Принципы решения навигационной задачи

Дальномерно-доплеровский метод определения местоположения и скорости ЛА

В современных СРНС для определения трех пространственных координат (x, y, z) и трех составдяювдях вектора скорости ЛА (V_х »V_y V_z) применяется дальномерно-доплеровский метод.

Реализация дальномерного метода требует либо работы аппаратуры ЛА в активном режиме (принцип «запрос-ответ»), либо применения в аппаратуре ЛА высокостабильного БЭВЧ, синхронизированного с системным временем СРНС.

Измеренное значение дальности до i-го НС в геоцентрической системе координат определяется выражением

где x_i, y_i, z_i - координаты НС; x, y, z - искомые координаты ЛА;

- дополнительная задержка сигнала, за счет влияния условий распространения радиоволн, прежде всего из-за искривления траектории при ионосферной и тропосферной рефракции.

Из уравнения видно, что в него входят три неизвестные. Для их однозначного определения необходимо получить еще два измерения дальностей до других НС.

Таким образом, реализация дальномерного метода требует одновременного измерения дальностей не менее, чем до трех НС.

Определение составляющих скорости ЛА доплеровским методом основало на измерении доплеровских сдвигов частоты принимаемых от НС сигналов и вычислении радиальных скоростей.

Радиальная скорость между ЛА и i-ым НС определяется выражением

где - составляющие скорости НИСЗ; V_x, V_y, V_z - искомые составляющие скорости ЛА.

Для однозначного определения трех неизвестных V_x, V_y, V_z необходимо измерить радиальную скорость между ЛА и тремя НС.

Таким образом, для реализации дальномерно-доплеровского метода в СРНС необходимо в любой момент времени наблюдать не менее трех НИСЗ (НС).

Псевдодальномерно-псевдодоплеровский метод определения местоположения и скорости ЛА

Данный метод также предназначен для определения трех пространственных координат (x, y, z) и трех составляющих вектора скорости ЛА (Vx, Vy, Vz).

Поскольку на практике невозможно точно синхронизировать БЭВЧ ЛА с системным временем СРНС, то измеренное значение дальности до i-го НИСЗ в геоцентрической системе координат определяется выражением

где - неизвестная величина, обусловленная ошибкой синхронизации БЭВЧ.

Таким образом в уравнение входят четыре неизвестные. Для их однозначного определения необходимо получить еще три измерения дальности до других НС.

Следовательно, реализация псевдодальномерного метода, при котором кроме трех пространственных координат определяется еще и ошибка синхронизации его БЭВЧ относительно системного времени СРНС, требует одновременного измерения дальности не менее, чем до четырех НИСЗ.

Определение составляющих скорости ЛА псевдодоплеровским методом основано на измерении доплеровских сдвигов частоты принимаемых от НС сигналов и вычисления радиальных скоростей. Так как БЭВЧ ЛА не синхронизирован с эталоном НИСЗ по частоте, то измерения доплеровского сдвига будет присутствовать дополнительное неизвестное слагаемое, что требует включения в обработку дополнительного четвертого измерения доплеровского сдвига частоты сигнала, принимаемого от четвертого спутника.

Степень технической сложности приемоиндикатора и требования к его характеристикам в первую очередь зависят от динамических, т.е. маневренных свойств ЛА.