RU1748516C - Способ определения относительных координат двух объектов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к радионавигации. Способ определения относительных координат двух объектов заключается в измерении дальностей D от первого объекта до M точек пространства с известными координатами,

, разностей дальностей ΔD_i от каждой из M точек пространства до первого и второго объектов и вычислении относительных координат двух объектов ΔX , ΔY , ΔZ путем решения системы уравнений

, где ΔX_i, ΔY_i, ΔZ_i - координаты первого объекта относительно i-й точки пространства с известными координатами.

Description

Предлагаемое изобретение относится к радионавигации и может быть использовано для решения различных навигационных задач методами относительных определений на динамических объектах (например, на летательных аппаратах).

Целью изобретения является повышение точности определения относительных координат за счет устранения влияния системых погрешностей.

Указанная цель достигается измерением на первом объекте дальностей D_iдо М точек пространства с известными координатами и последующим вычислением относительных координат двух объектов, дополнительно и одновременно с измерением дальностей D_i измеряют разности дальностей Δ D_i от каждой из М точек пространства до первого и второго объектов, определяют координаты М точек пространства Δ Х_i, Δ Y_i, Δ Z_i относительно первого объекта, а относительные координаты двух объектов Δ Х, Δ Y, Δ Z вычисляют, решая систему из уравнений
D_i+ΔD_i=

(1)
Существенные отличия предлагаемого способа от способа-прототипа заключаются в следующем.

В известном способе относительные координаты определяются на основе вычисления геоцентрических координат с последующим расчетом относительных координат. При этом в вычислениях используются известные координаты точек пространства, которые всегда известны с конечной точностью. Из-за различных углов обсервации на разных объектах погрешности априорных координат по разному раскладываются по наклонным дальностям и при вычислении относительных координат полностью не компенсируются.

В предложенном способе одновременно с измерением дальностей на первом объекте дополнительно измеряется разность дальностей от одной и той же точки пространства до первого и второго объектов (Δ D_i); используя измеренные на первом объекте дальности, определяют координаты М точек пространства относительно первого объекта (Δ X_i, Δ Y_i, ΔZ_i), например, через определение геоцентрических координат первого объекта или путем прямого вычисления относительных координат при известных координатах точек пространства относительно друг друга. Кроме того, в предложенном способе, используя определенные координаты Δ X_i, Δ Y_i, Δ Z_i, вычисляют для них наклонные дальности D_i. Относительные координаты второго объекта определяют из формулы (1), аналогичной описанной в [1] формуле вычисления координат объекта (X, Y, Z):
p

=

+CΔt_n (2) где p_i - измеренная квазидальность;
Δ t_m - смещение шкалы потребителя.

Сравнивая формулы (1) и (2), получим соответствие
p_i - C Δ t_n = D_i + Δ D_i,
X_i, Y_i, Z_i = Δ X_i, Δ Y_i, Δ Z_i,
X, Y, Z = Δ X, Δ Y, Δ Z.

Сущность предложенного способа состоит в следующем. Пусть имеются точки пространства Т₁. . . Т_м с априорно известными (например, геоцентрическими) координатами X_i, Y_i, Z_i. Имеются два динамических объекта О₁, О₂, причем первый должен определить координаты второго Δ X, Δ Y, Δ Z относительно собственного местоположения.

Принимая на объекте О₁ радионавигационные сигналы от М точек пространства, например, при работе по спутниковой радионавигационной системе NAVSTAR для трехмерной навигации (М = 3), определяют координаты точек Т_i относительно первого объекта (Δ X_i, Δ Y_i, Δ Z_i), а затем и наклонные дальности D_i. Способ определения - путем прямого вычисления относительных координат при известных координатах точек T_i,j,k, i,j,k ∈ {1...M} относительно друг друга ( ΔX_l,m ΔY_l,m ΔZ_i,m), например, из формулы
l,m ∈ {i, j, k}

^{, (3)} причем очевидно
Δ X_ii = Δ Y_ii = Δ Z_ii = 0.

Одновременно с измерением радиосигналов на объекте О₁ определяют разность дальностей от точки Т_i до первого и второго объектов, например путем измерения дальности D_i ¹, передаче ее на объект по каналу связи и вычисления Δ D_i по формуле
Δ D = D_i ¹ - D_i (4)
Затем определяют искомые относительные координаты второго объекта (Δ X, Δ Y, Δ Z) из формулы (1).

Поскольку вид уравнения (1) идентичен виду уравнения (2), то для процесса вычисления может быть использован известный вычислительный алгоритм, например [3, п. 14.1]. Для определения трехмерного вектора относительных координат достаточно составить три уравнения вида (1).

Предложенный способ для ССРНС NAVSTAR может быть реализован следующим образом.

На втором объекте (см. фиг. 2) устанавливается приемоиндикатор 1, выполненный, например, в виде [4]. Принимая сигналы НИС3, приемоиндикатор 1 измеряет дальности D_i ¹ до всех видимых спутников и определяет вектор координат второго объекта на системное время Т ССРНС:
X₂Y₂Z₂T.

Затем с помощью передатчика 2 канала связи (например, телеметрического) на первый объект передается следующий массив данных:
D_i ¹ - измеренные дальности до всех видимых НИС3;
i - номера НИС3;
Т - момент измерения по шкале времени ССРНС.

На первом объекте (см. фиг. 3) эта информация через приемник канала связи выдается на вычислитель относительных координат 4. Вычислитель 4 может быть выполнен аналогично навигационному вычислителю [4]. Приемоиндикатор 1 первого объекта определяет свой вектор координат на тот же общий момент времени Т, принятый в конкретной технической реализации способа:
X₁Y₁Z₁T и передает его в вычислитель 4. Алгоритм работы последнего следующий.

1. Из принятых по каналу связи данных выбираются измерения, относящиеся к одинаковым номерам i НИС3 и моментам Т.

2. По выбранным измерениям определяются разности дальностей по формуле (4).

3. Используя априорные координаты НИС3 и измеренные собственные координаты объекта, вычисляются наклонные дальности (D_i) и относительные координаты НИС3 (Δ X_i, Δ Y_i, Δ Z_i). Алгоритм вычисления D_i - (3). Алгоритм вычисления Δ X_i Δ Y_i Δ Z_i - вычисление разности априорных и измеренных координат.

4. По результатам п.2 и п.3 вычисляются искомые координаты (Δ X, Δ Y, Δ Z) согласно формуле (1).

Поскольку первый объект определяет относительные координаты второго автономно, то в предложенном способе число "первых" объектов не ограничено, а их расположение регламентируется диаграммой направленности канала связи. (56) Зарубежная радиоэлектроника, N 1, 1989, с. 33-45.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ КООРДИНАТ ДВУХ ОБЪЕКТОВ, включающий измерение на первом объекте дальностей D_i до M точек пространства с известными координатами, i=

, и вычисление относительных координат двух объектов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения относительных координат, одновременно с измерением дальностей D_i измеряют разности дальностей ΔD_i от каждой из M точек пространства до первого и второго объектов, определяют координаты M точек пространства ΔX_i , ΔY_i , ΔZ_i относительно первого объекта, а относительные координаты двух объектов ΔX , ΔY , ΔZ вычисляют, решая систему из уравнений
D_i+ΔD_i=

.

Claims (1)

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ КООРДИНАТ ДВУХ ОБЪЕКТОВ, включающий измерение на первом объекте дальностей D_i до M точек пространства с известными координатами, i=

   

   , и вычисление относительных координат двух объектов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения относительных координат, одновременно с измерением дальностей D_i измеряют разности дальностей ΔD_i от каждой из M точек пространства до первого и второго объектов, определяют координаты M точек пространства ΔX_i , ΔY_i , ΔZ_i относительно первого объекта, а относительные координаты двух объектов ΔX , ΔY , ΔZ вычисляют, решая систему из уравнений
   D_i+ΔD_i=

   

   .

Images