CC BY
24
Запропоновано метод MimMi3aulii випадкових похи-бок позищонування шляхом уведення додаткових дже-рел. Запропоновано алгоритм обчислення координат споживача шляхом обчислення центра мас тша невиз-наченостi, яке утворюеться в результатi накладання результатiв вимiрювань застосованих джерел
Ключовi слова: ГНС, позищонування, похибки, алгоритм, надлишков^ть
□-□
Предложен метод минимизации случайных погрешностей позиционирования путём внедрения избыточных источников. Предложен алгоритм вычисления координат потребителя путём вычисления центра масс тела неопределённости, образующегося при наложении результатов использованных источников
Ключевые слова: ГНС, позиционирование, погрешности, алгоритм, избыточность
□-□
The method of random errors minimization by positioning navigation system redundancy sources is proposed. The algorythm for estimation of consumer's coordinates through the uncertainity body mass center calculation, producing by adding of used sources is proposed
Keywords: GPS, positioning, errors, algorithm, redundancy
УДК 528.7
МЕТОД МШ1М1ЗАЦП ПОХИБОК ПОЗИЦ1ОНУВАННЯ ШЛЯХОМ НАДЛИШКОВОСТ1 ДЖЕРЕЛ НАВ1ГАЦ1ЙНО1 СИСТЕМИ
А.М. Губський
Астрант
Нацюнальний техшчний ушверситет УкраТни "КиТвський пол^ехычний шститут" пр. Перемоги, 37, м. КиТв, 03056 Контактний тел.: 067-761-15-03
Постановка проблеми
Зараз системи глобального позищонування, типу ГЛОНАСС, NAVSTAR, GPS, cTpiM^ розпов-сюджуються в найрiзноманiтнiших галузях дiяль-носи людини: на транспорт^ будiвництвi, пошуку корисних копалин, вшськовш справ^ екологп, тощо. Але водночас рiзко зростають вимоги до точноси та достовiрностi позищонування кожного споживача. Проте нишшнш рiвень точноси позицiонування обмежений сукупнiстю чинниюв, якi е джерелами рiзноманiтних похибок. Очевидно, що пiдвищення точностi системи глобального позищонування обь цяе суттево шдвищити економiчну ефективнiсть та (або) безпеку дiяльностi людини в у«х галузях застосування. Дана стаття присвячена пошуку мож-ливих шляхiв зменшення похибок глобально! на-
вiгацiйноl системи.
Аналiз останнiх дослiджень i публiкацiй
Глобальна навтцшна система (ГНС) являе собою систему рiзнорiдних компонентiв, наземних та космiчних, якi дiють в приниципово вщмшних фь зичних умовах, що, в свою чергу, викликае похибки рiзного характеру та походження. Особливштю навь гацiйноi системи е те, що споживач шформацп, тобто об'ект позищонування, сам е активним елементом системи - водночас, окремим джерелом похибок. Ти-повий склад глобальноi навiгацiйноi системи вклю-чае орбiтальне угруповання навiгацiйних супутниюв (сузiр'я), мережу наземних радiо-, радюлокацшних та оптико-локацiйних (лазерних) станцiй, а також
навтцшне обладнання споживача (шерщально-на-вiгацiйна система (1НС), радiоприймач/передавач, тощо). Аналiз фаховоi лiтератури вказуе, що найсут-тевiшi джерела похибок навiгацiйноi системи можуть бути зведенi в таю групи [1-8]:
а) експлуатацшш похибки. Перерви в зв'язку з окремими нав^ацшними супутниками або наземни-ми станщями (внаслiдок маневрування споживача, рельефу мшцевосп, виходу супутника за горизонт, радюперешкод, магнiтних бурь, режиму радюмов-чання, тощо); викривлення шляху радюхвиль в ат-мосферi з-за хмарноси, опадiв, аерозолей, тощо; змша положення супутника при його ру« по орбiтi в про-цес вимiрювань;
б) iнструментальнi похибки. Похибки 1НС споживача; вiдхилення окремих супутниюв сузiр'я вiд за-даноi орбiти; розузгодження частоти та фази сигналу мiж окремими спутниками; несинхроншсть коливань генераторiв супутника та споживача, рiзниця '¿х фаз, вiдмiннiсть частот ввд номiналу; вплив доплерiвського зсуву частоти радюсигналу внаслiдок руху супутника;
в) похибки методу обчислень. Переважно це по-хибки, викликаш невiрною компенсацiею величин експлуатацшних та iнструментальних похибок при обчисленш результату;
г) iншi джерела похибок. Перш за все, це навмисне внесення похибок державами - власницями вщповщ-них ГНС, з мiркувань безпеки, вшськових, тощо.
Ясно, що для нейтралiзацii перелiчених джерел похибок потрiбен комплекс рiзнорiдних заходiв. Щл-ком очевидно, що бшьшшть джерел експлуатацiйних похибок важко усунути. Викликаш ними похибки, переважно, носять випадковий характер i '¿х компенса-цiя викликае серйознi труднощi (похибка, викликана
орбиальним рухом супутника, мае систематичний характер i може бути компенсована при обчисленш кшцевого результату);
Нейтралiзацiя джерел шструментальних похибок вимагае технiчного вдосконалення ГНС в щлому та уах 11 компонентiв, а також значних фшансових ви-трат. У [10] стверджуэться, що, в окремих випадках, для зб^ьшення точностi вимiрювального пристрою на один порядок викликае зб^ьшення його вартоси на один, або навггь кiлька порядкiв. Для ГНС точних даних про корелящю мiж точнiстю та вартiстю систе-ми не знайдено. Але очевидно, що техшчне переосна-щення ГНС б^ьш точними вимiрювальними пристро-ями фактично вимагае повно1 замiни всього сузiр'я навiгацiйних супутникiв - i, можливо, навтцшних пристро1в споживачiв - з вщповщними фiнансовими витратами. Отже, найб^ьш рацiональним шляхом пiдвищення точностi ГНС без надлишкових фшансо-вих витрат видаеться вдосконалення методу позищо-нування.
У [11] наводиться один з таких методiв - а саме метод "псевдодальностей". Метод полягае у компен-сацп випадково1 похибки з невщомою величиною i знаком, викликано1 розузгодженням мiж годинником споживача та годинниками супутникового сузiр'я. Внаслiдок такого розузгодження, вимiрянi вiдстанi виявляються хибними (яю названi "псевдодальностями"), що й викликае похибку у визначенш координат споживача. Суть методу грунтуеться на тому, що рiзниця мiж iстинною та вимiряною дальностями е пропорцiйною до розбiжностi шкал часу супутника та приймача споживача. Якщо вiдлiк по у«х каналах даного приймача, що приймае сигнали вщ у«х супутникiв, здiйснюеться одночасно, то рiзниця мiж псевдодальнiстю та iстинною дальшстю до будь-яко-го супутника буде однаковою. I ця рiзниця може бути виключена пiсля уведення 11 в якостi додаткового невiдомого у рiвняння визначення мiсцеположення. Отже якщо необхщно вимiряти три координати спо-живача, вимагаеться чотири джерела - тобто чотири нав^ацшних супутники. Але очевидно, що в методi "псевдодальностей" iншi джерела похибок - як ек-сплуататцшш, так й iнструментальнi - виявляються незкомпенсованими, i для 1х усунення вимагаються додатковi заходи.
Формування щлей статтi (постановка завдання)
Метою дано1 статтi е визначення шляхiв удоскона-лення методу позицiонування, який дозволить ком-пенсувати або усунути джерела похибок позищону-вання, якi не враховаш iснуючими методами
Виклад основного матерiалу
Для усунення похибок, як неможливо, компен-сувати iснуючими методами, пропонуеться розвиток вщомого методу "псевдодальностей" шляхом уведення надлишковост вимiрювань. Надлишковшть вимiрю-вань означае наявiсть додаткових джерел вимiрювань понад кiлькiсть, необхщну для визначення задано'! кiлькостi координат.
Вщомо, що кiлькiсть вимiрювань в загальному випадку повинна дорiвнювати юлькост параметрiв, якi мають бути визначеш. У вищезгаданому випадку кiлькiсть параметрiв споживача, що вимiрюеться, до-рiвнюе 4. Тобто це (х, у, 7, D'), де (х, у, 7) - координати споживача в земнш системi координат; D' - похила дальшсть до об'екта. В такому випадку забезпечуеться невироджешсть матриц [11]
ЭЬТ (х(й) / эХ
Природно, якщо потрiбно визначити меншу юль-кiсть координат, вiдповiдно зменшуеться й потрiб-на кiлькiсть вимiрювань. Наприклад, якщо споживач перебувае на поверхш Землi i потребуе пльки визначення географiчних координат (без висоти над рiвнем моря), для невиродженоси матрицi ЭЬ (х®)/Эх буде достатньо лише трьох джерел - i т.п.
Отже, якщо якийсь метод (наприклад, метод "псевдодальностей"), дае якусь випадкову похибку, що вш неспроможний компенсувати, то уведення одного або б^ьше додаткових джерел мае частково, або повшстю 11 компенсувати.
При комплексуванш даних вимiрювань необхщ-но взяти до уваги випадковий характер похибок кожного з них. В загальному випадку величина кож-но1 окремо1 похибки е апрюрно невiдомою. Отже очевидно, що внаслщок сукупно1 дii усiх чинниюв для будь-яко1 вимiрювальноi системи шнуе гранична мiнiмальна похибка Amin, яка не може бути усунута будь-якою обробкою даних вимiрювань. Amin визна-чае теоретичну точнiсть вимiрювальноi системи.
Можна припустити, що внаслiдок випадково1 природи джерел виникнення похибки кожного окре-мого джерела, абсолютна величина та знак похибки кожного джерела (щодо кожного вимiрюваного параметра) також е випадковими. З цього випливае, що у випадку надлишковостi джерел вимiрювання похибка кожного окремого джерела частково, або повшстю швелюватиметься похибкою шшого джерела, що мае протилежний знак (вщносно параметру, що вимiрю-еться). При цьому може бути досягнута тдсумкова точнiсть системи А<Ат^, де А - мiнiмальна похибка надлишково1 вимiрювальноi системи.
Отже надлишкова вимiрювальна система може бути використана для шдвищення точностi вимь рювань без необхщноси пiдвищення класу точноси кожного окремого джерела. При цьому виршальним е вибiр такого алгоритму обчислення результату, який дозволить використати надлишковшть джерел для мiнiмiзацii результуючо1 похибки.
Для мiнiмiзацii тдсумково1 похибки позищону-вання пропонуеться такий алгоритм.
Припустимо, вектор параметрiв споживача мае розмiрнiсть N. Вимiрювальна система мштить NS джерел (навiгацiйних супутниюв, наземних станцiй, тощо), де В i-й момент часу кожним джерелом
здшснюеться вимiрювання вiдповiдного параметру - тобто усього N вимiрювань. Наприклад, кожним ]-им джерелом вимiрюеться навiгацiйний параметр Dj. Це визначае поверхню положення - сферу Sj з ра-дiусом Dj i центром в уявному центрi джерела (центрi
мас навтцшного супутника, тощо) - яка описуеть-ся рiвнянням:
Ц = x)2 + jy)2 + jz)2) ,
де Xj, yj, Zj та x, y, z - ввдповщно, B^OMi координати j-го джерела та параметри споживача, що необхвдно визначити. Вщомо, що перетином трьох поверхонь положення е точка положення - тобто координати споживача. Отже вектор положення споживача x виз-начаеться, як:
X = (x,y,z) = Sj n S2 n S3
NS вимiрювань, вщповщно, дають NS поверхонь положення. Дал^ для усiх можливих комбiнацiй джерел, по N джерел в кожнш комбшацп, тобто
для M=;
ns!
. . комбiнацiй, здшснюеться об-N!-( NS - N)!
числення точок положення, що в сумi дае _вектор з М точок положення X = (xi,x2,...xm) . Вектор X визначае умовне пло невизначеноси, тобто сукупнiсть точок простору в заданш системi координат (у Земнш системi координат для споживача), яке обмежу-еться поверхнею невизначеноси П, так що Xей , тобто поверхня невизначеноси проходить через у« обчисленi точки положення. З припущення про ви-падковий характер знаку похибок окремих джерел та про взаемну компенсащю знакiв похибок в над-лишковiй вимiрювальнiй систем^ випливае, що з великою часткою iмовiрностi iстинна точка положення споживача xr перебувае всерединi ила не-визначеностi, тобто xr <П . У випадку рiвноцiнностi джерел xr з максимальною iмовiрнiстю перебувае в центрi мас xn умовного ила невизначеность Центр мас П може бути обчислений будь-яким довшьним чисельним методом. При цьому абсолютна похибка вимiрювань складатиме Д = xr - xn , де xr - iстинна точка положення споживача. Слщ зазначити, що цей метод визначае мшцезнаходження точки, що з максимальною iмовiрнiстю вiдповiдае iстинному. Але це не гарантуе, що у випадку несприятливого зб^у випадковостей - наприклад, коли похибки певноï кшькоси джерел мають один i той самий знак - i, природно, з меншою часткою iмовiрностi, штинна
точка положення перебуватиме поза умовним илом невизначеносп, тобто xr >П .
З викладеного вище можна ощнити технiчну мож-ливiсть реалiзацiï запропонованого метода. Надлиш-ковiсть може бути створена шляхом: додавання до сузiр'я одного або юлькох додаткових супутниюв; розгортання або доповнення мережi наземних на-вiгацiйних станцiй. Найб^ьш рацiональним з точки зору економжи видаеться шлях рацiонального вико-ристання кнуючих угруповань космiчних апаратiв. А саме: рiзнi iснуючi ГНС (ГЛОНАСС, GPS, GALILEO, тощо) функщонують незалежно одна вщ одноï. Тобто, одночасно в полi зору кожного споживача, окрiм супутникiв його "власноГ' ГНС, наприклад, GPS, знаходяться один або декшька супутникiв iнших ГНС, наприклад, ГЛОНАСС, яю даним споживачем не використовуються. Якщо в кожному вимiрюваннi братимуть участь у« супутники, що перебувають в полi зору споживача, незалежно вщ '¿х приналежноси до рiзних ГНС, це створить потрiбну надлишковiсть. Природно, що для реалiзацiï такого методу необ-хщне оснащення навiгацiйного приладу споживача пристроями для одночасноï передачi та приймання радiосигналiв на рiзних частотах, таких, що застосо-вуються на рiзних ГНС. Таке може бути, наприклад, впроваджене, на наступному поколшт GPS-навiга-торiв, або ж пiдключенням додаткового модуля до кнуючих. Також необхщно вирiшити технiчнi, орга-нiзацiйнi, правовi та фiнансовi питання одночасного використання супутниюв рiзноï нацiональноï прина-лежность
Висновки з даного дослiдження та перспективи
Запропонований метод компенсацп похибок позищонування ГНС шляхом надлишковосп вимiрювань та запропонований алгоритм обчислення координат споживача шляхом обчислення центра мас тша невиз-наченостi мае дозволити компенсувати, без суттевих фшансових витрат та без надмiрного ускладнення системи, випадковi експлуатацiйнi та шструментальш похибки, якi не можуть бути усунет вiдомими методами. Напрямок подальших наукових дослiджень вбачаеться у вдосконаленш запропонованого алгоритму обчислень, зокрема при комплексуванш джерел з рiзними класами точностi.
Лiтература
1. Бойков А. В. Возможности Спутниковой системы по высокоточному определению координат объектов / Бойков А. В., Булаева
Е. А., Монахова М. А. // Геодезия и картография. - 2006. - №8. - С. 5-10.
2. Бойков А. В. О координатном обеспечении референцных станций Спутниковой системы межевания земель / Бойков А. В. //
Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка. - 2007. - №1.
3. Большаков В. Д. Теория математической, обработки геодезических измерений / Большаков В.Д., Гайдаев П. А. - М.: Недра,
1977. - 368с.
4. Генике А. А. Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии / Генике А. А., По-
бединский Г. Г. - М.: Картгеоцентр, 2004. - 355 с.
5. Beran T. High-Accuracy Point Positioning with Low-Cost GPS Receivers:How Good Can It GET? / Beran Т., Langley R., Bisnath S.
B. and Serrano L. // ION GNSS 18th Technical Meeting. - 2005. - Pp. 1524-1534.
6. Gouldsworthy S.N. High-fidelity model development for navigation warfare simulation studes / Gouldsworthy S.N., Groves P.D. //
Wells MM ION. - 2002. - Pp. 643-654.
7. Wooden W.H. Navstar Global Positioning System / Wooden, W.H. // :1985, Proceed 1st International Symposium on Precise Pos-
itioning with the Global Positioning System, Vol.1, edited by Clyde Goad, pp.403-412, U.S. Department of Commerce, Rockville, Maryland.
8. Yi Zheng. Interpolating Residual Zenith Tropospheric Delays for Improved Wide Area Differential GPS Positioning / Yi Zheng //
ION GNSS 17 th Meeting. - 2004. - Pp. 915-924.
9. Яценков В. С. Основы спутниковой навигации GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС. / Яценков В. С. - М.: Горячая линия - Телеком,
2005 - 272 с.
10. Фундаментальные проблемы теории точности: монография. / Науч ред. В. П. Булатов, И. Г. Фридлендер. — СПб: Наука, 2001. — 504 с.
11. Серапинас Б. Б. Глобальные системы позиционирования / Серапинас Б. Б. - М.: ИКФ "Каталог", 2002. — 106 с.
Стаття присвячуеться питанню роз-робки експертно-аналтичних ModyMie елек-тронног медичног картки з метою ство-рення комплексног oблiкoвo-дiагнoстичнoг системи, котра дозволила бспростити про-цес диференцювання патологш та oптимi-зувати роботу медичного персоналу
Ключoвi слова: експертт системи, елек-
трoмioграфiя, електронна медична картка □-□
Статья посвящается вопросу разработки экспертно-аналитических модулей электронной медицинской карты с целью создания комплексной учетно-диагностиче-ской системы, которая позволила бы упростить процесс дифференцировки патологий и оптимизировать работу медицинского персонала
Ключевые слова: экспертные системы, электромиография, электронная медицинская карта
□-□
Article is devoted to the problem of design of expert-analytical modules for electronic medical card technology, for creating a comprehensive accounting and diagnostic system that would allow to simplify the process of differentiation abnormalities and optimize medical staff working
Keywords: expert systems, electromyograp-hy, electronic medical card
УДК 615.47:617-089
ВИКОРИСТАННЯ ЕКСПЕРТНОТ ЕЛЕКТРОННОТ МЕДИЧНОТ КАРТКИ В НЕВРОЛОГ1ЧНИХ В1ДД1ЛЕННЯХ
Т.В. Жемчужк^на
Кандидат техычних наук, доцент* Контактний тел..: 068-608-09-72 Е-mail:zhemchuzhkina@rambler.ru Т.В. Носова Кандидат техычних наук, провщний науковий ствроб^ник, доцент* Контактний тел..: 093-030-10-76 Е-mail:yasanosova@rambler.ru В.А. Сухенький* Контактний тел.:063-628-41-57 Е-mail:sva89kolomiets@gmail.com *Кафедра бюмедичних електронних пристроТв i систем Хармвський нацюнальний ушверситет радюелектронки
пр. Ленша, 14, Хармв, 61166
Введення
Останшм часом невпинно зростае значення шфор-мацшного забезпечення рiзних медичних технологш. Саме використання сучасних шформацшних технологш стае критичним фактором розвитку рiзних сфер теоретично! та практично! дiяльностi людини, тому розробка та впровадження шформацшних технологш е одним з найб^ьш актуальних завдань [1,2].
На сьогодшшнш день бшьшшть лжувально-дь агностичних закладiв забезпечеш не лише персо-
нальними комп ютерами, а и локальними мережами (LAN).
Проте 1х зазвичай використовують для обробки текстово! документацп, ведения статистики, бухгалтерского облжу. I лише невелика частина спещаль зованих машин працюють з рiзними дiагностичними та лжувальними комплексами [3].
Медичш експертш системи дають змогу лжарю не лише перевiрити власш дiагностичнi припущення, але й «звернутися до комп'ютера за консультащею» в складних для дiагностики випадках [4].
