РОЗДІЛ 2
Теоретична розробка рухомого геодезичного комплексу
2.1 Вибір оптимальної схеми інтегрування навігаційно-геодезичної інформації
При розробці інтегрованих навігаційних систем природним є прагнення їх удосконалення. Для побудови оптимальних з певної точки зору систем доводиться звертатися до відповідних методів синтезу.
При синтезі систем, насамперед необхідно вибрати продуктивний критерій оптимальності відповідно до фізичного змісту і мети розв'язуваної задачі і математично сформулювати задачу, з огляду на всі апріорні дані.
Метою рішення задачі синтезу системи є:
* одержання структури оптимальної системи;
* виконання кількісної оцінки її параметрів і характеристик;
* оцінка можливості практичної реалізації.
При синтезі систем найбільш широко застосовуються статистичні методи синтезу, оскільки вони дозволяють найбільше повно враховувати випадкові вхідні впливи. Серед методів синтезу найбільш ефективними є методи марковської теорії оптимальної нелінійної фільтрації [47, 67-69].
З розробкою цієї теорії з'явилася можливість істотно розвити теорію оптимального прийому й обробки сигналів, вирішити задачі оптимальної фільтрації для дуже великого класу сигналів, що раніш принципово не могли бути вирішені. Це пояснюється тим, що марковська теорія оптимальної нелінійної фільтрації вільна від істотних обмежень, що накладаються іншими теоріями.
Основні переваги марковскої теорії оптимальної нелінійної фільтрації стосовно інтегрованих навігаційних систем наступні:
1) можливість вирішувати задачі синтезу багатомірних стаціонарних і нестаціонарних, нелінійних і лінійних систем у дискретному і безперервному варіантах;
2) виходять практично реалізовані структури пристроїв прийому й обробки сигналів, що забезпечують мінімальні помилки відтворення інформації;
3) зручне для реалізації в ЕОМ представлення отриманих алгоритмів у вигляді рекурентних співвідношень, що скорочує обсяг обчислень і підвищує їхню точність;
4) можливість за допомогою синтезованих нелінійних фільтрів обробляти сигнали, що спостерігаються, по мірі їхнього надходження в реальному масштабі часу.
У тому, але важливому випадку, коли навігаційні і супутні параметри, що визначають вектор стану,- гаусовські процеси, а сигнали, що спостерігаються, являють собою лінійні функції від вектора стану, рівняння марковской теорії оптимальної нелінійної фільтрації вироджуються у відповідні рівняння оптимальної лінійної фільтрації за Калманом.
При застосуванні методів марковської теорії оптимальної нелінійної фільтрації до задач синтезу навігаційних систем, динаміка поведінки об'єкту навігації описується в термінах простору станів. При цьому змінними стану звичайно є координати об'єкту, компоненти швидкості, прискорення, параметри, що характеризують кутові координати об'єкту в просторі, і та ін.
Під комплексною системою навігації (КСН) розуміють сукупність взаємозалежних бортових, наземних, або бортових і наземних технічних засобів (звичайно радіотехнічних і не радіотехнічних), заснованих на різних принципах дії, що призначена для здійснення спільного визначення навігаційних елементів. Як правило, до складу КСН входить той чи інший навігаційний обчислювальний пристрій. Фактично КСН при рівні точності, що задовольняє точності моніторингу стану автодоріг відповідає РГК.
Інтеграція устаткування в єдиний функціонально структурно і конструктивно взаємозалежний РГК дозволяє повніше використовувати наявну надмірність інформації, завдяки чому з'являється можливість підвищення точності, перешкодозахищеності, безперервності надійності навігаційних визначень, розширення кола розв'язуваних задач і поліпшення якості їхнього виконання.
Виконаний аналіз показує, що при цьому використовуються наступні принципи комплексування:
* сполучення функцій різних радіотехнічних систем, що приводить до появи багатофункціональних інтегрованих комплексів. Приклад реалізації - розробка багатофункціональних комплексів, що створюються на базі існуючих систем зв'язку, навігації і розпізнавання;
* об'єднання технічних засобів, що вимірюють ті самі чи функціонально зв'язані навігаційні параметри, комплексна обробка інформації (КОІ) і взаємна інформаційна підтримка декількох пристроїв систем.
Природно, що максимального виграшу від інтегрування навігаційних вимірників можна досягти, вирішивши відповідну задачу синтезу, що дозволяє визначити єдину оптимальну структуру і характеристики системи КОІ [47, 67-69].
Однак загальна складність проблеми така, що така задача поки практично вирішується окремо на рівнях первинної і вторинної обробки інформації, поділ на які власне кажучи є умовним.
На відміну від використання ПОІ інтегрування на рівні вторинної обробки інформації (ВОІ) припускає в першу чергу:
* Уточнення кутів орієнтації (курсу, крену і тангажу), оцінку й уточнення параметрів калібрування навігаційних датчиків, таких, як дрейфи гіроскопів, масштабні коефіцієнти, зсуви акселерометрів та ін.;
* Забезпечення на цій основі безперервності, навігаційних визначень і підвищення точності визначення координат рухомого об'єкту, швидкості на всіх етапах його руху, у тому числі і при тимчасовій непрацездатності у випадках впливу перешкод чи енергійних маневрів;
* Забезпечення за рахунок більш точної інформації, отриманої в процесі вторинної обробки скорочення часу пошуку і входження в режим спостереження, а також поліпшення характеристик контурів спостереження за кодом і частотою.
Для вибору оптимальної схеми комплексування проаналізуємо відомі варіанти КОІ [47,67-69]. Зазначимо, у вітчизняній літературі поділ виконується як правило за трьома групами. Перша - розімкнена схема аналог закордонної Uncoupled, рисунок 2.1. Друга - слабко зв'язана, організована за принципом системи зі зворотнім зв'язком представлена на рисунку 2.2, аналогічна до закордонного варіанту, Closed loop. Третій варіант інтегрування це глибоко інтегрована схема, що частково реалізує алгоритми ПОІ і має закордонний аналог, Ultra tigh
- Київ+380960830922