Система определения местоположения излучающего объекта
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
вых этапах развития триангуляционного метода основным направлением повышения точности было уменьшение влияния случайных ошибок и большинство алгоритмов было разработано исходя из предположения, что преобладают случайные ошибки. Статистическая обработка позволяет уменьшить ошибку местоопределения для триангуляционного метода, определяемую следующим выражением :
sR=
где N - число отсчетов, q - угол, образуемый двумя пеленгами на источник, s - среднеквадратическая ошибка пеленгатора.
Однако для большинства бортовых пеленгаторов характерно преобладание систематических ошибок, вызванных неточностью установки антенн, влиянием переотражений от фюзеляжа и других элементов ЛА. Систематические ошибки имеют порядок 10-20, тогда как случайные шумовые ошибки имеют порядок 2-4. iелью уменьшения влияния этих ошибок и даже их полного исключения разработаны алгоритмы вычисления местоположения с использованием пеленгатора на борту ЛА.
Геометрические соотношения ясны из рис.1.5.
Круговой пеленгационный метод определения местоположения источника излучения
Рис.1. 5
В точке А измеряется пеленг a и отмечаются текущие координаты j и l (широта, долгота). Полет продолжается до точки с тем же курсом, где делается поворот на угол Db, и полет снова продолжается. В тот момент, когда значение пеленга опять равно a, делается новый отсчет координат j2a2, соответствующих точке В. Независимо от систематической ошибки измерения пеленга Da, источник с координатами j0a0 лежит на окружности с координатами центра h, k и радиусом R, определенными из уравнений сферической геометрии и тригонометрии:
= АВ/2 sinDb;
(l - k)2+(j0 -h)2=R2.
Следует отметить, что если источник излучения лежит в одной плоскости с точками А, В и D, то, несмотря на произвольность выбора точки D, она всегда будет находиться на одной окружности вместе с источником излучения и точками A и B. Этот вариант и представлен на рис.1.5.
Данный метод не исключает влияния систематической ошибки пеленга, но позволяет его уменьшить, так как всегда положение источника соответствует уравнению окружности. Это подтверждается результатами расчетов, сделанных для разных значений ошибок пеленга Da, и двух значений случайных ошибок пеленга a. Расстояние до источника 100 км. В табл.1.1 представлены ошибки для кругового и триангуляционного методов (КМ и ТМ соответственно) в зависимости от числа отсчетов сделанных в разных точках траектории от A до В.
Из рассмотрения полученных результатов следует, что круговой метод очень чувствителен к случайным ошибкам и поэтому в тех случаях, когда систематическая ошибка пеленга мала, следует применять триангуляционный метод. В то же время хорошо заметна слабая чувствительность кругового метода к систематическим ошибкам, особенно при большом числе отсчетов.
Таблица 1.1
Число Отсчетов, NСистематическая ошибка, Da2010520КмТмКмТмKмТмKмТм Kм Тмs=0,15 15 3015,7 2,61 2,791,2 89 86,722,0 1,8 0,9346,6 45,3 43,936,8 3,73 1,4228,4 22,7 21,918,8 6,26 1,899,7 9,2 8,813,6 2,0 2,30,28 0,43 0,17 s=0,55 15 3094 33 14,691,8 84,0 87,0107,8 33,3 14,846,7 45,8 44,299 30 16,223,5 23,1 22,162,8 31,6 14,010 9,2 9,0149 36 15,30,02 0,45 0,37
Существует другой более совершенный метод определения координат источника с полным исключением влияния систематических ошибок измерения пеленга на результат измерения. Этот метод можно назвать спиральным по траектории движения ЛА.
Спиральный пеленгационный метод определения местоположения источника излучения
Ряс. 1.6
В любой, произвольно выбранной, точке на ЛА производится отсчет пеленга источника и в дальнейшем движении ЛА сохраняет этот пеленг постоянным. Сделано предположение, что систематическая ошибка отсчета пеленга постоянна для данной частоты и угла прихода сигналов относительно корпуса ЛА. Уравнение траектории ЛА можно получить из рис.1.6, а, где r,q - полярные координаты источника, a - пеленг источника. a =p - j .
Уравнение траектории ЛА при постоянном j определяется уравнением логарифмической спирали
Для вычисления координат источника на борту необходимо измерить радиусы кривизны в точках А и В и фактический путь, пройденный между этими точками. В этих точках координаты ЛА и его курс предполагаются известными. Радиус кривизны может быть определен из продольного ускорения и скорости движения V. Используя свойство логарифмической спирали, имеем:
= r/sina и R0 = r/sina0 ;=( r - r0 )cosa ; ctga=( R - R0 )/s,
где R и R0 - радиусы кривизны траектории ЛА. По известным R, R0 и s вычисляется a, а затем r и q. Следует отметить, что измеренное значение пеленга не входит в расчеты координат, следовательно, влияние постоянной систематической ошибки пеленгатора полностью исключается. Остается лишь влияние случайных ошибок, приводящих к случайным отклонениям траектории, прокладываемой автоматически. Поскольку знание абсолютного значения пеленга не требуется, возможно уменьшение случайных ошибок за счет применения больших баз без разрешения неоднозначности измерений.
Для иллюстрации влияния случайных ошибок в табл.1.2 приведены результаты расчетов ошибки измерения дальности (км) до источника, находящегося на расстоянии 100 км, при движении ЛА на интервале q==60 в зависимости от угла a, числа отсчетов N и для двух значений случайной ошибки s пеленгатора.
Таблица 1.2
Число отсчетов NУгол прихода, a, град406080100120140s =0,1 при о = 0,15 15 300,391 0,254 0,1930,188 0,122 0,0870,093 0,055 0,0430,056 0,034 0,0260,086 0,048 0,0360,099 0,067 0,045s=0,55 15 302,194 1,265 0,9910,908 0,599 0,4330,454 0,280 0,2250,289 0,172 0,1430,402 0,280 0,1980,521 0,311 0,259
Таблица 1.3