Разработка и моделирование систем комплексирования разнородных наблюдений

• Автор: Аникин, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И КОМПЛЕКСИРОВАНИЯ ИСТОЧНИКОВ РАЗНОРОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ

1.1. Постановка задачи

1.2. Системы координат

1.3. Основные источники навигационной информации

1.3.1. Спутниковая радионавигационная система

1.3.2. Радионавигационные системы

1.3.3. Инерциальная навигационная система

1.3.4. Компас

1.3.5 ЛАГ
1.3.6. ГАС
1.4. Методы комплексирования в решении навигационной информации ТГ
1.4.1 Основные принципы
1.4.2. Схемы комплексирования радионавигационных и автономных систем
1.5 Реализация схем комплексирования в современных навигационных системах
1.6. Выводы
ГЛАВА 2. АЛГОРИТМЫ КОМПЛЕКСИРОВАНИЯ РАЗНОРОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ
2.1. Постановка задачи
2.2. Математические модели наблюдений состояния объекта позиционирования
2.2.1. Спутниковая радионавигационная система
2.2.2. Гидроакустическая станция
2.2.3. Инерциальная навигационная система
2.3. Математическая модель движения объекта
2.3.1. Модель движения с высокими скоростями
2.3.2. Модели движения с малыми скоростями и в режиме динамического позиционирования
2.3.3. Уравнения движения в дискретном времени
2.3.4. Линеаризация модели движения в режиме стабилизации курса
2.3.5. Линеаризация модели движения в режиме установившейся циркуляции
2.3.6. Линеаризация модели движения при равномерном движении
2.4. Нелинейная фильтрация параметров в режиме динамического позиционирования
2.4.1. Комплексная нелинейная фильтрация разнородных наблюдений в непрерывном времени
2.4.2. Комплексная нелинейная фильтрация разнородных наблюдений в дискретном времени
2.5. Линейная фильтрация параметров и комплексирование
2.5.1. Модели наблюдений в дискретном времени
2.5.2. Алгоритмы оценивания навигационных параметров в дискретном времени
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ КОМПЛЕКСИРОВАНИЯ
3.1. Постановка задачи
3.2. Моделирование нелинейного и линейного алгоритмов комплексирования разнородной информации
3.3. Квазиоптимальный алгоритм комплексирования
3.4. Комплексирование наблюдений разнородной информации

3.5. Алгоритмы комплексирования на основе эвристических 1 стационарных линейных фильтров
3.6. Выводы
ГЛАВА 4. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СУДОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ НАВИГАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ
4.1. Постановка задачи
4.2. Особенности программной реализации алгоритмического комплекса навигации и управления
4.2.1. Анализ топологии вычислительных сетей интегрированных мостиковых систем
4.2.2. Принципы построения библиотек комплекса навигации и управления 5
4.3. Программный комплекс моделирования и комплексирования
4.4. Современные ИСН и перспективы их развития
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Значительное внимание уделяется задачам комплексной (совместной) обработки данных измерителей, представлены общие соотношения оптимальных нелинейных алгоритмов фильтрации, выработаны схемы работы системы в различных режимах и обоснование целесообразности их использования, а также линеаризованные алгоритмы оценивания навигационных параметров. Описаны особенности практической реализации реальных систем. Четвертая глава посвящена особенностям построения судовых вычислительных систем комплексирования навигационной информации: рассмотрены возможности и преимущества построения библиотек стандартных модулей и компонентов для построения комплексов моделирования систем управления и навигации, рассмотрены современные навигационные комплексы, а также интегрированные мостиковые системы, их структура и информационное обеспечение. ГЛАВА 1. Для решения задач комплсксирования разнородной информации большое значение имеетт модель движения объекта, модели источников навигационной информации, математические модели и алгоритмы комплексирования. Таким образом, являются актуальными задачи синтеза и моделирования алгоритмов комплексирования разнородных источников для определения координат положения объектов. В рамках этой главы требуется рассмотреть современные навигационные средства, изучить физические принципы их работы, а также сделать выводы о возможностях их комплексирования. Для обеспечения надежности при построении комплексов следует использовать источники с разнородными принципами наблюдений. Для решения поставленных задач необходимо рассмотреть системы координат, используемые в навигации (п. Для получения наблюдений навигационных измерителей используются различные системы координат. В спутниковой радионавигации применяется геоцентрическая подвижная система OXYZ, например ПЗ- в СРНС ГЛОНАСС [-] или WGS- в GPS []. Центр этой системы расположен в центре масс Земли. Ось OZ совпадает с осью OZo инерциальной системы координат OX0YoZ0 и направлена вдоль оси вращения Земли в сторону Северного полюса PN. Ось ОХ лежит в плоскости земного экватора и связана с гринвичским меридианом G. Ось OY дополняет систему координат до правой [,,]. Угол у/г между осями ОХ и ОХо соответствует гринвичскому звёздному времени Sr и определяется звездными датой и временем. Sr=S0+6>3t( + v3)9 где й)3=5°/ч = 1,2П5рад/ч- угловая скорость вращения Земли; S0-гринвичское звездное время (угол между осями ОХ и ОХо) на момент /0(ноль часов всемирного времени) в заданную дату, град; /- всемирное время заданной даты, на которое рассчитывается угол i//r ^=0,9 -коэффициент связи звездных и солнечных суток. С Т + 0,Г2 - 6,2С • '6 Г3 где Г = (Л)05)/5 - время, измеренное в долях юлианского столетия (5JD) и отсчитываемое от момента времени (эпохи) ч всемирного времени UT1 на 1 января г. JD = 2 1 5, 0) до момента f0; JDq - время /0, выраженное в юлианских днях. Ось ОХ в процессе суточного вращения периодически проходит точку Овна. Интервал времени между такими последовательными вращениями соответствует одним звездным суткам. Земли по орбите. В геоцентрической подвижной системе координат формируется информация о движении спутников, которая передается в навигационном сообщении потребителю. В этой же системе координат на этапе вторичной обработки информации в аппаратуре потребителя рассчитываются координаты самого потребителя. Однако потребителя в большей степени интересуют такие координаты как высота, широта и долгота, которые относятся к геодезической системе координат. Геодезические координаты точки связаны с физической моделью земли в виде эллипсоида с большой полуплоскостью а, лежащей в экваториальной плоскости, и малой полуосью Ъ []. Геодезическая долгота L точки П определяется как угол между плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через точку П (положительное направление счета долгот - от начального меридиана к востоку ). Геодезическая высота Н определяется как расстояние по нормали от поверхности эллипсоида до точки П. Найденные в ходе навигационных определений прямоугольные геоцентрические координаты {x,y,z} потребителя должны быть преобразованы в геодезические координаты {#,?