CC BY
80
УДК 629.783
МЕТОД КОМПЛЕКСИРОВАНИЯ ГНСС-ПРИЕМНИКОВ И ИНЕРЦИАЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ 2
Н. Е. Самойлов Научный руководитель - И. Н. Карцан
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Комплексирование инерциальных навигационных систем и спутниковых радионавигационных систем наиболее эффективно при использовании угломерной аппаратуры потребителей, так как эти системы определяют одни и те же параметры пространственного положения объекта, и поэтому устраняют недостатки друг друга на уровне первичных параметров.
Ключевые слова: космический аппарат, навигация, пространственная ориентация, защита от помех.
METHOD KOMPLEKSIROVANIJA GNSS RECEIVER AND INERTIAL SENSORS
N. E. Samoilov Scientific Supervisor - I. N. Kartsan
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
Integration of inertial navigation systems and satellite navigation system most effectively by using angle measuring equipment of consumers, as these systems define the same parameters of the spatial position of the object, and thus eliminate the disadvantages of each other at the level ofprimary parameters.
Keywords: the spacecraft, navigation, spatial orientation, protection from interference.
Для повышения помехоустойчивости необходимо комплексировать навигационную аппаратуру пользователя (НАП) и инерциальную навигационную систему (ИНС) на уровне первичной обработки, поскольку именно там производится слежение за сигналами навигационных спутников (НС) и узлы этого уровня более всего подвержены воздействию помех [1]. Комплексирование целесообразно проводить на уровне низкочастотных устройств, в противном случае чрезмерно возрастает объем передаваемых данных и увеличиваются вычислительные затраты.
Наиболее целесообразно использовать данные ИНС в фильтрах схемы слежения за задержкой и несущей по схеме (см. рисунок). В слабосвязанной системе за счет использования данных двух систем повышается точность оценки параметров движения объекта. В то же время, поскольку первичная обработка сигналов работает автономно, помехоустойчивость остается на уровне автономной системы [2]. Кроме того, из-за более широкой полосы пропускания следящих систем, по сравнению с глубокоинтегрированной системой, уровень шумов выходных данных первичной обработки будет выше, что приводит к ухудшению точности оценки выходных навигационных параметров. В настоящее время большинство интегрированных систем используют именно такую систему ком-плексирования.
В автономном режиме схема слежения за несущей содержит коррелятор, в котором производится свертка псевдослучайной последовательности (ПСП), интегратор и дополнительный фильтр Калмана. Время накопления сигнала в интеграторе может быть в пределах от 1 до 10 мс. Увеличение
2 Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (соглашение от 28.10.2014 г. № 14.574.21.0131, уникальный идентификатор проекта КРМЕР!57414Х0131).
Секция «Перспективные технологии и производство РКТдвойного назначения»
времени накопления больше 10 мс встречает затруднения из-за наличия в сигнале цифровой информации.
Структура квазиоптимальной системы с комплексированием по выходам
Отношение сигнал/шум на выходе коррелятора определяется по формуле
(1)
Р0/Nо
где В - полоса частот интегратора; Рс - мощность сигнала; N0 - спектральная плотность мощности шума.
При В = 100 Гц, Рс/М0 = 40 дБ/Гц отношение сигнал/шум на выходе интегратора составляет
20 дБ.
Дополнительный фильтр Калмана имеет эффективную полосу, определяемую динамикой объекта. Для неподвижного объекта полоса фильтра может составлять 5-10 Гц, для динамических объектов - 50-100 Гц.
Дополнительная фильтрация для неподвижного объекта сужает полосу пропускания следящей системы в 10 раз, что дает повышение отношения сигнал/шум на выходе следящей системы 10 дБ. При комплексировании с ИНС в НАП поступает информация о динамике объекта, которую можно использовать в схеме слежения за задержкой. За счет учета динамики возможно сужение эффективной полосы фильтров до уровня 1 Гц как для неподвижных, так и динамичных объектов. При эффективной полосе фильтров 1 Гц отношение сигнал/шум увеличивается на 20 дБ. Аналогично повышается отношение сигнал/шум и в канале слежения за несущей.
В аппаратуре типа многофункциональны радиокомплекс (МРК) в фильтрах слежения за задержкой используется информация о приращении фазы несущей частоты сигнала навигационных космических аппаратов (НКА), т. е. информация о динамике принимаемого сигнала в фильтры схемы слежения за задержкой поступает из схемы слежения за несущей. В результате эффективная полоса схемы слежения за несущей сужается до долей герц, за счет чего значительно уменьшается случайная
составляющая погрешности измерения псевдодальности. Однако при этом полоса фильтров схемы слежения за несущей остается прежней, при воздействии помех сверх некоторого уровня происходит срыв как в канале слежения за несущей, так и в канале слежения за задержкой, т. е. помехоустойчивость не улучшается.
При комплексировании с ИНС информацию о динамике объекта следует использовать в схеме слежения за несущей, а оттуда данные о динамике объекта поступают в схему слежения за дально-мерным кодом.
Библиографические ссылки
1. Комплексирование ГНСС-приемников и инерциальных датчиков / Т. И. Карцан, Д. Д. Дмитриев, И. Н. Карцан и др. // Решетневские чтения : материалы Междунар. науч.-практ. конф. 2015. Т. 1. № 19. С. 232-234.
2. Определение навигационных параметров объектов в условиях действия помех различного происхождения / И. Н. Карцан, А. С. Тимохович, Т. И. Карцан и др. // Вестник СибГАУ. 2015. Т. 16. № 4. С. 891-897.
© Самойлов Н. Е., 2016
