Модели и алгоритмы повышения точности оценки относительного положения и ориентации наземных объектов по измерениям систем типа ГЛОНАСС

• Автор: Кочкин, Дмитрий Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Введение

Глава 1. Навигационные задачи в радиомониторинге.

1.1. Краткое описание решаемых задач.

1.2. Структура и принципы работы СРНС и ГЛОНАСС

1.3. Специальные термины.

1.4. Обзор литературы

1.5. Требования к навигационной подсистеме в задачах радиомониторинга.

Глава 2. Основные модели и их анализ.

2.1. Модель задачи оценки относительного положения.

2.2. Модели фазовых и кодовых измерений. Первые и вторые разности .

2.2.1. Модель спутниковых измерений. Первые разности

2.2.2. Переход ко вторым разностям
2.2.3. Пример необработанных первых и вторых разностей
2.2.4. Характеристика погрешностей
2.3. Анализ проблемы определения неоднозначностей
2.3.1. Формулировка проблемы
2.3.2. Ограничения на диапазон неоднозначностей.
2.3.3. метод.
2.4. Модель задачи оценки ориентации объекта.
Глава 3. Алгоритмы навигационной системы.
3.1. Алгоритм решения задачи оценки относительного положения
наземных объектов.
3.1.1. Краткое описание алгоритма.
3.1.2. Режим определения неоднозначностей инициализация и считывание данных.
3.1.3. Режим определения неоднозначностей обработка вторых разностей.
3.1.4. Режим определения неоднозначностей расчет
неоднозначностей и оценка вектора базовой линии.
3.1.5. Режим отслеживания движения
3.2. Алгоритм решения задачи оценки ориентации объекта
3.2.1. Краткое описание алгоритма.
3.2.2. Линейная аппроксимация измерений вторых разностей
3.2.3. Определение начального приближения в случае неизвестных неоднозначностей
3.2.4. Нахождение решения для фиксированных неоднозначностей
3.2.5. Оценка достоверности решения.
Глава 4. Результаты численных и натурных экспериментов.
4.1. Исследование модели вторых разностей фазовых измерений.
4.1.1. Характеристики вычисленных вторых разностей
4.1.2. Оценка среднеквадратичного отклонения решения при
определении неоднозначностей
4.1.3. Оценка числа обусловленности матрицы коэффициентов.
4.2. Исследование характеристик алгоритма решения задачи оценки относительного положения наземных объектов.
4.2.1. Методика исследования
4.2.2. Результаты исследования режима определения
неоднозначностей
4.2.3. Результаты исследования режима отслеживания движения
4.2.4. Оценка среднеквадратичного отклонения решения при оценке базовой линии.
4.2.5. Оценка влияния ошибки определения неоднозначности на точность оценки базовой линии.
4.2.6. Оценка повышения эффективности разметки антенного поля при использовании программы оценки относительного положения
4.3. Исследование характеристик алгоритма решения задачи оценки ориентации объекта
4.3.1. Методика исследования
4.3.2. Точность стационарного расчета азимута.
4.3.3. Суточное изменение абсолютной погрешности азимута
4.3.4. Стационарный расчет ориентации в условиях помех и отраженного сигнала.
4.3.5. Оценка качества полученного решения
4.3.6. Оценка влияния ошибки определения неоднозначности на точность оценки ориентации
4.3.7. Оценка вероятности ошибки первого рода для критерия оценки достоверности решения
Глава 5. Комплекс программ оценки относительного положения и ориентации наземных объектов.
5.1. Обобщенная структура комплекса программ.
5.2. Программа оценки относительного положения наземных объектов .
5.2.1. Функциональное назначение.
5.2.2. Требования к системе
5.2.3. Средства разработки.
5.2.4. Руководство пользователя
5.2.5. Структура и взаимодействие классов прораммь.
5.3. Программа оценки ориентации наземного объекта
5.3.1. Функциональное назначение.
5.3.2. Архитектура аппаратной части и требования к программной
5.3.3. Средства разработки.
5.3.4. Руководство пользователя
5.3.5. Структура программы.
Заключение
Литература


Глобальные СРНС, ставшие доступными гражданским потребителям с открытием системы в году, на сегодняшний день составляют неотъемлемую часть нашей жизни. Основными данными, поставляемыми системами такого рода, являются координаты, определяемые по кодовым измерениям СРНС и разность координат на интервале времени типично, 1 сек, определяемая по данным интегральных доплеровских измерений. Существующие же книги либо недостаточно глубоки как с точки зрения физики, так и с точки зрения математики например, , 1, либо делают упор на конкретной реализации систем, а не на их общих базовых принципах . Фундаментальными работами по теории СРНС на английском языке можно считать книги и , что подтверждается неоднократными переизданиями этих книг. Наиболее авторитетным периодическим изданием по данной тематике являются публикации трудов международной конференции I ранее I , проводимой отделением спутниковой навигации института навигации i ivii Ii vii, и публикации трудов симпозиума I по определению положения и локации . Некоторые способы работы с I 1 не могут быть реализованы в нашей стране изза недостаточной распространенности дополнительных сервисов в частности, станций поддержки дифференциального режима работы навигационных приемников. СРНС. В настоящей работе фазовые измерения используются для решения двух актуальных задач навигационного обеспечения радиомониторинга задачи высокоточной оценки относительного положения наземных объектов и задачи оценки ориентации неподвижного объекта. Первая задача возникает при калибровке антенн пеленгаторов. Калибровка осуществляется посредством пеленгования источников излучения с координатами, известными с высокой сантиметровой точностью. Использование определения координат источников стандартных данных приемников СРНС не дает требуемой точности. Вторая задача возникает при привязке аппаратных пеленгов неподвижного пеленгатора, измеряемых относительно ориентации комплекса. Используемые стандартные методы определения ориентации путем пеленгования известных источников радиоизлучения не всегда применимы и не обеспечивают требуемую скорость развертывания. Существует ряд методов, возникших в прикладных задачах геодезии и ограниченно применимых для решения указанных задач. Необходимость адаптации стандаргных моделей и методов спутниковой геодезии и разработка собственных вызвана следующими причинами. Вопервых, отношение погрешности фазовых измерений к длине волны ключевой параметр для алгоритмов определения неоднозначностей отличается у геодезических и навигационных приемников СРНС на порядок, что делает невозможным применение стандаргных геодезических методик. Вовторых, измерения для решения геодезических задач могут проводиться в наиболее благоприятные моменты исходя из особенностей спутниковой группировки. Втретьих, при решении геодезических задач существенно более слабым является ограничения по затрачиваемому времени. Таким образом, актуальность темы диссертационной работы обусловлена необходимостью разработки эффективных методов решения задачи высокоточной оценки относительного положения наземных объектов и задачи оценки ориентации объекта с учетом перечисленных особенностей и невозможностью применить для решения этих задач известных моделей и алгоритмов. Цель и задачи исследования. Целью исследования является анализ и синтез математической модели фазовых измерений СРНС, реализация ее в виде комплекса методов и программ для повышения точности оценки относительного положения и ориентации наземных объектов. СРНС. Разработка алгоритма для решения задачи оценки относительного положения наземных объектов с помощью СРНС. Разработка алгоритма для решения задачи оценки ориентации объекта с помощью СРНС. Разработка комплекса программ, реализующего алгоритмы, разработанные в пп. Объектом и предмет исследования. Объектом исследования являются глобальные спутниковые радионавигационные системы СРНС. СРНС. Методологическая, теоретическая и эмпирическая база исследований. Методологической основой исследования являются системный подход, а также различные методы математического моделирования, вычислительной математики, математической статистики.