Моделирование алгоритмов комплексирования разнородных навигационных наблюдений

• Автор: Полканов, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 139 с. : ил.

1.1. Постановка задачи.

1.2. Навигационные системы, физические принципы их работы и погрешности измерений.

1.2.1. Спутниковые навигационные системы

1.2.2. Инерциальныс навигационные системы.

1.2.3. Радиопеленгаторы и гиперболические радионавигационные системы.

1.2.4. Гидроакустические станции

1.2.5. Лаги.

1.2.6. Компасы

1.3. Комплексирование источников навигационной информации.

1.3.1. Виды и схемы комплсксирования

1.3.2. Комплексирование на уровне первичной обработки информации.

1.3.3. Частотные методы оценки навигационных параметров.
1.3.4. Временные методы оценки навигационных параметров.
1.3.5. Комплексирование на уровне вторичной обработки информации.
1.4. Синтез фильтров комплексной обработки информации.
1.5. Нелинейная фильтрация в задачах обработки навигационной информации
1.6. Контроль целостности и обнаружение аномальных режимов работы
1.7. Выводы
Глава II. Синтез, анализ и математическое моделирование оптимальных и квазиоптимальных алгоритмов комплексирования навигационной информации
2.1. Постановка задачи
2.2. Стохастические модели движения корабля.
2.2.1. Модель движения с высокими скоростями
2.2.2 Модели движения с малыми скоростями.
2.2.3 Уравнения движения в дискретном времени.
2.2.4. Линеаризация модели движения в режиме стабилизации курса.
2.2.5. Линеаризация модели движения в режиме установившейся циркуляции
2.3. Комплексирование навигационной информации при интенсивных внешних воздействиях
2.3.1. Комплексная нелинейная фильтрация разнородных наблюдений
2.3.2. Комплексная линейная фильтрация разнородных наблюдений.
2.4. Оценивание местоположения судна с применением квазиоптимальиой линейной схемы
2.5. Оценивание путевого угла корабля при движении на высоких скоростях
2.6. Выводы.
Глава III. Реализация программного комплекса системы автоматического
управления движением корабля
3.1. Постановка задачи
3.2. Принципы построения программы моделирования управления морскими подвижными комплексами.
3.3 Проектирование и реализация ПК Моделирование.
3.4 Проектирование и реализация ПК Комплексирование.
3.5 Проектирование и реализация ПК Управление.
3.6. Предварительная обработка навигационной информации с источников
3.6.1. Пересчет показаний инерциальной системы в точку центра масс
3.6.2. Коррекция качаний антенны приемника СНС
3.7. Проектирование и реализация алгоритмов комплексировапия навигационной информации в режиме динамического позиционирования
3.8. Проектирование и реализация алгоритмов комплексировапия навигационной информации в режиме высоких скоростей.
3.9. Адаптация ПК САУД к различным составам и ТТХ аппаратного обеспечения и двигателей корабля
3.9.1. Цель и задачи адаптации ПК САУД
3.9.2. Формат файла, содержащий конфигурационную информацию
3.9.3. Формат файла, содержащего табличную информацию.
3.9.4 Механизм адаптации ПК к сочетанию и ТГХ средств управления движением.
3.9.5 Механизм адаптации ПК к сочетанию имеющихся источников навигационной информации
3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Произведено сравнение эффективности и анализ целесообразности использования тех или иных алгоритмов на практике. В третьей главе приводится проектирование программного обеспечения, предназначенного для моделирования системы управления движением морских подвижных комплексов. Программное обеспечение имеет модульную архитектуру и состоит из трех основных программных комплексов Комплсксирование навигационных измерений, Моделирования морских подвижных комплексов и Автоматическое управление движением. Глава 1. В настоящее время существует множество различных подходов к решению задач определения местоположения, параметров движения и ориентации в пространстве подвижных объектов. Развитие науки и техники приводит к созданию все более точных источников навигационной информации. Это в свою очередь открывает широкий спектр новых возможностей для решения задач автоматического управления движением объектов. Современные корабли оснащаются большим числом разнородных навигационных приборов, обладающих различными показателями точности, надежности, непрерывности получаемых с них наблюдений. Объединение разнородных наблюдений с целью снижения погрешностей определения параметров движения является достаточно сложной научнотехнической задачей, решению которой посвящено много научных работ. Корабельный навигационный комплекс НК содержит большое количество средств выработки измерительноинформационных данных, основанных на использовании различных физических явлений и законов. Типовое оборудование НК включает в себя спутниковую навигационную систему СНС, радионавигационную систему РНС, инерциальную навигационную систему ИНС, гидроакустическую станцию ГАС, относительный и абсолютный лаги, магнитный компас, гироскопический компас и др. Рис. Наличие информационной избыточности навигационной системы, приводит к задаче комплексной обработки данных. Для разработки оптимальных или квазиоптимальных навигационных фильтров, необходимо построение математической модели движения и изменения ориентации в пространстве подвижного объекта. Кроме того, для проектирования максимально эффективных алгоритмов комплексироваиия необходимо доскональное изучение принципов работы, характера ошибок, надежности, точности, возможных причин неполадок и сбоев каждого источника. СНС. Принцип работы СНС заключается в приеме сигналов, излучаемых искусственными спутниками земли ИСЗ. Каждый спутник оснащен бортовым эталоном времени и частоты, позволяющим обеспечить взаимную синхронизацию. Расхождение со шкалой времени наземных приемников компенсируется за счет избыточности числа наблюдаемых навигационных космических аппаратов НКА. Рассмотрим процесс определения географических координат при помощи СНС более подробно . У сТош1, 1. СНС в геоцентрической системе координат ПЗ х1Уу1,г1 координаты местоположения ИСЗ, передающиеся им в навигационном сообщении Т0 расхождение бортовой шкалы времени НКА со шкалой времени приемника погрешность определения псевдодальности, представляющая собой случайную гауссовскую величину. Т1о одинакова для всех спутников, так как все НКА синхронизированы между собой. Как видно из выражения 1. Т.д, откуда следует, что приемник СНС должен принимать сигналы как минимум от 4х НКА. Избыточная информации помогает несколько повысить точность. При этом решается переопределенная система уравнений при помощи итеративного метода . Р ковариационная матрица шумов
измерений или весовая матрица, используемая для обработки неравноточных измерений, номер текущей итерации. Вектора ОЦеНОК МеСТОПОЛОЖеНИЯ 7. Я географическая долгота, И высота над уровнем эллипсоида, x,, координаты объекта в геоцентрической системе координат ПЗ. Аналогично рассчитываются скорости движения объекта. При описанном выше методе расчета местоположения, погрешность будет зависеть от двух независимых частей ошибки измерения псевдодальиости и неточности, определяемой геометрией созвездия наблюдаемых НКА. Суммарную погрешность определения координат можно охарактеризовать корреляционной матрицей ошибок, определяемой следующим выражением
где ЯПД корреляционная матрица ошибок определения псевдодальностей.