Аномальные ошибки спутниковых навигационных систем при определении местоположения воздушных судов в горной местности и их устранение методами радиополяриметрии

• Автор: Маслов, Виктор Юрьевич
• Шифр специальности: 05.22.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 260 с. : ил.

Оглавление
Введение.
Глава 1. Анализ причин понижения точности определения местоположения воздушных судов и возникновения аномальных ошибок в спутниковых навигационных системах в условиях горной местности
1.1. Основные требования, предъявляемые к спутниковым навигационным системам авиационными пользователями
1.2. Источники ошибок определения местоположения воздушных судов, вызванных отражениями сигнала спутниковых систем навигации от горных образований и методы их устранения
1.3. Влияние подстилающей поверхности на пространственновременную структуру отраженного сигнала спутниковых

систем навигации

1.4. Оценка вероятности появления ложных спутников вследствие отражения сигналов спутниковых систем навигации от горных образований.

1.5. Основные результаты и выводы

Глава 2. Теоретические основы применения дифференциальной радиополяриметрии для повышения точности определения

местоположения воздушных судов и исключения аномальных навигационных ошибок

2.1. Принципы устранения аномальных навигационных ошибок методами дифференциальной радиополяриметрии
2.2. Особенности дифференциальных форм электромагнитной волны
при ее распространении в условиях горной местности.
2.3. Анализ возможностей дифференциальной радиополяриметрии для уменьшения влияния горной местности на точность определения местоположения воздушных судов с использованием спутниковых систем навигации.
2.4. Статистические модели пространственновременной структуры отраженных электромагнитных волн при распространении их в горной местности с учетом подстилающих поверхностей
2.5. Анализ влияния горных образований на пространственные спектральные характеристики отраженной электромагнитной волны спутниковых навигационных систем.
2.6. Основные результаты и выводы
Глава 3. Повышение точности определения местоположения воздушных судов и устранение аномальных ошибок спутниковых навигационных систем при полете в условиях горной местности методами дифференциальной радиополяриметрии
3.1. Поляризационные свойства радиосигналов ложных спутников,
вызванных отражениями от горных образований.
3.2. Пространственновременные характеристики отраженных от горных образований радиосигналов спутниковых систем навигации.
3.3. Поляризационная селекция отраженных электромагнитных волн при работе спутниковых систем навигации в условиях горной местности.
3.4. Пространственновременная модуляция отраженных от горных образований радиосигналов спутниковых систем навигации. .
3.5. Дифференциальные свойства энергетических характеристик рассеянной электромагнитной волны в условиях горной местности.
3.6. Уменьшение навигационной погрешности определения местоположения воздушного судна при отражении радиосигналов спутниковых систем навигации от горных образований методами дифференциальной радиополяриметрии . .
3.7. Различение сигналов, отраженных от местных предметов,
методом поляризационного сканирования.
3.8. Применение ортогонально поляризованных электромагнитных
волн для разрешения по дальности двух воздушных судов
3.9. Разработка моделей протяженных горных объектов с использованием ортогонально поляризованных электромагнитных волн.
3 Пространственная обработка поляризованной электромагнитной волны с целью уменьшения навигационных погрешностей определения местоположения воздушного судна.
3 Основные результаты и выводы
Заключение
Список использованных источников


КА при различных высотах полета воздушного судна . Из приведенных гистограмм следует, что с уменьшением высоты полета воздушного судна увеличивается разброс вероятных значений геометрического фактора. При этом с уменьшением высоты с 4 км до 0 км средние значения геометрического фактора увеличиваются примерно в 1,2 1,5 раза. Соответственно, во столько же раз изза влияния гор ухудшается в среднем точность определения местоположения ВС. На рис. СРНС и, соответственно, к нарушению непрерывности навигационного обеспечения воздушного судна с помощью СРНС . Из рисунков следует, что вероятность возникновения такой ситуации при малой высоте полета воздушного судна 0 достаточно велика и составляет примерно 0,1. С увеличением высоты полета эта вероятность падает и становится достаточно малой лишь при высоте Иве 4км. Рис. Зависимость вероятности нарушения работоспособности приемника СРНС число видимых КА меньше 4х от высоты полета воздушного судна в условиях горной местности. Рис. Зависимость вероятности затенения горами хотя бы одного КА оптимального без учета влияния горных образований рабочего созвездия от высоты полета воздушного судна. На рис. При малой высоте полета Ьвс 0 1 км эта вероятность недопустимо высока и достигает значений 0,6 0,7. СРНС не должно превышать . Такое высокое значение вероятности затенения обусловлено тем, что стремление к минимизации геометрического фактора приводит к выбору космического аппарата с углами места, близкими к минимальному допустимому значению утп , что приводит к высокой вероятности затенения космических аппаратов с малыми углами места. В результате, велика вероятность перехода к неудачному выбору рабочего созвездия из числа видимых космических аппаратов, обеспечивающего большее значение геометрического фактора и, соответственно, худшую точность определения местоположения воздушного судна но СРНС. Лесные покровы характеризуются большим разнообразием, поэтому не представляется возможным описать их в рамках какойлибо одной модели. Разнообразие моделей приводит к необходимости следующей классификации лесных покровов голый редкий лесной покров модель Тейка голый густой лесной покров, кустарник, растительность и др. Клапса густой лиственный лес крупномасштабная и мелкомасштабная модели зимний лес с сомкнутыми кронами, покрытыми шапками снега крупномасштабная модель хвойный лес модель Тейка и мелкомасштабная модель. Остановимся подробнее на рассмотрении различных видов лесных покровов и соответствующих им моделей. Голый редкий лесной покров характерен для зимнего негустого леса и кустарников. Для описания свойств радиосигналов в рассматриваемом диапазоне частот, отраженных от такого лесного покрова, применяется модель Тейка , которая моделирует лес в виде длинных тонких диэлектрических цилиндров, размещенных случайным образом с преимущественной ориентацией по вертикали. Для густого голого лесного покрова, кустарников и травянистых растений овес, пшеница и др. Клапса . В настоящее время накоплен обширный материал по диаграммам обратного рассеяния для данных поверхностей . Для зимнего леса с кронами, покрытыми шапками снега, хвойного и лиственного леса с сомкнутыми вершинами будем использовать модель статистических шероховатостей земной поверхности . При этом следует заметить, что лесной покров не всегда может быть описан отдельно мелкомасштабной или крупномасштабной моделями шероховатостей. Мелкомасштабная модель неприменима, так как дисперсия высот неровностей составляет единицы метров и значительно превосходит длину волны. Крупномасштабная модель с достаточной степенью точности способна описывать лишь кроны деревьев, покрытые шапками снега. Хвойный и лиственный лес с сомкнутыми вершинами характеризуется как крупномасштабными неровностями, описывающими ветки и кроны деревьев, так и мелкомасштабными шероховатостями, наложенными на крупномасштабные. Рис. Зависимость отношения сигналпомеха дп от угла места КА у и высоты полета воздушного судна Н при полете над пересеченной местностью высота неровностей 1,5 м.