CC BY
18Системы управления, космическая навигация и связь
УДК 629.056.8.
Е. В. Свининых
Балтийский государственный технический университет «Военмех» имени Д. Ф. Устинова, Россия, Санкт-Петербург
РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫМ ПОТОКОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ GPS NAVSTAR В МАТЕМАТИЧЕСКОМ ПАКЕТЕ MATLAB
Рассматривается модель управления транспортным потоком на основании данных полученных со спутниковой системы навигации GPS NAVSTAR, а также проводится оценка точности позиционирования объекта. Решение задачи реализуется с использованием математического пакета MATLAB.
Спутниковая система GPS NAVSTAR разработана и поддерживается на государственном уровне США. Первоначально система была предназначена для военных целей. В 2000 г. американское правительство сделало систему GPS доступной и открытой для гражданских пользователей. Фактически это событие дало мощный импульс для развития бытовой навигационной GPS аппаратуры, снижению ее стоимости и активной ее популяризации среди обычных пользователей. На текущий момент GPS приемники разных типов активно применяются во всех областях человеческой деятельности, начиная от обычной навигации, заканчивая персональным контролем. По результатам многих исследований, использование навигационных GPS систем дает большой экономический эффект для мировой экономики и экологии - повышается безопасность движения, улучшается дорожная ситуация, уменьшается расход топлива, снижается количество вредных выбросов в атмосферу.
В действительности, на практике все выглядит несколько сложнее, чем в теории. Это объясняется влиянием на GPS измерения различного рода ошибок. Возможными источниками ошибок сигнала могут быть следующие:
- ионосфера и задержки тропосферы - спутниковый сигнал слабеет, поскольку проходит через атмосферу;
- разветвленный сигнал - это происходит, когда сигнал глобальной системы определения координат отражен от объектов типа высоких строений или поверхностей скал до того, как достигает приемника;
- ошибки часов приемника - встроенные часы приемника не столь же точны как бортовые атомные часы спутника;
- орбитальные ошибки - также известны как эфемероидные ошибки - погрешности местоположения спутника;
- количество спутников - чем больше спутников может видеть приемник, тем лучше точность.
Современная ситуация в транспортной системе неблагоприятна. Такие проблемы, как пробки
на дорогах, перегруженность одних трасс и неполное использование других, ведут к потере времени, увеличению затрат и множеству других нерешенных задач, требующих повышенного внимания. Внедрение системы GPS в городское хозяйство даст возможность отслеживать передвижение транспорта в режиме реального времени. В любое время суток можно будет определить, где находится машина в настоящий момент, с какой скоростью движется, каково отклонение от расписания, вплоть до указания нормы расхода горючего. А при возникновении аварии на линии диспетчер сможет распределить поток, для того чтобы не образовывалось скопление пассажирского транспорта. Система GPS позволит повысить безопасность пассажирских перевозок и их эффективность. Например, в случае чрезвычайного происшествия водитель с помощью «тревожной кнопки» сможет сообщить о случившемся одновременно во все службы экстренного реагирования. Спутниковый мониторинг и слежение за передвижением автомобилей и других транспортных средств помогут оптимизировать, снизить транспортные расходы.
Для оценки ситуации на дорогах, а именно определения координат объекта (автомобиля) спутниковой системой, необходимо решить следующие задачи:
- произвести анализ существующих спутниковых систем навигации (ССН) и исследовать их точность;
- разработать математическую модель для определения ССН координат объекта;
- разработать компьютерную модель для оценки точности позиционирования ССН.
Среда MATLAB и программа Simulink являются хорошими инструментами для изучения модели такого поведения. Анализ основан на так называемых теориях «следования за лидером» для транспортного потока. Модель поставленной задачи рассматривается на примере односторонней круговой дороги с одной полосой движения и с множеством автомобилей на ней. Каждый водитель замедляет движение или разгоняется, исходя из своей текущей скорости, скорости автомобиля
Решетневские чтения
впереди и расстоянием автомобиля. Но люди за рулем обладают конечным временем реакции. Другими словами, им требуется определенное время (обычно около 1 с), чтобы понять, что происходит вокруг них, и нажать педаль газа или затормозить. Стандартная теория «Следования за лидером» предполагает, что
En(t + T) = l(En-i(t) - En(t)), где t - это время, T - время реакции, En - это положение n-го автомобиля, а «коэффициент чувствительности» X может зависеть от En-1(t) - En(t) (от промежутка между автомобилями) и/или от En(t) (от скорости n-го автомобиля). Смысл этого уравнения заключается в следующем. Водитель будет склонен к замедлению движения, если его автомобиль движется быстрее, чем автомобиль
перед ним, или его автомобиль находится близко к автомобилю впереди, и наоборот, будет стремиться к увеличению скорости, если его автомобиль движется медленнее, чем автомобиль перед ним. Кроме того, водитель (особенно при интенсивном движении) может быть склонен к ускорению или замедлению, в зависимости от того, движется ли его автомобиль медленнее или быстрее, чем «разумная» скорость для данной дороги (часто, но не всегда, эта скорость равна указанной предельной скорости). Так как дорога является круговой, то в этом уравнении E0 воспринимается как En, где N является общим количеством автомобилей. Для упрощения модели «коэффициент чувствительности» X является (положительной) постоянной величиной.
E. V. Svininyh
The Baltic State Technical University «Voenmech» D. F. Ustinova's name, Russia, Saint Petersburg
MANAGEMENT MODEL REALIZATION BY THE TRANSPORT STREAM WITH USE GPS NAVSTAR IN MATHEMATICAL PACKAGE MATLAB
The management model by a transport stream on the basis of the data received with satellite system of navigation GPS NAVSTAR is considered, and also the estimation of accuracy of positioning of object is spent. The problem decision is realised with use of mathematical package MATLAB.
© CBHHHHMX E. B., 2009
УДК 621.3:34
А. С. Сидоров, Е. А. Мизрах
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИМИТАТОРА СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ С КАСКАДНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ НЕПРЕРЫВНОГО И ИМПУЛЬСНОГО УСИЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ
Представлены результаты экспериментального исследования характеристик имитатора солнечных батарей с каскадным включением непрерывного и импульсного усилителей мощности.
Для качественных испытаний и отработки энергопреобразующей аппаратуры космического аппарата имитатор солнечной батареи (ИСБ) должен с требуемой точностью воспроизводить статические (вольт-амперная характеристика), динамические (адмитанс) и временные (переходные процессы) характеристики солнечной батареи (СБ).
Согласно работе [1] одной из перспективных структур имитатора, позволяющей добиться воспроизведения статических, динамических и временных характеристик СБ при оптимальных мас-согабаритных характеристиках, является структура с каскадным включением непрерывного (НУМ) и импульсного (ИУМ) усилителей мощно-
сти. В работе [1] проводилось компьютерное моделирование имитатора, построенного по данной структуре, в пакете М1сгоСЛР 7.1.
Целью данной работы является сравнение практических результатов, полученных в ходе экспериментальной отработки имитатора, и результатов моделирования.
ИСБ имеет два канала, воспроизводящие вольт-амерные характеристики (ВАХ) с параметрами ТкЗ = 2 - 25 А, Uxx = 20 - 80 В, адмитанс с емкостной составляющей C = 2 мкФ и последовательным сопротивлением гП = 0,1 Ом.
Экспериментальные данные по вольт-амперным характеристикам и адмитансным час-
