Файл: Шмыголь С.С. Определение и прогнозирование движения центра масс летательного аппарата по результатам траекторных измерений.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.04.2024

Просмотров: 53

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

82

[Д ?] = [ < ф г ] ,

(192)

где [Аг] = М \ Ъ г \ , [Д^| =

матрицы математических ожида-

вий соответственно отклонений измерений и поправок к опреде­ ляемым элементам.

Подставляя матрицу [Дг] из соотношения (191) в

уравне­

ние (192), получим

 

[Л ?] = Н [ Д ] [ Д ?] .

(193)

Из последнего соотношения получается, что произведение матрицы [oij на матрицу [7\J должно давать единичную матрицу [£] порядка п хп :

И М

= [Я ] »

(19*)

~1

0

0

. .0

 

0

1

0

. .0

 

 

* .

 

_0

0

0

. . . 1_

несме­

Таким образом, мы видим,

что

использование условия

щенности оценок привело к получению системы уравнений (194). Это система п х п линейных алгебраических уравнений, содержащая

в качестве неизвестных коэффициенты о и

з

линеаризованной

зависимости

(189) определяемых поправок

6 q L от отклонений

A r f .

 

 

 

 

 

Так как

f = J, 2 , . . /У» a

i = / ,

2

,

то число неизвест­

ных коэффициентов o tf l равно'

А/х п

• Учитывая, что N =- П , мож­

но утверждать, что неизвестных в системе (194) больше, чем

уравнений.

 

 

 

 

 

Недостающие ( N ~ n ) x п уравнений для

определения коэффици­

ентов

d f i

находим из условия получения минимума дисперсии

оценок

(191).

 

 

 

 

 

Применение условия эффективности

опенок

Применим условие получения эффективных-оценок сначала к одной случайной величине G(fa • На основании системы уравнений (189) уравнение для I -й.случайной величины можно записать в виде суммы


83

 

 

 

 

 

 

6 Я Г

S

 

Ы П

 

A r f ‘

 

 

(195)

 

 

 

 

 

 

 

 

f= 1

 

 

 

o q t

через

]JL

,

 

Обозначив дисперсию случайной величины

из теоремы о дисперсии суыкы зависимых случайных величин по­

лучим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

N

 

 

 

 

 

 

(196)

 

 

 

 

27,= S

E o i

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

4

 

f=i

il 1ClfLOL^ l <5f 6 o P f ’J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

где

6 f , 6 , -

средние квадратические

отклонения случайных

неравно-

 

Г '

V

 

_

 

 

Д г v * P f v

 

7/j*.i

коэффициент кор­

точных величин

Д гг

и

 

® о

реляции;

 

А7 [(Д 7>-Д^.)(Дг,-Д^)|-коРРеляционвый момент тех

же случайных величин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На практике очень часто встречаются случаи, когда известны

только веса

измерений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

=

4

 

rv>р

 

 

 

 

(197)

 

 

 

 

r f

 

s

*

 

 

6 V

 

 

 

 

 

б 0-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

среднее

квадратическое

 

отклонение

некоторого фиктив­

ного измерения,

имеющего вес Р 0=1>

 

 

 

 

 

 

 

Будем полагать, что веса измерений известны,

значение

б 0

требуется определить наряду с элементами траектории на основе

обработки измерений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если ввести

обозначение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

Pfv

 

 

 

 

(198)

 

 

 

 

 

 

 

Pf 4>~ V p ? V p ~ i

 

 

то дисперсию

I

 

 

 

 

 

 

случайной величины можно представить в

 

виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~ 6 о

 

 

 

)

 

 

(199)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я|. =

N

N

 

 

 

 

 

 

( 200)

 

 

 

 

Е Е Otr.ol

l Pf

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f = T V = T

 

f l

 

 

 

 

 

 

Теперь задача состоит в отыскании значений коэффициентов

<xf l 1 ( l= l , 2 , . . . , n ; f = f , 2 , . . . , N ) , обеспечивающих минимум дисперсии

Л 1 ,

при условии, что на эти коэффициенты наложено условие несмещен­ ности оценок (194).


84

С этой целью используем неопределенные множители Лагранжа

Л

и составим

функцию Г (о/

i

/?

а .

)

с учетом условия

 

(194):

 

 

 

 

 

 

i

i

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

Ф ^ ] И - М ) М

 

( 201)

 

 

 

 

 

 

 

 

г д е ] о ^

, jjEjJ , [ a J

-

матрицы,

являющиеся строками соответ­

ственно

введенных

ранее

матриц

[о(]

,

[£ ]

и матрицы неопреде-|

ленных множителей Лагранжа:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a j2

,

^

т

 

 

 

 

 

 

[Л ] =

 

А2/

а 22 .

-

 

2 Л

 

( 202)

 

 

 

 

 

 

 

^ 11

■*Чг '

х

1п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

т

 

т

 

* ^

^

пп_

 

 

 

при наличии условия несмещенности оценок

(194),

необходимо

все!

производные функции

F

по Ы f l

приравнять

нулю. При этом об-

разуется

система

N х п

линейных алгебраических

уравнений,

ко­

торая

совместно

с полученными ранее п х п

уравнениями

(194)

об­

разует

замкнутую

систему п х ( п +

N )

 

уравнений с п х ( п + N)

неизвестными

<±п

ъ

А f l

 

функции

Fb по о/

и прирав­

Производя

дифференцирование

нивая производную нулю, получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15,

d R L

 

 

 

( М Й М 1 )

о ,.

(203)

д & f i

 

d o if i

 

 

 

 

 

 

Выполняя все указанные действия и учитывая, что'зависимоси (203) справедлива для любых сочетаний индексов f и I , можно получить обобщающее равенство, связывающее неизвестные коэффициенты ot и А при условии обеспечения минимума дис­ персии оценок 6 q t .‘

№ Г - И Р Г

(204)

 

Рассматривая соотношение (204) совместно с системой (194), получим формулу для вычисления матрицы неопределенных мноките-

- лей Лагранжа

1-7

(205)

й = $ -


85

Здесь матрица [fQ представляет собой произведение трех мат­ риц, одна из которых Гр! симметрическая, и, следовательно, имеет место равенство [р]г = [р] • С учетом этого матрица [д] может вычисляться по формуле

И = Й г К Г И >

(206>

где [р]] - матрица коэффициентов корреляции измерений, выражен-' ных через веса измерений:

Рп

Pli •

P i n

= h ,

Рп '

(207)

PfN

P n i

РN2

P n n

Основная система уравнений

После, подстановки матрицы (205) в соотношение (204) полу­ чим формулу для определения матрицы коэффициентов линейной функции поправок к определяемым элементам траектории (189):

И = К Г М ГК Г -

<208>

Полученные отсюда коэффициенты d f l обеспечат определе­ ние несмещенных и эффективных оценок искомых параметров из си­ стемы уравнений (189), При этом если учесть, что ^ F d q l = ^ q , ,

L 1

~ №

К Г М

ГШ ” 1>?1-

(209)

Формула (209) является решением системы линейных алгебраи­

ческих уравнений

 

 

 

 

 

 

И

М

= М ,

<210>

где [3} - матрица коэффициентов при неизвестных

опре­

деляется по формуле (206); [с] = ЭДГ

г ] - одностолбцовая

матрица правых частей.

 

 

 

 

Система уравнений

(210)

называется

о с н о в н о й . Ре­

шая ее, можно вычислить поправки

hq/ l

к элементам

движения ну­

левого приближения и исправленные значения элементов траекто­ рии:


86

Ч 1 = Я ? ) + Ь Я 1 -

Одвако в связи с теп, что при линеаризации зависимостей измеряемых параметров от определяемых элементов траектории мы ограничились линейным членом разложения в ряд Тэйлора (180), то найденные поправки A q L после первого решения системы (210) могут не обеспечить получения достаточно точных значе­

ний исковых элементов траектории

. Для того, чтобы повы­

сить точность их определения, необходимо применять

м е т о д

п о с л е д о в а т е л ь н ы х

п р и б л и ж е н и й .

Он

заключается в том, что найденные выше исправленные

значения

элементов траектории

принимаются за первое приближение.

По ним путем решения системы дифференциальных уравнений (Г?6) определяются частные производные от измеряемых параметров по определяемым элементам, а также отклонения опытных измерений от их расчетных значений (Лгу). После этого формируются все матрицы, входящие е систему (210), решая которую, получают

поправки

A q L второго

приближения и т .д .

 

При этом в s

приближении элементы траектории

опреде­

ляются по формуле

 

 

 

 

 

 

 

? ? '=

t Д ? Г ; , ■

(211)

 

 

 

 

m=j

 

где ш =

1 , 2 , . . . , s

-

текущий номер приближения.

 

Приближения выполняются до тех пор, пока не выполнятся условия прекращения итераций. Эти условия можно задавать.двумя способами.

Первый из них заключается в том, что задается совокупность

минимально учитываемых поправок

ег .

Итерации прекращаются

тогда, когда выполняются все условия:

 

 

 

^ £I

Ь 1/

2 , . . , , / 7 ,

( 2 П ')

Недостатком этого способа является произвол в выборе зна­

чений

.

 

 

 

Второй способ задания условий прекращения итераций лишен этого недостатка. Итерации в этом случае прекращаются тогда, когда выполняются условия

И П

(2 П ,:)

© (S) и

 

%