Определение ориентации неподвижного объекта с помощью спутниковых радионавигационных систем




Скачать 52.54 Kb.
Название Определение ориентации неподвижного объекта с помощью спутниковых радионавигационных систем
Дата публикации 20.05.2014
Размер 52.54 Kb.
Тип Документы
literature-edu.ru > Журналистика > Документы
УДК 519.688
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРИЕНТАЦИИ НЕПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА
С ПОМОЩЬЮ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Д.Е. Кочкин
В статье рассматривается постановка задачи определения ориентации. Описана модель, используемая для решения задачи. Приведен алгоритм определения ориентации неподвижной платформы на основе фазовых измерений двух спутниковых навигационных приемников.
Ключевые слова: глобальные навигационные системы


Одной из важных задач для безопасности и обороноспособности страны является радиоконтроль. Часто в задачах радиоконтроля применяются пеленги. Для определения пеленга относительно направления на север необходимо знать ориентацию антенны. Для двигающихся объектов решить эту задачу позволяют спутниковые навигационные приемники типа ГЛОНАСС или GPS. При этом определение ориентации основано на определении доплеровского смещения частоты несущей и работает только при движении объекта. Кроме того, этот метод на самом деле определяет не ориентацию объекта, а направление его движения, что не дает достоверных результатов в ситуации, когда скорость движения мала.

В данной статье рассмотрен метод, позволяющий определить ориентацию для полностью неподвижной платформы с помощью двух навигационных приемников.

Метод основан на следующей модели вторых фазовых измерений, подробно описанной в [1]:

(1)

где

  • — вторые разности фазовых измерений.

  • — вторые разности направлений на спутники.

  • — вектор базовой линии.

  • — вторые разности неоднозначностей фазовых измерений.

  • — вторые разности погрешностей фазовых измерений.

Помимо уравнений (1) для случая неподвижного объекта можно использовать следующие уравнения:

(2)

При решении задачи определения ориентации по измерениям (1), произведенным в некоторый момент времени, имеются n+1 неизвестных (n−1 целочисленная неоднозначность, угол возвышения и азимут) при n−1 измерениях. Помимо этого используется накопление данных за некоторый промежуток времени, что позволяет использовать информацию о скорости измерения вторых разностей.

Учитывая малую скорость изменения вторых разностей фазовых измерений (в пределах 0.002-0.003/сек) сравнительно с погрешностями измерения вторых разностей (0.01-0.02/с), накопление данных проводят на достаточно длительных интервалах: от нескольких десятков секунд в хороших условиях приема до единиц минут.

При реализации алгоритма использовался следующий принцип: накопленные за интервал времени измерения вторых разностей конвертируются в пару измерений: усредненное измерение и скорость изменения вторых разностей.

При использовании такого подхода в зависимости от конфигурации спутников и окружения (прежде всего наличия препятствий, генерирующих отраженный сигнал), время определения может составлять от десятков секунд до нескольких минут, причем возможно появление ложных решений и при интервалах в несколько минут. Для компенсации этого явления в алгоритме используются эвристические оценки достоверности получаемого решения.

Собственно алгоритм состоит из следующих частей:

  1. Линейная аппроксимация измерений вторых разностей.

Аппроксимация применяется при условии, что на интервале имеется не менее 75% измерений и предназначена для преобразования совокупности вторых разностей фазовых измерений по каналу в одно усредненное измерение, отнесенное к некоторому моменту времени (середина интервала наблюдения) и одно измерение скорости изменения второй разности, отнесенное на тот же момент времени.

Алгоритм основан на линейной аппроксимации измерений по методу наименьших квадратов на небольших интервалах времени [2].

  1. Вычисление решения при условии фиксированных неоднозначностей.

Предполагается, что нам известны целочисленные неоднозначности в уравнениях (1). Тогда система уравнений (1) и (2) переопределена, и мы можем их разрешить для неизвестных и — азимута и угла места направления из одной антенны на другую. Система решается методом наименьших квадратов с весами измерений, полученными при построении линейной аппроксимации. Качество полученного решения определяется по невязке правой части. Учитывая нелинейность задачи, решение получается с помощью итерационного процесса.

  1. Вычисление решения при неизвестных целочисленных неоднозначностях.

Решение при неизвестных целочисленных неоднозначностях реализуется перебором по множеству допустимых значений угла места и азимута с шагом в 2 градуса

После выбора начального приближения базового вектора, мы фиксируем значение неоднозначностей (выбрав ближайшие целочисленные значения), после чего применяем эвристические оценки, описанные далее.

  1. Эвристические оценки достоверности решения.

Критерии оптимизированы с целью недопущения ложных определений. Скорость определения имеет меньший приоритет. При решении основной задачи используется следующий подход: проводятся независимые определения углов на 30-ти секундных интервалах. Первым 5 минимумам присваиваются веса 5,4,3,2,1. При появлении дополнительного окна веса повторяющихся минимумов складываются, значения минимумов усредняются, определяется совокупная (по полному интервалу) невязка на минимумах, совокупные веса всех минимумов уменьшаются на единицу. Полученные данные служат для алгоритма оценки достоверности решения.

Критерии оценки решения как достоверного:

Обязательное условие: вес минимума больше 20 или интервал наблюдения больше 120 с.

Дополнительные условия (любое из них):

  • Отношение весов первого и второго минимума больше 1,5 и, одновременно, отношение невязок второго и первого минимума больше 1,5.

  • Отношение весов первого и второго минимума больше 2 и, одновременно, отношение невязок второго и первого минимума больше 1,25.

  • Отношение весов первого и второго минимума больше 1,25 и, одновременно, отношение невязок второго и первого минимума больше 2.

  • Интервал наблюдения больше 300 и одновременно выполнено одно из условий: а) отношение весов первого и второго минимума больше 1,25 и, одновременно, отношение невязок второго и первого минимума больше 1,5; б) отношение весов первого и второго минимума больше 1,5 и, одновременно, отношение невязок второго и первого минимума больше 1,25.

Анализ результатов работы алгоритма на экспериментальных данных показал, что в неблагоприятных условиях минимум на точном значении появляется только после 8 минут наблюдений. Достоверно отличить его от ложных минимумов можно только после 10-11 минут наблюдения.

Литература


  1. Кочкин Д.Е. Универсальная модель задач с фазовыми измерениями для системы ГЛОНАСС и GPS. // Кибернетика и высокие технологии XXI века. Труды IX международной научно-технической конференции. Т.2. — Воронеж: ВГУ. — 2008. — С. 747-751.

  2. Кочкин Д.Е. Применение спутниковых навигационных систем для определения ориентации неподвижной платформы. / Д.Е. Кочкин // Системные проблемы надежности, качества, информационно-телекоммуникационных и электронных технологий в управлении инновационными проектами (Инноватика-2008). Материалы Международной конференции и Российской научной школы. — М.: Энергоатомиздат, 2008. — Ч. 4, Т. 2. — C. 31-34.



Воронежский государственный университет
DETERMINATION OF STATIONARY OBJECT ORIENTATION
USING GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEMS

D.E. Kochkin
The article considers orientation determination problem. The model used for problem solution is described. The algorithm for orientation determination for stationary object based on phase measurements of two satellite navigation receivers is stated.
Key words: global navigation systems



Кочкин Дмитрий Евгеньевич — ВГУ, аспирант, тел. (4732) 31-92-93, e-mail: kochkin.dmitry@gmail.com


Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Определение ориентации неподвижного объекта с помощью спутниковых радионавигационных систем icon Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Характеристика объекта исследования в динамике (за последние 2-3 года) и особенностей функционирования объекта
Определение ориентации неподвижного объекта с помощью спутниковых радионавигационных систем icon Руководство по созданию и реконструкции городских геодезических сетей...
Цель работы: Освоить методы спутниковой технологии развития съёмочного обоснования для получения координат и высот местности (планово-высотных...
Определение ориентации неподвижного объекта с помощью спутниковых радионавигационных систем icon Практическое пособие. Оглавление А. Личные мотивы выдачи информации....
Определение людей, которым с точки зрения объекта предельно нежелательно знать чернящие его данные. 82
Определение ориентации неподвижного объекта с помощью спутниковых радионавигационных систем icon Дипломного проекта «Дизайн-концепция спортивно оздоровительного центра»...
Стилистическая и художественно-композиционная проработка проектируемого объекта, объемно-пространственного 23
Определение ориентации неподвижного объекта с помощью спутниковых радионавигационных систем icon Курсовая работа по аналитической химии
Определение окислителей с помощью молибденокремневой и молибдофосфорной гетерополикислот иммобилизованных на различных носителях
Определение ориентации неподвижного объекта с помощью спутниковых радионавигационных систем icon При проектировании систем стабилизации и управления летательных аппаратов...
Ла как объекта управления. Имеется обширная отечественная и зарубежная литература, посвященная построению математической модели динамики...
Определение ориентации неподвижного объекта с помощью спутниковых радионавигационных систем icon Ю. А. Урманцев общая теория систем: состояние
Вывод и определение понятия «система объектов одного и того же рода». Закон системности. Алгоритм построения системы объектов данного...
Определение ориентации неподвижного объекта с помощью спутниковых радионавигационных систем icon Организации-разработчика
Программа Power Point является лидером среди систем для создания презентаций. С ее помощью текстовая и числовая информация легко...
Определение ориентации неподвижного объекта с помощью спутниковых радионавигационных систем icon Лекция №1. Введение
Овладение методологией экспертных систем помогает принять решение в самых сложных и уникальных ситуациях. Чтобы уметь использовать...
Определение ориентации неподвижного объекта с помощью спутниковых радионавигационных систем icon Книга В. Т. Лободина, руководителя школы духовного и физического развития «Единство»
Читатель научится диаг­ностировать себя с помощью рисуночных тестов, с помощью маятника, а также руководствуясь древнетибетскими...
Литература


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
literature-edu.ru
Поиск на сайте

Главная страница  Литература  Доклады  Рефераты  Курсовая работа  Лекции