|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы ние разрядной сетки и в случае его отсутствия начинается вычисление «г и„ 2. Полная микропрограмма требует для своего выполнения около 100 тактов, что позволяет обеспечить максимальную рабочую частоту дискретизации ЦФ порядка 8 кГц. § 10.5. ПРИМЕНЕНИЕ МПВУ В КОМПЛЕКСИРОВАННЫХ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ Рассмотренные примеры использования МП в РТС касались решения простых в вычислительном отношении задач, для которых основной объем программ составляли простые операции, такие, как пересылки, логические, ввода/вы-oj Уг ма-ц,) Реализация на МП ---<2)-" цифровых фильтров потребовала АВтнам-пая система РСБН / VM-Vp) fiVp-u чу, Фильтр Капмана Рис. 10.16. Структурная схема инвариантной комплексированной системы применения операций умножения многоразрядных чисел. Следствием этого явилось использование многокристальных МП, позволяющих получить любую требуемую разрядность без существенного снижения быстродействия. Решение сложных задач, возникающих в практике проектирования РТС (построение комплексированных навигационных измерителей, многоканальных систем обработки радиолокационной информации и т. д.), требует использования более мощных МП-систем, имеющих разрядность 16-24, аппаратную реализацию операций умножения и деления, развитую систему команд и методов адресации, широкий набор интерфейсных БИС. В таких специализированных вычислительных устройствах, построенных на основе МП, простые операции типа пересылок или сложения выполняются примерно за 1 мкс, умножение - за 3-4 мкс и деление - за 8-10 мкс. Архитектура микропроцессорных вычислительных устройств (МПВУ) повторяет магистральную архитектуру микро-ЭВМ, рассмотренную в §6.1. При этом обмен данными между МПВУ и датчиками информации (радиотехническими и автономными), используемыми в системе, организуется обычно так же, как и типовой микро-ЭВМ. Основную трудность разработки таких систем составляет не аппаратное, а программное обеспечение. В качестве примера рассмотрим в общих чертах проектирование двухкоординатной комплексной системы ближней навигации на базе МПВУ, содержащей угломерно-дальномерную радиотехническую систему ближней навигации (РСБН), датчик воздушных сигналов и курсовую систему. Объединение информации физически разнородных датчиков, осуществляемое с целью повышения точности и надежности измерения навигационных параметров, может произюдиться различными способами [47J. В практике наиболее распространен способ построения навигационных комплексов, основанный на так называемой инвариантной схеме, преимущество которого состоит в том, что не требуется априорных сведении о статистике измеряемого параметра. Этот метод иллюстрируется функциональной схемой, приведенной на рис. 10.16. Пусть совокупность одних и тех же навигационных параметров, объединенных в вектор р, измеряется двумя системами - автономной с ошибками и радиотехнической с ошибками Vp. Тогда на выходе вычитающего устройства ВчУ1 разностный вектор z = + ( - Vp). Для реализации комплексированной системы необходимо, чтобы спектры ошибок автономной и радиотехнической систем сильно отличались друг от друга. В этом случае можно произвести оценивание вектора ошибок на фоне шумов измерения Ур. Задача решается методами теории фильтрации (в частности, с помощью фильтра Калмана). Результирующая оценка вектора навигационных параметров р получается на выходе ВчУ2 в следующем виде: f = Р -f (VaJ= 3-f -f Eg. Если предположить, что оценка в точности равна V, то результирующий вектор оценивае-✓\ мых параметров р вообще не содержит ошибок. В противном случае
РСБН Рис. 10.17. Упрощенные геометрические соотношения при комплекси-ровании данных РСБН и системы воздушных сигналов вектор ошибок оценивания Sa = -Vg. При такой постановке вопроса необходимо выполнение двух условий: 1) нужно знать динамические свойства ошибок автономной системы (иметь подходящую модель); 2) привести все оцениваемые навигационные параметры к единой системе координат. Рассмотрим упрощенные геометрические соотношения в проектируемой системе (рис. 10.17). Координаты летательного аппарата (ЛА), используемые для расчета требуемой линии пути, обычно вычисляют в прямоугольной системе координат (х, у). Для простоты будем считать, что начало координат находится в месте расположения РСБН, относительно которой ЛА измеряет свое местонахождение в полярной системе координат дальность (D)- азимут (а) с соответствующими ошибками AD и Аа. На борту ЛА, кроме того, измеряется вектор воздушной скорости \м, который отличается от вектора истинной скорости \м на величину вектора ошибки V,. основной составляющей которого является вектор ветра Уветра> существенно превышающий ошибки самого датчика воздушной скорости. Для упрощения последующего рассмотрения будем считать, что курсовой угол ЛА измеряется точно. Тогда все измеряемые параметры можно пересчитать в единую прямоугольную систему координат: = л; -f Алгр = (D + AD)sin(a + Аос) л; + DcosaAa -f -fADsinoc, (10.12) Uv у +Ур = {D + AD) cos(a + Аа) у - D sin Аа + 4- AD cos ос. (10.13) (10.14) (10.15) My IM! Ту Ey Для получения автономных координат (лТд, у) последние два уравнения необходимо проинтегрировать при соответствующих начальных условиях: - = J VdT = X - J l/ (т) dx = д; + Ад;, (0. (Ю. 16) му d--y- (т) dT = у -I- А, it), (10.17) о о где Ал;а(/) и Аа(0 - ошибки счисления автономной системы по соответствующей координате. Полученные таким образом выражения (10.12), (10.13), (10.16), (10.17), соответствующие измерениям положений ЛА с помощью, РСБН и датчика воздушной скорости, записаны в единой прямоугольной системе координат и могут быть использованы для построения алгоритмов фильтрации. Структурная схема, иллюстрирующая рассмотренные операции, приведена на рис. 10.18. В качестве входного сигнала фильтра Калмана [47J используется разностный вектор z = (10.18) Аа {t) - D COS аДос - AD sin а АуSi (О + sin аДос - AD cos ос Если ошибки РСБН AD и Да не содержат медленно изменяющихся составляющих, т. е. могут рассматриваться по отношению к ошибкам датчика воздушной скорости как белые шумы, то в качестве оцениваемого вектора состояния можно выбрать вектор р = [Дл;аДаДд;аДа], где Т - знак транспонирования. Тогда уравнение (10.18) можно переписать в следующем стандартном для калмановской фильтрации виде: z(0 = Hp(0 + Gv(0 = ДХа Дуа - D COS ос i - sin ос Дл;„ 21 (О 1гИ)} 1000 0100 D sin ос -cos ос (10.19) где матрица наблюдение Я = 1000 0100 так как из четырех состав- ляющих вектора состояния наблюдаемыми являются только ДХа и 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 [ 99 ] 100 101 102 103 104 105 |