26.3. КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НИЗКООРБИТАЛЬНОЙ СРНС И ФАЗОВОЙ СДВ РНС

Особого внимания заслуживает создание аппаратуры для комплексной обработки данных низкоорбитальной СРНС типа «Транзит» (NNSS) и наземной фазовой РНС «Омега» — глобальной гиперболической системы, работающей в диапазоне сверхдлинных волн (СДВ). Основным недостатком наземной системы является относительно низкая точность навигационных определений, обусловленная погрешностями за счет распространения радиоволн. Такие погрешности имеют сравнительно большую постоянную составляющую и незначительные кратковременные вариации.

Один из самых простых способов совместного использования этих РНС состоит в независимой обработке результатов измерений по каждой из систем и периодической коррекции фазового отсчета путем ввода поправок на распространение радиоволн по результатам навигационных определений более точной РНС - спутниковой. В интервалах времени, когда невозможно проводить определения по СРНС, задача решается по результатам измерений от наземной фазовой РНС, скорректированным на значение найденных поправок. Наивысшая точность определения координат П соответствует точностным характеристикам СРНС, однако из-за изменений условий распространения радиоволн точность навигационных определений будет со временем падать.

Более перспективным направлением совместного использования наземных и спутниковых РНС является построение аппаратуры, в которой обработка результатов измерений производится комплексно. Рассмотрим более подробно один из вариантов решения навигационной задачи с использованием фильтра Калмана, в котором объединяется информация о скорости корабля, полученная по наземной СДВ РНС, и информация о месте, определяемом по СРНС [145].

Обработка результатов измерений реализуется на основании известных уравнений (см. § 15.1):

Применительно к рассматриваемой задаче в вектор определяемых параметров включены координаты составляющие скорости по долготе и широте и разность частот генераторов НИСЗ и

На вход фильтра поступают измеренные значения доплеровского сдвига частоты от СРНС и составляющие скорости определяемые по данным и РНС. Матрица наблюдения С, и корреляционная матрица погрешностей измерений W имеют вид

Предполагается, что скорость и курс корабля во время обсервации по СРНС постоянны, а возмущения по этим параметрам представляются в виде белого шума с нулевыми математическими ожиданиями и дисперсиями В этом случае

где

константы, полученные в результате преобразования расстояний в координаты долготы и широты; время выборки измерений по системе «Транзит».

Точностные характеристики приведенного метода комплексной обработки измерений исследовались путем моделирования процессов навигационных определений [145]. На рис. 26.5 для реальных

Рис. 26.5. Временные зависимости погрешностей определения координат места корабля по результатам моделирования при обработке данных системы «Транзит» стандартным методом (1) и данных систем «Омега» и «Транзит» с использованием фильтра Калмана (2)

характеристик приемных устройств представлены зааисимости во времени погрешностей определения координат места корабля при стандартном методе вычислений, принятом в системе «Транзит», и при обработке результатов измерений рассматриваемым способом. Результаты моделирования показали, что применение фильтра Калмана для совместной обработки измерений позволяет повысить точность навигационных определений по сравнению с обычным методом определения координат места в системе «Транзит» на

В конце 70-х годов фирма Magnavox разработала комплексную судовую радионавигационную аппаратуру (рис. 26.6) [149], которая является комбинацией известных приборов работающего по навигационной системе «Транзит», и работающего по сигналам системы «Омега». Для решения навигационной задачи используются данные о скорости и курсе корабля, которые, как и данные радиотехнических систем, через устройства связи поступают на основной вычислитель Программы обработки измерений и выдачи результатов расположены в запоминающем устройстве.

Испытания аппаратуры в реальных условиях показали, что точность определения координат места может быть повышена на по сравнению с точностью навигационных определений по системе «Транзит».

Рис. 26.6. Структурная схема аппаратуры

В навигационном комплексе серийно выпускаемом с 1983 г. [179], предусмотрена совместная обработка данных НРНС «Лоран-С», «Декка», «Омега» и СРНС «Транзит».

Выбор радионавигационных систем осуществляется автоматически с помощью ЭВМ или вручную. В ЭВМ установлен следующий приоритет использования сигналов радионавигационных систем:

НРНС «Декка» выбирается в качестве основной при нахождении судна в оптимальной рабочей зоне;

НРНС «Лоран-С» используется тогда, когда ожидаемая точность выше, чем точность РНС «Декка»;

СРНС «Транзит» и НРНС «Омега» выбираются там, где точность выше, чем точность РНС «Лоран-С»;

информация от НРНС «Омега» используется для обсерваций в промежутках между определениями с помощью СНС «Транзит».

В комплексе на перспективу заложена возможность работы с датчиком ССРНС «Навстар».