Алгоритмы построения оценок путевого угла Текст научной статьи по специальности «Математика»

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

УДК 621.391.2

С. М. НАМЕСТНИКОВ, А. С. ПОЛКАНОВ

АЛГОРИТМЫ ПОСТРОЕНИЯ ОЦЕНОК ПУТЕВОГО УГЛА

Рассмотрен синтез алгоритмов комплексированыя навигационной информации с целью построения оценок путевого угла при движении корабля на высоких скоростях.

Ключевые слова: комплексирование, путевой угол, навигация.

:(рс//с(0 = arceos | Zvx (/) / yJZyx (() + Z^t)

Путевой угол можно определить на основе наблюдений географических скоростей корабля

2шСНС^ = Гх (') + «') и

zvzCHC (0 = (0 + 4 (0,

где í (t) - нормальные некоррелированные

гауссовские случайные величины с нулевым математическим ожиданием и дисперсией

2

а^ = 0,01. В этом случае угол (р^ будет определяться выражением:

Кроме того, навигационные корабельные системы позволяют определять курс корабля с помощью ГАГК, который выдаёт значения угла ф^ с

погрешностью 0,2 и меняющимся функциональным синусоидальным отклонением с амплитудой 5 и периодом 300. с:

Z k (/) = q>¿ (О + 5я /180 sin (/2тг / ЗОО) 4- 0,2п /180^ (/),

где s (0 ~ нормальные некоррелированные гауссовские случайные величины с нулевым математическим ожиданием и единичной дисперсией.

Угол курса отличается от путевого угла на величину ветро-волновых возмущений, действующих на корабль. Поэтому при синтезе алгоритма комплексирования данных наблюдений следует учитывать величину Дер между ними,

которая определяется выражением:

Дер(/) = arceos (z^(/)/ ^(t)2 + Z^ (/)2 ) (z^ (/)) > в <?

где Zyx (t), Zyz (/) - наблюдения ветро-

волновьгх возмущений в географических координатах. В результате получаем следующую схему алгоритма комплексирования путевого угла и курса корабля для построения оценок путевого угла (рис. 1).

Результаты моделирования данной схемы (рис. 2) показывают, что в зависимости от значения к можно получить либо более или менее гладкие оценки, но с синусоидальном отклонением, либо существенно негладкие оценки и с точностью до 0,4°. Учитывая, что в системах управления кораблем требуются гладкие оценки, то такая схема не приводит к желаемым результатам .

В рамках данной задачи рассмотрим другой подход к определению направления вектора скорости корабля. Простой анализ показывает, что угол ф„ может быть выражен через Ух и Уг следующим образом:

(i)

Ф„ =

Данное выражение наводит на мысль, что оценка угла ср может быть построена на основе

А А

оценок скоростей Ух и Уг. Наблюдения скоростей 2Ух и ZVz можно получить со спутниковой

навигационной системы (СНС) с погрешностью 0.1 м/с:

<

Z

V.

Vx Vz

I)-

Vx\t) + 0

Vz\t) + 0

Л^О).

(2)

Кроме того, имеются наблюдения ускорения

5 2

корабля с ИНС с точностью 1(Г м/с .

е

2<Р ГАГК 01,.

ФЙ

Рис. 1. Схема комплексирования для нахождения

путевого угла корабля

С. М. Наместников, А. С. Полканов, 2007

А; = 0,01

рад. м

0.35 03 0 75 0.7 0.65

_!_I-1-1-1-1_

0 » 40 60 90 500 »20 140 160 150 200

/

град. ^

О 20 40 60 во 100 120 140 150 150 200

/

Рис. 2. Ошибки оценивания путевого угла

Данное измерение можно разнести по осям Ох и 0г, зная наблюдение путевого угла корабля по СНС:

<

л*

ах

(О-

1а

СОБ

М0)>

V

(3)

На основе наблюдений (2) и (3) можно построить схему комплексирования для посгрое-

Л А

ния оценки скоростей Ух и Уг(рис. 3).

В результате алгоритм вычисления путевого угла в соответствии с выражением (1) примет вид

Рис. 3. Канал построения оценки

а£ , фал

ф

„(О-

аг<^ I Уг

На рис. 4 приведены ошибки оценивания путевого угла в соответствии с рассмотренным алгоритмом.

Сснс

Рис. 5. Дисперсия ошибки оценивания при разных дисперсиях шумов наблюдения с ИНС и СНС

к = 0,02

¿ = 0,03

к = 0,05

рад.

рад.

рад.

град.

/

град.

/

I

град.

/

о

Рис. 4. Оценки и ошибки оценивания курсового угла: а - ошибки оценивания при к=0,02; б - ошибки оценивания при к=0,03; в - ошибки оценивания при к=0,05

/

I

в

к = 0,05

рад.

¿ = 0,5

Анализ полученных данных показывает более гладкие оценки, чем рассмотренные ранее и имеющие погрешность оценивания в

пределах 0,5°. Таким образом, рассмотренный алгоритм является более подходящим для задачи оценивания путевого угла корабля.

Для последнего алгоритма были проведены исследования зависимости дисперсии ошибки оценивания путевого угла при разных дисперсиях шумов наблюдений скоростей по СНС и ускорений с ИНС (рис. 5).

Анализ полученных результатов показывает незначительное изменение погрешности оценивания в допустимых пределах изменения дисперсий шумов наблюдений, что является хорошим результатом решения задачи оценивания путевого угла.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Соловьёв, Ю. А. Системы спутниковой навигации / Ю. А. Соловьёв. - М. : Эко-Трендз, 2000.

2. Васильев, К. К. Оптимальное стохастическое управление движением корабля / К. К. Васильев // Вестник УлГТУ. - Ульяновск : УлГТУ, 2000.-С. 27-37.

3. Сейдж, Э. П., Меле Дж. Теория оценивания и её применение в связи и управлении: пер. с англ. / под ред. Б. Р. Левина. - М. : Связь, 1976.

4. Лукомский, Ю. А. Навигация и управление движением судов / Ю. А. Лукомский, В. Г. Пошехонов, Д. А. Скороходов. - СПб. : Элмор, 2002.

Наместников Сергей Михайлович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Телекоммуникации» Ульяновского государственного технического университета. Область научных интересов - статистическая обработка сигналов.

Полканов Алексей Сергеевич, аспирант кафедры «Телекоммуникации» УлГТУ. Область научных интересов: алгоритмы обработки навигационной информации.

УДК 685.512

К. В. святов

РАЗРАБОТКА \¥ЕВ-ИНТЕРФЕЙСА ПРОЦЕССОРА КАК

ИНСТРУМЕНТАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ВОПРОСНО-ОТВЕТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Рассматриваются функциональности м>еЬ-интерфейсов, обеспечивающие его практичность для проектировщика автоматизированных систем.

Ключевые слова: вопросно-ответное моделирование, ASP.NET, интерфейс, практичность.

Введение

К настоящему времени в рамках исследований и разработок рабочей группы «Вопросно-ответные процессы, технологии и системы» на кафедре «Вычислительная техника» УлГТУ создано несколько шеЬ-интерфейсов к вопросно-ответному процессору [6], открываю-

щих инструментальный доступ к ресурсам вопросно-ответного моделирования [1], соответствующих базовой функциональности статического клиента [6].

О К. В. Святов, 2007

Необходимость создания нескольких web-интерфейсов была вызвана развитием функциональных возможностей самого процессора, которые повторяет web-клиент, и увеличением количества требований, предъявляемых к системе в целом.

Первая оболочка вопросно-ответного процессора NetWIQA была создана с использованием технологии ASP со скриптовым языком написания сценариев Visual Basic. Она предоставляла пользователю возможность осуществления базовых действий при работе с вопросно-ответным протоколом []]. Однако созданная программа обладала рядом недостатков, ведущих к сниже-