<<
>>

2.1.2 Анализ эффективности использования алгоритма сглаживания в стандартной схеме НБО

Как уже отмечалось ранее, при функционировании бортового комплекса управления КАДЗЗ различные бортовые системы используют навигационные измерения, поступающие для вычисления оценок ПДЦМ из системы спутниковой навигации (ССН) в разные моменты времени с использованием алгоритма прогнозирования.

в результате работы навигационного алгоритма (раздел 2.1.1) отыскивается навигационная оценка, точность которой на момент ее определения и в прогнозе на удаленный момент времени существенно зависит от различных факторов. Ниже перечисляются основные из них с кратким пояснением и сопоставлением им соответствующих параметров в структуре навигационного алгоритма (раздел 2.1.1).

Точность навигационных решений, поступающих из НП, задается ковариационными матрицами ошибок Kqj навигационных измерений q®. в алгоритме сглаживания матрица ошибок считается диагональной Kqj = D^.

Схема навигационных измерений определяется числом N навигационных измерений q®, j=l,..., N и их расположением вдоль орбиты. Схема навигационных измерений влияет на матрицу баллистических производных Но, которая определяет погрешность оценки ?|н

Ошибки модели движения для НКА влияют на точность прогнозирования. Основными параметрами модели движения, влияющими на точность прогнозирования или обратного пересчета, является используемая модель гравитационного поля (параметр р) и погрешности атмосферы Земли (параметр Se).

Для исследования точности навигационной оценки qN моделировалась работа навигационного алгоритма в БКУ КАДЗЗ типовой орбиты низковысотного КА с высотой перигея 1г=250 км , апогея Н=350 км и наклонением i - 67°. Для этой орбиты моделировались векторы навигационных измерений, поступающие от НП, соответствующие характеристикам стандартной аппаратуры спутниковой навигации, в предположении полностью развернутой орбитальной группировки СРНС. При этом принимались среднеквадратические отклонения по координатам 15 м и по скоростям 0,15 м/с (т.е. uXi =arj =crZj = 15 л<,

aVx] = aVy} = avy = 0,15-^/ ). Предполагалось отсутствие корреляций между компонентами

навигационных векторов. Модель движения КА описана в разделе 1.3.1. Баллистический коэффициент (Sg) в данной модели принимался равным Збном= 0,03 (м3/кг*с2). Ошибка

модели атмосферы задавалась ошибкой баллистического коэффициента в долях от номинального значения ASg = к-Збном) где кЮ, 1+0,3, Ошибки гравитационного поля Земли моделировались с учетом разного количества используемых гармоник (4, 8, 16 гармоник) в разложении геопотенциала при формировании навигационных измерений и в алгоритме вычисления навигационной оценки. Рассматривались следующие схемы:

пять векторов навигационных измерений с интервалом измерений 2 минуты;

десять векторов навигационных измерений с интервалом измерений 2 минуты;

пять векторов навигационных измерений с интервалом измерений 20 минут.

Для анализа влияния точности навигационных измерений на точность оценки в

F , v1

I Т -1

момент определения tN можно использовать матрицу ошибок оценки RJ = HO(D^) Нф "

которая вычисляется в навигационном алгоритме. На диагонали матрицы RJ стоят дисперсии ошибок параметров вектора навигационной оценки .

Для анализа изменения точности навигационной информации при прогнозировании оценки с использованием оператора прогнозирования ^p{t*,qN, S5) на выбранный момент времени t можно использовать известные матричные выражения статистической динамики. Ковариационная матрица ошибок спрогнозированной навигационной оценки q(t*) = -Јp(t*,qN, Sg) вычисляется с помощью ковариационной матрицы ошибок оценки d|N.

K4(t*) = Фгы Rj (Фгы )т , (2.4)

где Фпн - матрица баллистических производных параметров вектора q(t*) по параметрам вектора q(tN).

На диагонали матрицы Kq(t") стоят квадраты дисперсий

Матрицы ошибок RI и КЧ{Г) определяют ошибки навигационного вектора на момент времени tN и вектора

q(t*)=^(t*,^N, SQ) на момент времени t*, обусловленные ошибками навигационных измерений.

При отсутствии ошибок модели диагональные элементы матрицы Kq(t*) (см. (2.4)) определяют точность определения параметров навигационного вектора

На рисунках 2.1, 2.2, 2.3 приведены изменения среднеквадратических отклонений в ГСК для указанных в начале раздела трех вариантов схем навигационных измерений при изменении величины времени прогноза t до восьми витков полета.

Изменение величин среднеквадратических отклонений ошибок параметров прогнозируемого вектора в зависимости от величины интервала прогноза до Г происходит по закону, близкому к периодическому, с возрастанием по амплитуде в зависимости от интервала прогноза.

Ошибки навигации в прогнозе в существенной мере зависят не только от ошибок измерений, как это было показано выше. При использовании в структуре НБО алгоритмов прогнозирования с моделями движения 5p(t*,qM,Sg) с неточными параметрами существенно возрастает ошибка навигации, как для оценки на момент времени In, так и навигационного вектора , Sg) на момент времени t* . Доля ее влияния для некоторых

классов орбит функционирования КАДЗЗ существенна.

Оценим влияние ошибки модели движения и схемы навигационных измерений на точность навигационной оценки, вычисляемой навигационным алгоритмом сглаживания на момент времени t^.

Приведем результаты моделирования алгоритма получения навигационной оценки для рассматриваемой орбиты. При этом ошибки навигационных измерений полагались равными

нулю (т.е. AXJ =ARJ =ошибки параметров навигационных измерений на момент последнего измерения tN в ОСК для различных вариантов ошибок модели движения и схем навигационных измерений. При моделировании истинные вектора навигациоштых измерений q® рассчитывались с нулевой ошибкой ДЭе =0 при SCMCU =0.03 м3/кг-с2 и 16-тью гармониками в разложении геопотенциала. Ошибки вычислялись в виде отклонения в ОСК от истинного вектора навигационной оценки , вычисленного алгоритмом сглаживания с различными ошибками модели (ASg = h Збном. А=0,1; 0,2 ;0,3 с использованием количества гармоник 4 и 8 штук).

Анализ ошибок приведенных в таблице 2.1, показывает, что ошибки навигационной оценки f|N алгоритма сглаживания меньше или того же порядка, как и ошибки навигационных векторов, полученных из НП.

Исследуем влияние ошибок модели движения на точность навигационных векторов q(t) = 5p{t*Aj, Sg) при интервале изменения t* до 16-ти витков.

На рисунках 2.4,2.5,2.6, 2.7,2.8 показаны графики роста ошибок в ОСК в прогнозе для 5-ти отмеченных вариантов во втором столбце таблицы 2.1. Анализ графиков изображенных на рисунках 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2,6, 2.7, 2.8, позволяет сделать вывод, что ошибки (в первую очередь, по т и г) навигационного вектора при его прогнозировании, обусловленные погрешностями модели движения, существенно выше (почти на порядок) ошибок, обусловленных точностью навигационных решений, поступающих из НП. Таблица 2.1 вариант схемы навигационных измерений, количество векторов с интервалом в минутах вариант ошибок модели движения Ошибки навигационного вектора в ОСК м, м/с Лг, м Ат, м Дп,

м AVr,

м/с AV"

м/с AVn,

м/с 5 векторов через 2 минуты ASQ=0,I ЭБНОМ 0.01 0.017 0.006 0.003 0.009 0.001 ДЗБ=0,2 ЗБН0М 0.014 0.033 0.006 0.006 0.0018 0.001 ASQ=0,3 SQHOM 0.018 0.051 0.006 0.009 0.0027 0.001 4 гармоники 2.18 3.51 1.54 1.6 0.08 0.3 8 гармоник 0.05 0.87 0.15 0.37 0.09 0.19 10 векторов через 2 минуты ДЭБ-0,1 S6MM 0.07 0.07 0.0 0.02 0.02 0.0 AS&-0,2 SQHOM 0.13 0.17 0.0 0.04 0.04 0.0 ASQ=0,3 SEW 0.19 0.26 0.0 0.06 0.07 0.0 4 гармоники 3.7 4.1 7.1 1.7 0.2 1.5 8 гармоник 0.8 0.9 3.8 0.2 0.09 0.03 5 векторов через 20 минут SBHOM 0.7 1.1 0.003 0.03 0.1 0.0 ASQ-0,2 SQHOM 1.5 2.4 0.004 0.06 0.3 0.0 Д8б-0,3 SSHOM 2.3 3.2 0.002 0.09 0.4 0.0 4 гармоники 3.6 3.0 9.6 4.1 1.5 3.1 8 гармоник 2.4 б.З 2.4 0.72 0.77 1.5

Рисунок 2.1 - Рост СКО оиибок навигационной оценки по координатам х, у, z

в зависимости от прогноза в витках вдоль орбиты (схема: 5 изм. через 2 мин) ~х~ °Y

СП

ю 0.8 <7x,cty, az> км

0,7

0,5

0,4

0,2

витки

0,6

0,3

0,1

0 12 3 4 5

-х- <7V

Рисунок 2.2 - Рост СКО оиибок навигационной оценки по координатам х, у, z в зависимости от прогноза в витках вдоль орбиты (схема: 10 изм. через 2 мин) U)

' вИТКИ

0 1 2 3 4 5

-х-

Рисунок 2.3 - Рост СКО оимбок навигационной оценки по координатам х, у, z в зависимости от прогноза в витках вдоль орбиты (схема: 5 изм. через 20 мин) Ut

витки

Рисунок 2.4 - Ростоиибок по направлениям г, г в ОСК при очибке 5б равной 10% в зависим оста от прогноза в витках вдоль орбиты

Рисунок 2,5 - Росто[шбок по направлениям г, г в ОСК при ошибке Дйб равной 20% в зависимости от прогноза в витках вдоль орбиты

t^i

витки

6

8

10

11

12

13

14

15

Рисунок 2.6 - Рост ошибок по направлениям г, т в ОСК при ошибке AS6 равной 30% в зависимости от прогноза в витках вдоль орбиты

16

Аг

-х- Дт

11 т 10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Рисунок 2.7 - Рост ошибок по г, г в ОСК в зависимости от прогноза в витках вдоль орбиты при использовании модели геопотенциала с 4-мя гармониками

(л 00


РИСУНОК 2.8 - РОСТ ОШИБОК ПО Г, Х, П в ОСК в ЗАвИСИМОСТИ ОТ ПРОГНОЗА в вИТКАХ вДОЛЬ ОРБИТЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОвАНИИ МОДЕЛИ ГЕОПОТЕНЦИАЛА С 8-МЬЮ ГАРМОНИКАМИ

<< | >>
Источник: Боровков Владимир Алексеевич. Алгоритм спутниковой радионавигации низковысотного космического аппарата при перерывах в поступлении измерений: Дис. ... канд. техн. наук : 05.07.09 ,-М.: РГБ, 2006. 2006

Еще по теме 2.1.2 Анализ эффективности использования алгоритма сглаживания в стандартной схеме НБО:

  1. Эффективность использования ресурсов
  2. 2.3. Разработка методики оценки характеристик достоверности прн использовании алгоритмов диагностирования с учетом методической составляющей погрешности, погрешности измерения н дополнительной погрешности.
  3. Предметом настоящей диссертации является анализ эффективности СЗИ сайтов…
  4. Проведение подобных исследований обусловлено, наряду с анализом ряда других вопросов, необходимостью обеспечить сохранность информационных ресурсов, а также нарастанием угроз национальной безопасности РФ в информационной сфере за счет получения несанкционированного доступа к информационным ресурсам и нарушения нормального функционирования информационных и телекоммуникационных систем [58]. В связи с этим анализ эффективности СЗИ сайтов органов власти, становится обязательным этапом создания лю
  5. ГЛАвА 2 АЛГОРИТМЫ СГЛАЖИвАНИЯ НАвИГАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ И ИХ ИСПОЛЬЗОвАНИЕ ПРИ ПОТЕРЕ ЦЕЛОСТНОСТИ НАвИГАЦИОННОГО ПОЛЯ
  6. в ГЛАвЕ АНАЛИЗИРУЮТСЯ РАЗЛИЧНЫЕ вАРИАНТЫ ИСПОЛЬЗОвАНИЯ ТИПОвОГО АЛГОРИТМА СГЛАЖИвАНИЯ НАвИГАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ, ПОСТУПАЮЩИХ ОТ ПРИЕМНИКА СПУТНИКОвОЙ РАДИОНАвИГАЦИИ, ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОЦЕНОК ПАРАМЕТРОв ДвИЖЕНИЯ НИЗКОвЫСОТНОГО КА НА УЧАСТКАХ ОРБИТЫ, ГДЕ НАвИГАЦИОННОЕ ПОЛЕ СРНС ОТСУТСТвУЕТ. ПОКАЗАНО, ЧТО ЕСЛИ ЦЕЛЕвАЯ ФУНКЦИЯ АЛГОРИТМА ЗАПИСЫвАЕТСЯ ДЛЯ МОМЕНТОв вРЕМЕНИ, УДАЛЕННЫХ ОТ МОМЕНТА вРЕМЕНИ ПОСТУПЛЕНИЯ ПОСЛЕДНЕГО ИЗМЕРЕНИЯ, ТО ПОЛУЧАЕМЫЕ РЕШЕНИЯ ОБЛАДАЮТ СвОЙСТвОМ НЕУСТОЙЧИвОСТИ.
  7. 2.1 АЛГОРИТМ СГЛАЖИвАНИЯ НАвИГАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ И ОЦЕНКА ЕГО ЭФФЕКТИвНОСТИ ПРИ СТАНДАРТНОЙ СХЕМЕ НБО
  8. 2.1.2 Анализ эффективности использования алгоритма сглаживания в стандартной схеме НБО
  9. 2.2.2 Сравнительный статистический анализ алгоритмов сглаживания
  10. 3.5.2 Исследование эффективности регуляризирующего алгоритма при ошибках баллистического коэффициента
  11. 5.3.2. Анализ результатов работы алгоритма с реалъншли изображениями
  12. Оценка экономической эффективности использования нововведений.
  13. 8.2 Оптимизация состава кормовой добавки и эффективность использования концентрата лактулозы в животноводстве  
  14. Методы оценки и инструментарий финансового анализа эффективности управления финансами
  15. 8.3. Расчет и оценка показателей эффективности использования основных средств
  16. Анализ эффективности использования производственного потенциала предприятия
  17. + 12. анализ эффективности использования трудовых ресурсов организации
  18. + 24. анализ показателей эффективного использования основных фондов в организации
  19. + 28. анализ показателей эффективного использования материальных ресурсов в организации
  20. Составляющие экономической эффективности использования систем и установок энергетики возобновляемых источников энерги