Методы оценивания сигналов навигационных систем на основе многоальтернативного и неполного стохастического описания

• Автор: Кошаев, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 242 с. : ил.

Введение

Глава 1. ОЦЕНИВАНИЕ СИГНАЛОВ при наличии дискретно РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ПОМЕХ ИЗМЕРЕНИЙ

1.1. Обзор существующих методов оценивания сигналов по измерениям с дискретно распределенными помехами

1.2. Постановка и принципы решения задачи.

1.3. Рациональная организация отбора возможных значений дискретных

1 А. Определение относительных координат по фазовым измерениям

спутниковых систем.

1.5. Определение углов ориентации по фазовым измерениям спутниковых

систем и данным микромеханического гироскопа

Основные результаты первой главы

Глава 2. МНОГОАЛЬТЕРНАТИВНЫЙ метод обнаружения и ОЦЕНИВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ НАРУШЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ РАСШИРЕННОГО ФИЛЬТРА КАЛМАНА.
2.1. Обзор классических многоальтернативных методов и пути снижения их трудоемкости
2.2. Локализация и оценивание постоянно действующих нарушений.
2.3. Экономичная процедура пересчета результатов расширенного фильтра Калмана для получения многоальтернативного решения
2.4. Обнаружение, локализация и оценивание нарушений с учетом возможности их возникновения и самоустранения.
2.5. Исследование эффективности использования метода для обнаружения и оценивания нарушений в навигационном комплексе из двух инерциальных систем.
Основные результаты второй главы.
Глава 3. МЕТОД ОБНАРУЖЕНИЯ И ОЦЕНИВАНИЯ АНОМАЛЬНЫХ
ОШИБОК ИЗМЕРЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИХ
МНОГОАЛЬТЕРНАТИВНЫХ ЛОКАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ
3.1. Обзор методов обнаружение нарушений без использования стохастических моделей.
3.2. Постановка задачи обнаружения и оценивания аномальных ошибок
3.3. Полиномиальная модель для описания аномальной ошибки
3.4. Решение на основе параллельно работающих банков фильтров Калмана
3.5. Исследование эффективности метода на примере навигационного комплекса из трех инерциальных систем.
Основные результаты третьей главы.
Глава 4. МЕТОД ОЦЕНИВАНИЯ СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ КУСОЧНОПОЛИНОМИАЛЬНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ С УЧЕТОМ ОГРАНИЧЕНИЙ И
НЕПРЕРЫВНОЙ ДИФФЕРЕНЦИРУЕМОСТИ
4.1. Обзор существующих методов оценивания нестохастических сигналов
4.2. Постановка задачи оценивания сигнала в условиях неполного стохастического описания
4.3. Двухэтапная схема оценивания.
4.4. Определение области значений коэффициентов кусочнополиномиального представления сигнала для одного интервала
4.5. Определение и доказательство выпуклости области значений полиномиальных коэффициентов для неограниченного числа интервалов
Основные результаты четвертой главы
Глава 5. анализ точности оценивания сигналов при
ИСПОЛЬЗОВАНИИ КУСОЧНОПОЛИНОМИАЛЬНОЙ модели с
СОБЛЮДЕНИЕМ ОГРАНИЧЕНИЙ И НЕПРЕРЫВНОЙ
ДИФФЕРЕНЦИРУЕМОСТИ.
5.1. Анализ априорного распределения значений кусочнополиномиальной функции с учетом ограничений и непрерывной дифференцируемости
5.2. Определение среднеквадратических ошибок оценивания кусочнополиномиальной функции с применением метода сеток
5.3. Процедура отбора узлов сетки значений полиномиальных коэффициентов при вычислении среднеквадратических ошибок оценивания
5.4. Скользящая схема учета ограничений при вычислении среднеквадратических ошибок оценивания.
5.5. Примеры использования кусочнополиномиальных моделей с учетом ограничений и непрерывной дифференцируемости.
Основные результаты пятой главы
Заключение.
Приложение.
Литература


В качестве дополнительного источника информации, позволяющего сократить перебор целого числа периодов, может таюке использоваться модель углового движения объекта 4. Наиболее реальное приложение такого, по существу, неинвариантного подхода, это определение ориентации космического аппарата. Практические примеры решения такой задачи и были рассмотрены в 4. Собственно расчет углов ориентации по фазовым измерениям после исключения их неоднозначности представляет собой самостоятельную и нетривиальную подзадачу 1, 4, 5, 3, . Обзор методов ее решения можно найти в . Однако в случае одной антенной базы, который рассматривается в приводимых ниже примерах, эта подзадача достаточно проста и не требует специального анализа. Нельзя не отметить, что почти все указанные выше методы были предложены еще в х годах. Тем не менее, они составляют основу большинства современных версий бортовых алгоритмов, исключения неоднозначности. Большое внимание в настоящее время уделяется вопросу совместной обработки фазовых измерений и данных от получающих все большее распространение недорогих инерциальных модулей на базе волоконнооптических и микромеханических гироскопов , 9. Отметим несколько работ последних лет, посвященных обработке фазовых измерений ГНСС. Так в 2 рассматривается автомобильная интегрированная навигационная система, включающая помимо двухчастотного СР8приемника еще бесплатформенную ИНС и одометр. Комплектирован ие данных всех устройств осуществляется на уровне исходных измерений фазы и кода от подвижного приемника и дифференциальных поправок базового приемника, т. ИНС и одометра здесь непосредственно используются для исключения неоднозначности после перерывов в приеме сигналов, при появлении в обработке данных нового спутника и просто для повышения надежности фазовых решений. В 5 предлагается метод исключения неоднозначности фазовых измерений ГНССинтерферометра, в котором при отборе возможных значений целого числа периодов учитываются ограничения на возможные углы между антенной базой и направлениями на спутники. Работа 6 посвящена задаче определения ориентации по фазовым измерениям от псевдоспутников. Здесь используется четырехантенная интерферометрическая система совместно с гироскопическими датчиками. Главная особенность этой задачи заключается в необходимости учета криволинейности фронта распространения сигналов изза малости расстояния между антеннами и псевдоспутниками. В 9 описывается алгоритм сильносвязанной системы ориентации на основе трехантенного одночастотного интерферометра и инерциального модуля на микромеханических чувствительных элементах, предназначенной для беспилотного летательного аппарата. Представляет интерес предложенный в и апробированный в 1 метод исключения неоднозначности фазовых измерений ГНССинтерферометра, который основан на использовании интервального подхода. Спецификой э метода является также то, что решение здесь формируется не в результате поиска наиболее вероятного или правдоподобного целого числа периодов фазы, а путем подбора самих углов по аналогии с упоминавшимся в начале раздела методом функции неоднозначности. Такой метод позволяет получить гарантированный с точки зрения предполагаемых пределов неопределенности результат. Несомненно, что указанный метод очень полезен в условиях неопределенности распределения и временного поведения помех. В первую очередь это относится к трудномоделируемым помехам, которые связаны с многолучевостью распространения сигналов. В то же время, полный отказ от стохастического представления ошибок измерений в случае с ГНСС представляется излишне радикальным, не позволяющем в полной мере учесть существующие корреляционные связи между ошибками измерений в различные моменты времени. Степанова. В настоящей главе, как. Предлагаемые ниже методы опираются на традиционный стохастический подход. Однако в них используется оригинальная организация перебора значений дискретно распределенных помех, более рациональная и экономичная по сравнению с рассмотренными выше. Итак, рассмотрим постановку задачи и ключевые особенности предлагаемых методов оценивания сигналов по измерениям с дискретно распределенными помехами.