Файл: Олянюк, П. В. Оптимальный прием сигналов и оценка потенциальной точности космических измерительных комплексов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 71

Скачиваний: 0

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

п . в . о л я н ю к

ОПТИМАЛЬНЫЙ ПРИЕМ СИГНАЛОВ И ОЦЕНКА

ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ТОЧНОСТИ КОСМИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

М о с к в а „ С о в е т с к о е р а д и о " 1 9 7 3

УДК 621.317:629.197.7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П.

В. О л я н ю к .

Оптимальный

прием

сигналов

и

оценка

потенци­

альной точности космических измерительных комплексов.

М., «Сов. ра­

дио», '1973,

184 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Книга

посвящена

рассмотрению

вопросов теории

 

пространственно-

временной

фильтрации

сигналов

в

космических

измерительных

комп­

лексах и изложению обобщенной методики

оценки

потенциальной

точ­

ности комплексов. Описываемая методика охватывает

процессы

измере­

ния топоцентрцческих

координат

КА и

обработки информации при

опре­

делении

орбит, позволяя исследовать

оба

процесса

с

единых

позиций

теории статистических решений. Приводятся алгоритмы оптимальной обра­

ботки сигналов и примеры структурных

схем устройств,

обеспечиваю­

щих такую

обработку.

 

 

Книга может служить пособием для

изучения принципов построения

космических

комплексов орбитальных,

навигационных и

геодезических

измерений, а также вопросов приема и обработки сигналов в этих комп­ лексах. Она рассчитана на научных работников, преподавателей, «пио­ неров, аспирантов и студентов старших курсов радиотехнических факуль­ тетов.

Рис. 19, табл. 6, библ. 30 назв.

Редакция литературы по вопросам космической

радиоэлектроники

1

1

Гос. научно- — -

б й 5 д : г я

ч и т

ОГО З А Л А I

0341-070 о 046 (01)-73 19-73

© Издательство «Советское радио», 1973


Предисловие

З а п у ск

в Советском Союзе 4

октября 1957

года

•первого в

мире

искусственного

спутника

Земли

положил

начало

бурному 'развитию космической

техники, которая к настоящему времени у ж е при­

несла человечеству

много в а ж н ы х открытий и на­

шла много важных .практических применений.

При

большом .разнообразии

задач

в

космосе,

у ж е

потребовавших,

« ж

известно, пусков

многих

сотен

искусственных

спутников

Земли

и

десятков

космических аппаратов

(.КА)

к Луне

и

другим

планетам

солнечной

системы,

всегда

необходимо

решать радиолокационную задачу местоопределе-

ния

КА, или измерения его параметров движения,

а 'в

ряде случаев, исходя из параметров

движения

КА

(параметров

его о р б и т ы ) , — о п р е д е л я т ь

коор­

динаты или параметры движения других

объектов.

 

Определение параметров движения обычно раз ­

деляется на два

этапа, соответствующие

как

бы

«радиотехнической» и «баллистической» части за­ дачи: на т а к называемый этап первичной обработ­ ки, когда сигналы, принимаемые радиолокаторами, проходят обработку, оптимальную с точки зрения определения координат КА и их производных от­ носительно радиолокатора, и этап вторичной об­ работки, когда по этим данным 'радиолокаторов с

привлечением

аппарата

небесной

механики

на

Э Ц В М определяются

и

прогнозируются

параметры

движения ('параметры

орбиты)

КА.

 

 

 

П р е д л а г а е м а я

вниманию

читателей

книга

П. В. О Л Я Н Ю К А

интересна

тем,

что

в ней

фор­

мулируются

непосредственные

зависимости

иско­

мых параметров движения КА от структуры

при­

нимаемых сигналов ('являющихся с и г н а л а м и с ре­ гулярно изменяющимися параметрами) и опреде­

ляется потенциальная

точность

радиотехнических

•измерительных" комплексов. П р и

этом

автор особо

о б р а щ а е т внимание на

относительно

большую де­

терминированность движения многих КА и следо­ вательно сравнительно большое время корреляции


ф л ю к т у а ц ии п а р а м е т р о в движения, позволяющее проводить длительное накопление сигнала и бла ­ годаря этому повышать точность измерения пара ­ метров движения . Обобщенные автокорреляцион­ ные функции, которые логично вводит автор для •сигналов с регулярно изменяющимися ' П а р а м е т р а ­ ми, позволяют непосредственно оценить весомость

априорной информации и точность

измерительных

•средств.

 

 

П о д о б н ы й

подход хотя естественно и не выхо­

дит за рамки

применяемой теории

статистических

решений, однако представляет интерес с методиче­ ской точки зрения, позволяя наглядно оценить точность различных радиотехнических комплексов и синтезировать их оптимальные структуры. П р и ­

веденного материала

достаточно, чтобы читатель

смог приступить к конкретным

п р и л о ж е н и я м пред­

лагаемой методики.

 

 

 

Член-корреспондент А Н

С С С Р

А. Ф.

БОГОМОЛОВ

Основные обозначения

А — амплитуда принимаемого сигнала, А0— амплитуда опорного сигнала, формируемого в точ­

ке приема по априорным данным, А т — амплитуда (модулированной несущей,

а — б о л ь ш а я полуось кеплерова эллипса, а3 — экваториальный радиус принятого опорного эллип ­

соида Земли,

В, В а 'корреляционные матрицы ошибок измерений и априорных данных,

Ву,

Вг— геодезическая широта и скорость

ее изменения,

D

—• длина стороны

к в а д р а т н о й

антенны

или диаметр

круглой

антенны,

 

 

 

Е

— э к с ц е н т р и ч е с к а я

аномалия,

 

 

е

— эксцентриситет кеплерова эллипса,

 

е 3

— эксцентриситет

опорного

эллипсоида

Земли,

F — допплеровекое смещение частоты, / — частота несущих колебаний,

4


g

вектор

параметров д в и ж е н и я КА в геоцентрической

прямоугольной системе координат;

 

S i

§2 е г 0 координатные

и скоростные

составляющие,

Н

высота

относительно

поверхности

принятого опорно ­

го эллипсоида,

/5 — информативность траектории ,по отношению к опре ­ деляемой величине £,

1о(х) — функция Беоселя мнимого аргумента нулевого порядка,

i — угол наклонения

орбиты,

 

 

J —

матрица

преобразования,

 

 

Jnp)

«1ц. Jc<t> •

J r — матрицы преобразования

д и ф ф е р е н ­

циалов

при переходе

от прямоугольной,

цилиндрической,,

сферической и геодезической систем к исходной

прямоуголь ­

ной системе,

 

 

 

 

.hq якобиева м а т р и ц а перехода от координат § к ко ­ ординатам g ,

k — волновое число,

L — геодезическая долгота,

MQ

— с р е д н я я

аномалия на момент

времени t0,

т — глубина

амплитудной

модуляции; количество опреде ­

ляемых параметров движения,

 

 

<N — р а д и у с

кривизны первого вертикала

на поверхности

опорного эллипсоида

в точке

наблюдения,

 

N0

— с п е к т р а л ь н а я

плотность помех,

 

 

N(t,r) — к о м п л е к с н а я амплитуда помехи,

 

1 n(t,

г ) мгновенное значение помехи,

 

Р,

Р й . , Р.,- м а т р и ц а

перехода

от

дифференциалов-

кеплеровых параметров к д и ф ф е р е н ц и а л а м начальных усло­ вий движения в инерциальной прямоугольной системе коор ­ динат, ее k-ая строка и /-ый столбец (гл. V I ) , мощность из ­ лучения бортового передатчика .(гл. V ) ,

р — п а р а м е т р (Кеплерового эллипса,

Q u

> Осф . Q r — векторы линейных составляющих координат

цилиндрической, сферической и геодезической систем

отсче­

та,.

 

 

q,

q a векторы истинных и априорных значений

п а р а ­

метров движения;'вектор кеплеровых п а р а м е т р о в ,

Aq-вектор разности м е ж д у истинными и априорными значениями параметров движения,

q n вектор неопределяемых параметров движения,

5


Чц

iQciiii

Qr векторы параметров

движения в цилиндриче­

ской,

сферической и геодезической координатных

системах,

R u ,

R C ( | ) .

R r — матрицы вращени я

ЩУП переходе

от диффе ­

ренциалов цилиндрической, сферической и геодезической си­

стем

отсчета

к д и ф ф е р е н ц и а л а м

прямоугольных

координат,

R?(X) матрица вращения, описывающая поворот пря­

моугольной системы

координат

вокруг

оси

z

на

угол

К,

 

''(0.

г

а

(0

— текущее расстояние межд у

наблюдателем

и

КА и его априорное значение,

 

 

 

 

 

 

 

 

Гз ,

Г з д геоцентрический

радиус-вектор

 

наблюдателя

и

его априорное

значение,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гк ,г к а — геоцентрический

радиус-вектор

КА

и его

апри­

орное

 

аначен'Ие,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г к

линейная координата сферической системы,

 

 

г з ц ,

Г з ц „ геоцентрический

радиус-вектор

центра

антен­

ны и его

априорное значение,

 

 

 

 

 

 

 

 

г к

радиус-вектор текущей

точки антенны,

 

 

 

5 — действующая п л о щ а д ь приемной антенны,

 

 

 

s(t,

 

г)

— мгновенное значение

сигнала,

 

 

 

 

 

Т

время наблюдения

или

длительность

измерений,

 

i,

t0

текущее

время

и

некоторое

его

фиксированное

значение,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U u

, и с

ф ,

U r

матрицы связи

д и ф ф е р е н ц и а л о в

скоростных

составляющих

прямоугольной

системы

отсчета с

дифферен ­

ц и а л а м и составляющих цилиндрической, сферической и гео­ дезической систем,

и — угол

широты,

V

объем

пространства, занимаемого элементами прием­

ных антенн,

 

 

V u ,

V C ( i ) ,

V r

матрицы с в я з и дифференциалов скоростных

составляющих цилиндрической, сферической и геодезической

систем отсчета

с д и ф ф е р е н ц и а л а м и составляющих прямо­

угольной системы,

v скорость

К А,

^гр. ^'фгрупповая и ф а з о в а я скорости распространения

радиоволн,

 

W , ( , W c < 1 ] ) W r

матрицы непосредственного преобразова ­

ния дифференциалов .координатных с о с т а в л я ю щ и х при пере­

ходе

от

цилиндрической, сферической

и

геодезической

си­

стем

отсчета к

прямоугольной,

 

 

 

 

W K

матрица

непосредственного

преобразования

диф ­

ф е р е н ц и а л о в

при

переходе от кеплеровых

элементов к

иа-

6