Похибки виміру радіонавігаційного параметра

 

Точність виміру координат і параметрів руху об'єкта є найважливішою характеристикою РНС. Вона визначається похибками вимірів радіонавігаційного параметра (РНП) – параметра радіосигналу, що несе інформацію про  координати чи швидкість об'єкта.

У дальномірних і різницево-дальномірних системах вимірюваним параметром може бути часове, частотне чи фазове зрушення коливань прийнятого сигналу щодо опорного, формованого в системі. Відповідно вимірюваному параметру розрізняють імпульсні, частотні і фазові системи. У кутомірних системах РНП є кут між напрямком на об'єкт і опорний напрямок, а в системах виміру швидкості— допплерівський зсув частоти прийнятих коливань щодо частоти опорних.

У статистичній радіотехніці розглянуті алгоритми оптимальних вимірювачів, що забезпечують найвищу (потенційну) точність визначення перерахованих параметрів сигналу, обмежену власними шумами приймача вимірника. Однак у реальних умовах роботи РНС потенційна точність практично недосяжна через недосконалість методу вимірів, його технічної реалізації й умов експлуатації. Розрізняють методичні, інструментальні (апаратурні) похибки, а також похибки, обумовлені умовами експлуатації системи.

До методичнх відносяться похибки, обумовлені допущеннями і наближеннями при обґрунтуванні принципу дії системи і розрахунку її характеристик, до інструментальних – похибки, безпосередньо зв'язані з технічним виконанням вимірювачів.

Методичні й інструментальні похибки можна зменшити шляхом:

— підвищення якості проектування при використанні більш зроблених моделей, застосуванні ЕОМ для моделювання і розрахунку, переході від аналогових до цифрових методів обробки;

— максимального залучення апріорної інформації про характеристики сигналів і перешкод;

— спільної обробки (комплексування) даних різних датчиків інформації.

Похибки, викликані змінами умов експлуатації систем, різноманітні по походженню. Джерелами цих погрішностей є зовнішні перешкоди, що змінюються умови поширення радіохвиль, вібрації апаратури, коливання температури, вологості, напруги харчування і т.д.

Для зменшення впливу перерахованих факторів при створенні системи повинні бути обрані раціональні схемотехнічні і конструктивні рішення, а також розміщення апаратури. Крім того, необхідно передбачити можливість періодичної перевірки і калібрування параметрів апаратури в процесі експлуатації.

По характері прояву похибки підрозділяють на систематичні і випадкові.

Систематичні похибки постійні від виміру до чи виміру повільно міняються в часі по визначеному законі; вони можуть бути виключені чи зведені до припустимого мінімуму при калібруванні системи.

Випадкові похибки цілком непереборні, але раціональною побудовою системи можуть бути знижені до прийнятного рівня. Звичайно ці похибки a, так само як і вимірюваний параметр р, є функцією часу, тобто a(t)=p(t) – p (t), де p(t) – дійсне значення вимірюваного параметра; p (t) – його оцінка, отримана в результаті виміру.

Вичерпне статистичний опис a(t) міститься в багатомірних щільностях імовірності (ЩІ) чи у функціоналі ЩІ, однак на практиці частіше використовують лише середнє m(t) і дисперсію D(t).

Коли похибка a(t0 відповідає ергодичному випадковому процесу, статистичне усереднення при обчисленні показників точності заміняють усередненням за часом, а замість кореляційної функції похибки знаходять її спектральну щільність.

Математичне чекання похибки т, що   називають зсувом, дає систематичну складову похибки, що раціональним проектуванням і експлуатацією системи можна зробити багато менше випадкової складовий.

Для характеристики точності вимірника використовують середній квадрат чи похибки її дальномірних значення.

Ці показники визначають точність системи лише в середньому і не дозволяють судити про тім, як часто можливі похибки, що перевищують їхні усереднені значення. Тому точність залежить також від імовірності того, що похибка не перевищить припустимого значення.

У зв'язку з великим числом різноманітних причин, що впливають на вимір РНП, можна вважати, що похибка вимірів, відповідно до центральної граничної теореми, має нормальний розподіл. У радіонавігації широко застосовують позиційний метод визначення положення об'єкта з просторі, точність якого залежить від погрішностей фіксації поверхонь і ліній положення.