленої задачі доцільно використати в якості опорної геоцент­ричну систему координат (ГСК). Потенційна точність оцінювання параметрів визнача­ється кореляційною матрицею похибок спільно ефективних оцінок параметрів, що є зво­ротною до так званої інформаційної матриці Фішера. Примітно, що потенційна точність не залежить від конкретних алгоритмів оцінювання, а визначається тільки видом функції правдоподібності Р(X,У,2/0), © - вектор вимірювань розмірністю (п + 3т х 1) .

Оскільки зв'язок між вимірюваними та оцінюваними параметрами суттєво неліній­ний, то знаходилися значення елементів інформаційної матриці у лінійному наближенні, які у випадку некорельованих вимірювань мають простий аналітичний вигляд.

На основі цього розроблено і реалізовано на ПЕОМ методику оцінки потенційної точності сукупності вимірювань наземних засобів і супутникової системи з використан­ням реальних альманахів навігаційних супутників. За допомогою розробленої методики можливий розрахунок матриці G( z) для різних варіантів сумісного залучення наземних

і космічних вимірювальних засобів.

Позначимо вартість залучення у момент часу ts j-го НВП, розташованого у к-му

осередку, через   Ckjs   = 1,...,K; J = 1,...,m),  відповідно,  а вартість супутникового

вимірювання через Cs (i = 1,...,n) .

За допомогою введених вище показників можна сформулювати ряд практичних за­дач як оцінки ефективності системи, так і оптимізації її просторової структури (складу і геометрії розміщення НВП на місцевості).

Так, можуть бути сформульовані наступні оптимізаційні задачі:

1) пряма задача, яка полягає в забезпеченні

S

s=1 S>

при Jк, >1; С (q) < Сдоп,

де Сдоп - допустима вартість системи; С(q) - вартість системи відповідно варіан­ту з номером q, q = 1,...,Н, Н - кількість можливих варіантів побудови системи; Gsq(z)

- інформаційна матриця оцінки параметрів стану ЛА при їх сумісному вимірюванні засо­бами, які відповідають q - варіанту.

2) зворотна задача, яка полягає в забезпеченні

S

С(q) - ГшЩ  npUJh. = Кmm{Kdon Z Gsq (z)} ^ 1

(<;) s=1

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