Автономное определение параметров движения околоземного космического аппарата по измерениям спутниковых навигационных систем

• Автор: Тучин, Денис Андреевич
• Шифр специальности: 01.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

Глава 1. Алгоритмы определения служебных параметров приемника по измерениям псевдоскорости и псевдодальности
1.1. Назначение, состав и общая характеристика систем спутниковой навигации
1.2. Принципы функционирования
1.3. Бортовая навигационная система
1.4. Схема обработки сигналов для космического пользователя
1.5. Вычисление вектора состояния НКА GPS по эфемеридным данным
1.6. Измерения псевдоскорости и псевдодальности. Служебные параметры
1.7. Алгоритм определения служебных параметров приемника
1.8. Результаты определения служебных параметров приемника
1.9. Статистическая оценка точности определения вектора состояния
Глава 2. Статистические модели служебных параметров. Источники ошибок измерений. Статистические модели ошибок измерений
2.1. Статистические модели поведения служебных параметров
2.2. Источники ошибок измерений. Эфемеридная ошибка
2.3. Ионосферная задержка
2.4. Тропосферная задержка
2.5. Статистическая модель ошибок измерений псевдодальности
2.6. Проверка модели
Глава 3. Моделирование измерений. Ионосферная составляющая измерений на борту КА
3.1. Моделирование измерений
3.2. Ионосферная составляющая измерений псевдодальности околоземных космических аппаратов
3.3. Построение реконструкции ионосферы
3.4. Определение задержки сигнала НКА-КА в ионосфере
3.5. Ионосферная ошибка измерений бортового приемника КА Champ
3.6. Формирование весовых коэффициентов измерений псевдодальности
Глава 4. Алгоритмы определения
4.1. Модель измерений. Измерение псевдоскорости
4.2. Разностное измерение псевдоскорости
4.3. Приращение измерения псевдоскорости
4.4. Измерение псевдодальности
4.5. Разностное измерение псевдодальности
4.6. Приращения измерения псевдодальности
4.7. Модель динамической системы
4.8. Функционал оценки
4.9. Алгоритм оценки вектора состояния КА
4.10. Контроль качества измерений
4.11. Исследования точности определения параметров движения КА по измерениям псевдоскорости и псевд о дальности. Основные модели
4.12. Низкая околокруговая орбита
4.13. Эксцентричная орбита
4.14. Геостационарная орбита
4.15. Результаты численного моделирования
Заключение
Литература
Работа посвящена разработке методов и алгоритмов автономного определения параметров движения околоземного космического аппарата (КА) по измерениям систем спутниковой навигации.
Навигация является основой для управления КА. В последнее время актуальными стали задачи создания бортовых навигационных систем. Она является основой для управления космическим экспериментом на борту КА, является неотъемлемой частью интерпретации результатов этих экспериментов. Это связано с тем, что при большом положительном опыте обеспечения навигации КА сетью наземных станций траекторных измерений, имеются сложности в применении этой сети. Сеть наземных станций России размещена на ограниченной территории и не может обеспечить проведение измерений в любой точке орбиты. Поддержание, развитие и эксплуатация наземного сегмента управления КА составляют значительную часть стоимости космических проектов. Использование космических систем спутниковой навигации, ориентированных на наземного пользователя открывает широкие возможности построения бортовых систем навигации КА. Это определяет актуальность задачи разработки надежных методов построения бортовых навигационных алгоритмов для широкого класса космических аппаратов, включая низкие околокруговые, эксцентричные и геостационарные. Автономная навигационная система позволяет повысить точность и оперативность по сравнению с наземным сегментом управления и сократить затраты на баллистико-навигационное обеспечение полета КА.
Научная новизна работы состоит в предложенных методах и алгоритмах определения орбиты КА, использующих законы динамики движения непосредственно при обработке первичных измерений псевдоскорости и псевдодальности.
Основная сложность при решении навигационной задачи по первичным измерениям псевдоскорости и псевдодальности состоит в том, что наряду с

2.5. Статистическая модель ошибок измерений псевдодальности
Перепишем соотношение (1.2) в виде:
d, = -(t-Дг)1 + Ду-Д/,- • с + ДDUOHi + ДDmP°ni -R,{t) + PR30Ha ■. (2.4)
Определенные таким образом невязки 4,- будем интерпретировать как аппаратные ошибки измерения псевдодальности. Для определения невязок уточнялись два параметра: неизвестная фаза д ср генерации С/А
последовательности и точность времени регистрации сигнала Дг. Вектор положения наблюдателя являлся априорно известным. Для более точного определения невязок использовались эталонные эфемериды и значения ухода часов НК А, тем самым была устранена ошибка эфемеридного и частотновременного обеспечения.
В таблице 2.5. представлены статистические характеристики невязок с нулевым средним модели измерений псевдодальности на С/А коде на интервале 17 дней. Для каждой станции в таблице отражены минимальное, максимальное, среднее значения невязки, а также СКО и процент невязок, которые лежат внутри трех СКО. В последней строке показаны статистические характеристики для месячной базы обработанных измерений. Ошибки измерения псевдодальности не имеют систематики (среднее 0), приемники ASHTECH Z-X113 (bahr) и АОА SNR-12 ACT (usno) имеют ошибку измерения порядка 2 м, что в два с лишним раза лучше, чем у приемника TRIMBLE 4000 SSI.