автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Разработка методов математического обеспечения наземных и спутниковых радиотехнических средств для решения задач морской геодезии

гощигитшк

о ¿гаци!.

'¿ссховсгос! ¡аститу? знгааероз сзодегия чпрса>то(гье?,йа а картогряфиа

за пианах рукс-аяси

Хостопашв ЕалзраЗ Леонилокге

УЖ 528.28:527.61

?ЛЗ?1Е0ТЯД ЖСЛСЗ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИИ НАЗЕМНЫХ И СПУТНИКОВЫХ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ .1ЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ХСРСХСЗ ГЕОДЕЗИИ

05.2401 - Геодезия АВТОРЕФЕРАТ

Диссертация аа соясканве учезоа сгепеяя кандидата-теззичеехзж заук

Геленджик 1992 г.

Работа ВЕПоязбнг в Сгном ааучао-ароазнодствзляом об-ь&дзкеага по морским геазого-раввздототм работам Тйгморгволоз.'ия'", МЗЯГДгК.

Нарщцй руютюдатель - кандидат техвячзсяах ааук.

доцент Глумов В,П.

ОфЕцзалгьныз ояпонеата - доктор тохветескжх паук

арофвссор Прал9П23 М.Т. кшдедэт технзчвсхах каук Медведев П.П.

Ведущая организация - ПезгральаиЗ заучно-нсслодовательскиЗ

знстатут геодезии, аэросъемки tl :<артогрз®ги

Ззигтэ'диссзртаида состоится "2.3" Л 1992 rosa

в ¡Z час. на заседают специализированного совета в Московском ордена Лэнгзз института инженеров гводэзиж. азрофотосъвжя и хзртографзга по ацрэсу : 103064, Москва К-64. Гороховская пёр., 4. МЙКГАгК / зуд. 531 /.

С диссертацией у,ото ознакомиться в библиотеке 2нстатута.

Автореферат разослан 1992 года.

УчёаиЗ секретарь савцяалазаровааного советя

3. А.Монахов

оешая характеристжса работы

Актуальность тсгд. В настоизее время в практике морских геодезических работ начивапт широко применяться глобальные спутниковые рвяиопавэгэционшэ систзки (СРНС) ЫАУЗТАЙ а ГЛОНАСС. Массовыми потребителям этих систем становятся яяуяпо-нсследозгтельстспа суда, шполиявш'э гголого-развеяочныв работа на акватории. .Мирового окее-аа. Актуальной задачей является создание судовой приемной аппавзту-рц СРНС с эффективным математическим обеспечением (МО). способным с; чиннмальншя вычислительными сшибками определять' местоположение и составлявшие скорости судна в задяааоЯ геодезической система (ГС

Наряду с СРНС для определения координат морских объектов ис-зользуптся радионавигационные сястэ?.и (РНС ) наземного базирования. Характерными представителями этах систем пвляотся глобальная РНС О.'ЛЕСА 2 РКС дальнего доЗствия КЖАЫ-С. Для зтих систем является актуальней задача соверызнствовазия алгоритмов вычисления ;гестспс-логвния с учетом последних достягениа вычислительной техники я методов цкфровоя обработки информации.

Цель работа. Разработка методов математического обеспечения задач, решаемых с помощью приемоиядикатсра СРНС МАУЗТАЙ для дотре-йитэлеЭ с згокоа динамикой. Разработка алгоритма компенсации суточ-зах ЕзриациО фазы сигнала для РНС (МЕСА. Исследование точностаиг характеристик прямого я зтератяваого методов местоопределения в РНС

ьсш-с.

Научная новизна. Разработан быстрая алгоритм решения основной системы уравнений связи (ССУС) с использованием рабочего созвездия из 4-х спутников С РКС МАУБТАй в режиме кзазидальномешых измерений. дзюянй возчоаиость бистро пэрзата к неполному созвездию из 3-х спутников с фиксированной висотоа потребителя над земным эллипсоидом. Разработан алгоритм Формирования. контроля и сченн кадра навигационного сообшенля спутника ЫА'/БТАН я его альманаха в режиме реального врекени. Для 5-и канального приёмника система ЫАУЗТАй зредлозея лакет алгоритмов прогноза ■.(эстополо.тояия спутников ж значений их доалеровских частот, выбора оптимального рабочего созвездия спутников , расчета их углов возшзвмшя и азимутов. Контроль точности получениях решений ОСУС осуществлялся с помошьв алгоритма .расчета

гескзтричаскЕХ факторов рабочего созваздня в плане, по высоте, а также в севэрвоа в восточном направлениях. Для сглаживания выходных значений координат и скорости разработан алгоритм фильтрации измаянных значений радионавигационных параметров (РНП) в какдом канале прийкашиз аа основе теории фильтров Калыана с экспоненциальным затуханием. третьего порядка. С покощьи этого алгоритма решалась такгв задача отбраковки изморенных значений РНП с грубыми ошибками. Автором разработана алгоритма организации параллельных вычислительных процессов в операционной среде МТЫ1 для управление приемником, ввода, вывода в храяения информации.

Практическая ценность работа. Представлен полный набор основных алгоритмов МО приёмотдикатора СРНС NAVSTAR для потребителя с низкой дивамжкса. Всо алгоритмы реализованы автором в виде программ для ЭШ на языке высокого уровня F0RTRAN-1Y и языке Ассемблер. Прикладное программное обеспечение разработано для работы в операционной система LTM1 мшщ-ЭВи R-11R морского исполнения, но может быть догко рзалазовазо на другом вычислительном средства с небольшими кшзасашга.

Цатекатсческая кодель компенсации суточных колебаний фазы скг-аала при работа в РНС СДВ диапазона OMEGA может быть использована для повжаажя точности существующих алгоритмов определения местопо-логвнся. Анализ работа на численной модели прямого метода решения задачи ыастоопроделения для РНС L0RAN-0 показал возможность его использования для создания быстрого и компактного алгоритма, который когет быть альтернативой традиционному методу итераций.

Апробация и реализация результатов. Основные результаты разработок и исследований автора были получены в ходе работа в рамках теш "Разработка ариемоиндикатора СРНС NAYSTAR СН5С" по заказу ПО ТШОРГЕОЛОГКЯ~ а также в рамках контракта 589/1424475/00005 от 25.01.90 г. с ВПТ """Гехногшортэкспорт" (Румыния) но заказу института геологии и геофизики, г. Бухарест. Автор использовал материалы, получешыз ем в ходе морских испытаний пркёшика СН5С в Атлантическом океане летом 1990 г. По теке диссертации опубликовано 6 статей, получено авторское свидетельство на изобретение.

Структура я объем диссертации. Диссертация состоя? из вводе-зия, 4 глав, заключения и списка литератур«. Общий объем работа 105 стрвяиц. из них 69 страниц машинописного текста. 12 таблиц, 31 рисунок. Список литература вклвчает 50 наименований, аз аих 20 as зпострааннх язцках.

СОДЕРНАНИЕ РАБОТЫ

1.МОРСКАЯ ГЕОДЕЗИЯ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ.

Опрйдзлзны направления развития мсрсхоЛ геодезии на современном этше, основании из котсрах являются: 1.Геодезическое обеспеченно цаучво-исслодовательсквд и поисково-разведочных работ, связан-sus. с изучением и всесторонний освоением Мирового океане. 2. Создание морских геодезических пунктов и сетзЗ. 3. Топографическая съемка дна OK88HOI? я морей. 4.Изучений фигура Эешш (поверхности геоида) и со внешнего гравитационного поля в пределах Мирового океана я вариаций их во времени. 5.Геодезическое обеспечение работ по строительству шганеряых сооружений и прокладке подводных коммуникаций . б. Разработка а создание специализированных технических среден?, технология, методов измерений и математической обработки яд результатов.

Автор формулирует основные требованиям по навигащюнно- геодезическому обеспечению геолого-рззшд очных работ в зависимости от детальности съемки и характера различных видов работ. Средняя квзд-ратнческая ошибка (СКО) планового положения объекта должна составлять в прибрежной зоне для этапа поисково-развэдочннх робот 80- 100 м н масштабе 1:100000. 40- 50 м в масштабе 1:50СШ. 20-25 м з масштабе 1:25000. CK.0 планового аолозения не должна г5ыть болееЮ м зри морских гравиметрических работах , при создании опорных геодезических сетей и океанографических стянцлЗ, при проведении демаркационных работ. Далее отмечается, что на практика з настоящий момент указанные трзбовзния н. точности вшолпония геодезических работ на юре удовлетворявтея as в полном объеме. Это объясняется отсутствием в эксплуатации высокоточных, надежных, глобальннх и непрерывных РНС. Ввод в действие СРКС NAVSTAB и ГЛОНАСС. вместе о качественным

I3MBH8B3DM морской геодезической аппаратуры, дает возможность аоа-зять точностные характеристики морских аавигационно-геодезаческиг работ до требуемого уровня.

2. ОБЗОР РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ НДВИГАЛИОННО-ГЕОДЕЗЙЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ РАБСТ 3 ШРОВОМ ОКЕАНЕ.

Даётся краткое описание РНС наземного базирования 0MEGA л LORAN-C. Приводятся их технические характеристики. Отмечается, что точность определения координат аппаратурой потребителей (АП) этхсг РНС в большой степени зависит от электрических свойств трассы распространения радиоволн.

Широков использование СРНС для решения геодезически задач на коре стало возможным с появлением высокоточных СРНС второго поколения NAYSTAK и ГЛОНАСС. Эти системы обладают целым рядом преимуществ перед аазешщи РНС и СРНС 1-го поколения, что позволило Еыделить ах в самостоятельный класс аавигационао-геодезичеаспс средств. Основным из таких преимуществ могао считать непрерывность навигационной работа и практически мгновенная выдача результатов коетоопредэ-ления. Использование сигналов, модулированных псевдослучайными последовательностями, значительно повлекло помехозащищенность я hít-дегвость АП. В спутниковых системах 2-го поколения с помощью доп~ леровских измерений определяются составлявшие скорости потребителя, которые практически яе зависят от процесса получения координат.

В настоящее время в США завершается развертывание СРНС MVSTAR. К марту 1991 года из 24-х запланированных спутников этоЯ ciicr&vu било запущено 15. В законченном елдв все 24 спутника будут размещены в 6 орбитальных плоскостях, по 4 спутника в плоскости, разнесенных по долготе на 60°. Угол наклонения орбиты - 55° .знзче-зие эксцентриситета - менее 0,05, высота над поверхностью Земли -20240 км. СРНС HAVSTAR предназначена для высокоточного аавигацион-но-гзодезического обеспечения потребителей на поверхности Земли, в приземном слое и ближнем космическом пространстве. Способ определения координат основан на измерении АП времени прохождения сигнала от спутников рабочего созвездия до антенны АП. КаадыЗ спутник пере-

дает сигналы на несущих частотах (Lt= 1575,42 мГц и Ьг= 1227,6 МГц). Использование двух частот да&т возможность исключить ошибку местоопределения, вызванную ионосферной рефракцией. Применяются фазоманипулированныэ сигналы, промодулированные по псевдослучайному закону. Для гражданских потребителей используется легко доступный С/А (Clear Acquisition) код с гарантированной точпостьв определения места 90-100 м с вероятность» 0.95. Точность определения скорости составит 0, 1 узла. Военные потребители используот код ? (Protected). Точность определения координат по этому коду может достигать 10-15 м. В Российской Федерации создается системе ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система). Спутнша: системы ГЛОНАСС находятся на круговых орбитах на высоте 19100 км с периодом обращения 11 часов 15 минут. Наклонение орбиты спутпикг- -S4.8°, диапазон частот 1502,5525 - 1615.5 мГц. CKG местоопределения системы составит с вероятности) 0,95 100-150 .ч.

3.РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АППАРАТУРЫ СРЕДНЕ- И НИ2КСЯИНДМИЧНЫХ ЯОТРЕБИТЕЛЕВ-

Для исследования различных свойств СРНС NAY5TAE. j тагам? зля отладки 510 АС в отделе радиогесаезии и гидрографии НИПИокешгескак.-зика был создан испытательный комплекс (ИК), вклпчаюший антенну, пятиканальный одночастотяый приемник системы HAYSTAK CHS",. зычислг-тель, з такав устройства ввода- вывода шаюсмашгг..

МО аремзикэ СН5С построено автором базе мультизадячногс-монитора 'JTM1 и представляет собой набор задач, псичек, за кяасдог задачей закреплён определенный уровень прерывания IT (Interruot Коммуникация между задачами происходит через cvvyiu™ ношах дапннг CDS (Shared Data Segment). Задачи па языке FORTRAM-1V обращаются к аанным этого сегмента через блоки COMMON, кототже псмузлятся в UDr при генерировании монитора. На рис Л пахазяяэ структурная С2шя МО приёмника СН5С.

- а -

READER

IT=6

IT=8 | CONSOl I_

EDS

ALliASS

IT=5

GPSFIX

DATOOT

IT=0

PHC.i

Задача GPSPIX через данные сегмента SDS контролирует навигационный сеанс, проверяет наличие кадра информации в каждом канале, формирует систему основных уравнений связи и получает их решение. Сюда входят подпрограмм вычисления временных поправок к бортовым часам спутников, а также подпрограмма расчёта поправок за ионосферную и тропосфера ун рефракции. Для оценки точности полученных обсерваций через каждые 15 секунд штасляется геометрический фактор рабочего созвездия GDOP ( Geometric Delutlon of Precision ). Задача READER каждые 0,6 секунды считывает данные с пяти каналов приемника по асинхронной линии через стандартный интерфейс RS232, формирует измеренные значения псевдодальностей и псевдодоалеровских частот, декодирует зфешриды и создаёт кадр навигационной информации для каждого спутника рабочего созвездия, а также альманах эфемерид всех рабочих спутников система. В функции задачи READER входит контроль качества эфемерид, автоматическая установка времени приёмника в соответствие с временем системы NAVSTAR с переходом к всемирному времени UTC (Universal Time Coordinated). По команде оператора задача READER производит калибровку каналов приемника и вычисленные поправки передает через сегмент SDS задаче решения навигационных

уравнений GPSFIX. Связь оператора с приёмником происходит через задачу CONSOL. После загрузки монитора эта задача предлагает набор услуг, с помощью которых мояно ввести время и дату, данные ГС, счи-слимые координаты приёмника, номера спутников рабочего созвездия и другие параметры. Вывод полученных результатов и сопутствующей информации выполняет задача DAT0UT. Оператор через услуги задачи CONSOL MoteT выбрать удобный для себя формат выходных денных и назначить их вывод на видеотерминал, печатающее устройство или гибкий диск. В задаче ALMASS сосредоточены функции прогноза местоположения спутников и их доплеровских частот. Выбор оптимального рабочего созвездия производится на основе критерия минимизации параметра GD0P для данного созвездия. Дня сокращения времени начального запу-. ска приёмнике предусмотрен режим холодного старта (Cold start). В этом режиме происходит последовательный перебор номеров спутников и доплеровских частот по всем каналам преемника. После захвата сигнала и выделения данных производится сбор альманаха, после чего приёмник переходит в регхч регулярно» работы с автоматическим прогнозом спутников через каждые 6 минут.

В структуре МО спутниковой навигационной аппаратур! СРНС NAVSTAB центральное место занимает алгоритм решения основной системы уравнений связи. Для режима псевдодальномерных и псевдодоплеров-. ских измерений ОСУС может быть представлена в виде системы нелинейных уравнений:

R. = [(Х.-Х)2 + (у.-у f +• (2-2)*]- + Ь ............ (1)

где R - псевдодальность, измеренная до ¡.-ого

космического аппарата <КА); п' - число RA в рабочем созвездии; \ * yi ' zi к х, у» z - координаты ¡ -ого КА и приёмника в

прямоугольноЗ геоцентрической системе;

Ь - поправка дальности за счёт расхождения фаз генераторов приемника и КА. Автор приводит алгоритм решения (1) в следующем виде (рис.2):

1с-флаг съч-. > оозво зд;^ 5 - ЛСЭДЭл ИТ8Гид:и1

' ¿иод г" ,хз ,уз ,23 ,и

' г Дс ,е

гз=101а. 1=0 и

Быход

(Зи=С'<Ж

1

гз

и1=и!+йи

хз ,уз »23 - массивы координат спутников рабочего созвездия и-вектор состояния г-ввктор ссевдодаль-ностеи

♦Г Нет сходимости и число итераций < 10 Да

| \iINRAN (хз ,уз.гз, цг.йа)

Перевод в

пршоуг.

координаты

Найти расстояя: до спута

<3г=г-<3&

Разность между

счислшим 2 измер.расст

А,Т ,&=АТ

Созвездие сменит! Да

а^см-с-^.,)

Уточнить

обратную матрицу (

и1 - ваходноЯ вектор состояния

Рис. 2

Алгоритм на ру-. .2 решение систз?я1 упрнтенг!:

(И = С-<ЗУ . (2)

где С = А-Т ;

= [ сЩ, <Ш„, с1Яз, - вектор разностей измереакшс и расчетных значений нсевдодальностеЭ до 4-х ЕСА рабочего созвездия;

г

(IV = [ <ЗВ, <11. йЬ, ® ] - вектор поправок к составлявшим расчётного вектора по широте, долготе, времени и высоте над

г

эллипсоидом V = Г В , Ь , Ь, Н ];

О 1-0 0 о л

А - матрица частных производных с вектором в >■ -ой строке

т

[ вЛ./«. дЯ/аа, 1] ;

■ х.-г У,-У г>

* 1 Г1

Хг-Х Уг-У С» 2

гг

У,-У Г*

Гз

у„-у Г?

7«

N =-- а/(1-е*-з1п1В)1/'1 2 Ш ~ а,-(1-^ У■ я1пВ)ЗУЗ -главные радиусн.кривизны; а и а - большая полуось я эксцентриситет земного эллипсоида, соответственно.

Т - матрица перехода от геодезической системы координат к прямоугольной. •

- .12 -

Для рёвааия <2) прженгазт метод Ньютона :

\ = - СГ'-ДГ^йЕ, к = 1,2....... (3

Дяя-ввшжшия обрдтаоЗ матрицы С"1 в (3) автор использова узуод ¡Соташедга:

(2-Г - А-С^), к _= 1,2,....«. (4

где ~ оценка С"1 'на ь-ой итерации;

• X . - единичная ыатраца; . С - ,пра переходе к новому созвездию;

С0= Ст - ара работа с шбраавш созвездием; • - оценка С"1 предыдущего цикла мостоопраделения.

Прзд'ставаанне ОСУС в форш (2) позволяет легко перейти к неполном созвзздвз жз 3 спутников. Проверка работы алгоритма аа численны кодазшх показала сходимость процесса навигационных определений по слз 2-3 итераций, ара этом не одну итерации затрачивается 0,01 с Погрешность априорного заапия положения приёмника выбиралась д 6000 кг4., что дз5т возмогность использовать, в качестве первого при йтейнгого значения »шстоаоложенгя центр Земли. Допустимая остаточ вая ошибка кастоопределения е= 1 м. Вычисления проводились на ЭВ В—11 с бнстродваетвнвя 300000 операций в секунду. Трудоемкое вычис ланке обратной матрицы для фиксированного рабочего, созвездия сцут ников .происходит один раз при первом вызова подпрограммы, реализую 'щей давни! алгоритм. В'атом случае флаг смены созвездия й=1. Пр последушнх газовах ?с=0 и обратная матрица вычисляется методо Хотедливга яо алгоритму (4).

Подпрогршш алгоритма на рис.2 .используется в задаче СПРЭЯХ называется ВОТЕЬ1. Назначение остальных подпрограмм указано в таб лице 1. На ркс.З показана блок-схема задачи . .

'SPAfi-массив эфемерид KA для всех - работающих каналов приёмника ;рз - текуцее время GPS

Входгрг ,dp,FE ,IG0 tgp3,om,GPSPAfi

рг - псэвдодальности ар - асевдодопл.частота IG0- флаг изменений в

данных dm - число ЯЛ в каналах приёмника

Есть изменения в аажгавдошоы кадре Да

GPSPARJE.dte

Формировать повое созвездие

число КА в созвездии достаточно Да

"X GPSPAR.tgps.da

HOTEL1 I FGDOP | DYHAMI !

i Выход

Рис. 13

Габлица 1

|Название ¡подпрограмм

! Б^Ы

|

i срзпм

}

| ЗТБАУ ! А2ЕЬ нотеи ЗШТ РСГОР

вшгс

! ОУЫАМ!

1

! керш?

Функциоаальное назначение

Расчёт координат спутников рабочего созвездия в г.г.с.к.

Определение поправок к бортовым часам спутников

Вычисление погрешностей за ионосферную и тропосферную рефракции

Определение азимута и угла возвышения спутников Решение осус

Интерполяция положения спутников в г.г.с.к.

Расчёт геометрических факторов

Перевод координат из геодезической в г.г.с.к.

Контроль решения ОСУС

Реиение уравнения Кеплера

Получены оценки точности решения ОСУС аутом вычисления геометрического фактора ФОР рабочего созвездия. с использованием матрицы

?—Т * :'3 ) :

агор = [Й-СР-Р1"

Рассчитаны составляющие этого параметра в плане ЯООР, в север-.гом и восточном направлениях N00Р и ЕБОР. з такав по высото АГОР и зремени твор.

ьюор = е ри : 200Р = г рг) ■

) I

ашр~= £ в[ ..тоог"= с .

яоор*« ьюорч егх)рг ;

(5)

НВОР^ 2СОР" АВОР*- 'ТОО?" .

«мироваяие по j ведется по всем спутника?* рабочего созвездия, вводится анализ точностаых характеристик СРНС па основе натсихш вариация к

"II "22 * ■ • ^

1 * п 1 7. * "ап

3 за главной диагонали находятся диспепсия местоположения в каг-

4 из п направлений. Предполагая. что аогреяиеста измерения псеп-яальаостей независима и равна по величине, автор пгнволит втеяге--з для вычислении г

е с? - дисперсия измерения псевдодалызос^ей.

основе (5). (3) и (7) даются рабочлэ фсгмулн оценки точности стсопредаления по ойроте - сг , долготе - сг з виде

о,- а ■ ЖОР ; о - а ■ ЕСОР . '3;

3 и г

Анализ точностных характеристик СРНС злюшаетсл вчводом рмул для эллипса ошибок, показана связь СКО о а диаметрами итого липса и л руг:; гш обиепринятыми показателями точности стоопрйделения. Для получения оценки точности каждой обсервации в альпом режиме вреыеяи автор предлагает хспольас-кйть нивахеиие

ско =сг. ■ ню?:

Фильтрация данных в систс?.» МО СНЕС строилась ля основе слоау-ей модели :

V ; ;Э)

п п

-- Н*-х и , * (1С)

где х и у - векторы состояния и измерения; С и Й - матрицы перехода и измерения; и и V - векторы шука с гауссовсюш распределением.

0<5означим_р - асевдодальность, р- скорость приращения асзв-додальностн и р - ускорение. Тогда вакторц х и у маню представить в виде '

х = [Р,Р,Р]; у =

Компонентам вектора у являются измеренные значения псевдодгль-ности рт и скорости её изменения р .

1 • т т/г

б = 0 1 т н =

0 0 1

0

1

О

О

гдо Т - пердод квантования сигнала. Решение (Э), (10) имеет вид

х = 5-1 + М -Н (у - й-й-х );

П ♦ 1 ^ П Г»* 1 П ♦ 1 ^ П

Мп+1= й -»-Н + ехр(-Т/а)• в "-Мп -О*;

(И (12

« =

гдо 1 - постоянная фильтра ;

1 О О. «*

чг* - отношение дисперсии рт к дисперсии рт Уравнения (11),' (12) относятся к классу фильтров Калмаш третьего порядка с экспоненциальным затуханием. Фильтры зтоп класса устойчивы, хорошо подавляют шумы и просты в реализации. Работа фильтра слабо зависит от статистики процессов и и v.

Третья глава завершается анализом испытаний приёмника СН5С ] условиях океанского плавания и на стоянке. Показано, что СКО полученных координат на стоянке по 84-м обсервациям составила 12 м Строится стандартный эллипс ошибок. В динамическом режиме регестри-

решались показания приёмонядисатора (ПИ) • СНБС я контрольного ПИ ЦХ4400. СКО уклонения-обсерваций ПИ СНБС относительно МХ4400 составила 55 м. СКО скорости составила 0,8 узла.

4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ 0EPA60TFffl ИНФОРМАЦИИ В РЬ'С НАЗЕМНОГО БАЗИРОВАНИЯ L0RAN-C И OMEGA.

. Точность кзстоопределения в- РНС сверхдлизноволнового (СДВ) диапазона в больной степени зависит от регулярных вариаций фазовой скорости распространения СДВ. Для уменьшения влияния этого аффекта на точность вычисления навигациопаох'о параметра (НП), который для гиперболических РНС является разностъи расстояний Ad до двух пе-редаюащх станций, автор предлагает свой вариант метода дв.ухчастот-ных измерений НП на основе модели плотности электронной концентрации в виде :

N(Z) = / A-shT(Z-h), Zäh;

{о

Z-<h,

где Ъ - высота ионосферы (в км); А, 7, Ь - параметры, аппроксишру-пциэ экспериментальные профили электронной концентрации, размерность которых см"3, км"1 и юл соответственно. Для случая приёма сигналов двух частот справедлива система уравнений:

« I г. , (13)

К = Т ■ А<3/У

г г гг

где Е - разность фаз сигналов, принимаемых от двух передавших станций в фазовых циклах; Г - частота СДВ сигнала; V, - фазовая скорость распространения СДВ.

Строится зависимость величины от параметра 1; в виде

с/У|Г1 = + ; с/\г = с+ .

где с - скорость света; , аг, Р1» р, - коэффициента, яшшзздиеся фупкципни параметров модели (13) и коэффициентов

С8ГЕЭССП2 b . b , b„» b , b„. b , b_, b : a = т-Ьз + b3-f. ; v = 1,2.

dv . bQ - f. (bi + b,- lgfi + Ь4-т) + T"ba + b7-lgA + ba f. ;

Система (13) допускает однозначное ращение отаосзтольао неизвестных Ad и h . если известии параметры a i 7, для которцх автор предлагает вичаслнтольнув процедуру.

Описанная методика определения НП била опробована на экспериментальных суточных измерениях разности фаз СДВ-сагналов с частотой 10,2 и 13,6 кГц, выполненных в г.Геленджика 16-17 февраля 1963 г. для станций F (Аргентина) и В (Либерия) и позволила уменьшить суточные вариации измеряемого НП до * 2 км. При подтверждении массивом экспериментальных данных по различным СДВ станциям а различным районам земного шара этот метод мог бы служить альтернативой громоздким и малопряемлемым для- автоматического использования публикуемым таблицам поправок для РНС OMEGA.

Оценивается эффективность двух практических алгоритмов определения местоположения для РИС L0RAN-C, основанных на прямом и итеративном методах с помощью численных моделей на ЗВМ (Табл.2). Из данных моделирования автор делает вывод, что прямой метод превосходит итеративный по скорости вычисления координат в среднем в 8... 10 раз, по объему занимаемой памяти - примерно 2 раза, а тахгэ не требует введения приближенных (счислимых) координат. Анализ карт погрешностей, полученных в результате моделирования прямого метода показал, что точность вычислений на хухе 30 м может бить реализована практически во всей рабочей зоне по поверхностной волне ( 'до 140G..1600 км от передатчиков ) для цепей РНС L0P.AN-C с базами 600-,.1200 км. Исключение составляет участки радиусом около 180 км от передатчиков а ародолзопнЛ базовых линий.

Таблица

Sspsirrsprrcir тз! й-пшяиванЯ Праггой метод Примечания

чатода ! УЭТОЛ

:{олзчестио j ~ 1400 . i ~ íioo f f Вклзчает пто-<

эаэрйпдЛ ! i€Ü0 аа кил-■ всегда пссто- цедуру ОГЗ

|дуз нтерщшэ лнпов ( пргкэрзо'20Q i

ySbêu |

эгязЯ нанята j ~ 18 з Кб j

-i-

î-реня реиоппя ; ~ 1 '

с 1+0.3 аа kcs-

I дта пасязгуа-

" i ПУЗ HÏOpSIEO

- 0.2 зсегдз аостояззов

to^noc'ïb • -rSCIESKTS

Зсхгзсет о*?' зглзгзсЗ точ-зоста Е У*

5...30 м )"

ieofficcßvaKscTE» з"л,з гярнор-

Тробуот пря-блягзнвшс координат с по-

ГЕЗНЗОСТЬЗ

Í 10...20 км

Требует знания

ЗОНУ 1 ЛЛ2 °

(см. взс.27)

йсагатарзаязг * 1...7 ), -:-j---

£НГГС23'0СТЬ oTaoctü кт-zemïï от гео-згрггчзского s:rropa V >

Пра:стичоскз

сэ~зазасит

Саягостэ точ-SSCTH в блзз-поа газа (до 180 "С! ) до 100 и более

i

f ЗЕГК1СИТ O? :

чзола нтарацП 2 , состаяляэт 2..4с;:

ТОЧНОСТЬ ВЫ- ;

чзслипгя е огрн-

ЕШШЕаатся Ю~ ' • ■

раз. т.а. ~ s ml

У* з рабочей зо~:

30 -ял пововзнос- ;

твоЗ волне с

базгиа 6СЮ... .

1000 ÎI ;

f среднее чясло.' ¡итерация при цик-! ЛИЧНОМ pSSSHHE i 3—i;

j )'J рабочая зона j по noEspsHocraoaí ! волзэ простора- : j, отся на 1600 ка j от порэдатчиков. j исключая продод-Г.ВЧ2П Оазопгс : ¡ лакЗ [24 :

ЗАКШШГЛЕ

Осзошш результата да с со ртедкоаноЗ работа ззкднчаззтся следукцеа:

1. Сфор-зулирована основные требования к точности вшолае завигациснно-геодезичзсгшх работ за мора и проведена оценка суще вувщих радиотехнических средств определения координат.

2. Дается описание СРБС NAVSFAR. как эффективного средства евнея задач морской геодезии.

3. Представлена структура КО ариёмоиадикатора СРНС NAVS СН5С аа базе ыши-ЭШ R-11K в операционной среде МТМ1 и оаис функции для ка&дой задачи монитора.

4. Вшоляеа анализ данных навигационного сообщения и опи . алгората форафовааия эфемерид для спутников рабочего--созвезд

5. Подробно выводится алгоритм решения основного уравне связи и даётся описание его работы в общей структуре решения на гацяонзоЗ задачи определения мзотополозения.

6. Рассматриваете« проблема прогноза положения спутаиков и аоалэровекзх частот." Приводится пример работы программы для £ решавщоЗ ату задачу.

7.- Разработан алгоритм фильтрации измеренных значений acsi аоствЗ и цсавдодоолеровских частот с помощь» фильтра Калмана тре его поряд-ча с экспоненциальным затуханием. На эксвериментал! натвраале показан результат работа фильтра.

8. На основе'материалов, получению автором в ходе морских

- патвниЗ СИ СНБС в. Атлантическом океаде летом 1990 г,. привод? показатели точности работы приёмника по определению координат скорости суда а в динамике и на стошке. Особое взимание уделяе вычислению и использовании геометрического фактора, рабочего cosi дня спутников HD0P для контроля точности местополозения.

9. В главе 4 приводится метод повышения точвос-ти . местоопрс ленан в РНС СДВ диапазона OMEGA. Построена математическая- мод зшавнеацшг суточных колебаний фазы сигнала. Ддя РНС LGRAN-C п; лозеон прямой ыатод реяэакя осзовшд уравнений связи и проведен г

лаз его работу б и числшоЯ кадет! в срзслежя с итеративным мето-

Основные результата, гсследовглнЛ опубликованы в следутаих р-ботах:

1. Быстрый алторята редепяя нзгггзционцей. задачи для спутнгке-гсЗ радионавигационной система. Ш'ЗТАК .Гелеззхкк.1988.-24с.-Дат. б впиата и 3126-В83.

2. Математическое обеспечение пркемогадикатора СРНС НАУБТАЕ зля морских геофизических работ.Н.-и. и проект.ин-т геофизических методов разведки океана (НШИокеангеофизика).

Гзлендгик.198Э.-6с.:ил.-Библиогр.:8 назв.Рус.-Дзп. в ВЙШТИ 8.^.90 М 100-В90.

3. Экстремальный метод повышения точности местоопределения в рздйонавигэаионных системах сверхдлиняоволнового диапазона.- Нэвя-гзционно-гсояезлческоа обеспечение морских гволого- геофизических, работ,сб.ааучн.трудов.-Геленджик.1985, стр.25- 29.

4. Вывод и анализ приближенных значений фазовой скорости для радионавигационной системы СДВ диапазона.-Методы и аппаратура,измерения и обработки навигационной информации при морских геологс-гоофизических работах, сб.яаучн,трудов.-Геленджик, 198В,стр.84- 93.

5. •Сравнительная оценка эффективности; прямого и итеративного алгоритмов определения местоположения в системах дальней радионавигация. Геленджик. 1988.-24с. Лея. в ВИНИТИ N 3128-388. /совместно с •'.отяшкшым С.П./.

3. Рациональное решение геодезических задач морской радионавигации и гидрографии..Я.-и. и проект.ин-т геофизических методов разведки океана (ШГГЛокеазгеофизика). - Геленджик, 1Э89.- 30с.: ил. - Библпогр.: 33 назв.Рус.-Деп. в ВИЭМС 8.8.89 N 784- МГ89. ., /совместно с Котяшкиннм С.И./.