Вестник морского государственного университета серия судовождение выпуск Владивосток 2009 icon

Вестник морского государственного университета серия судовождение выпуск Владивосток 2009



Смотрите также:
Вестник морского государственного университета серия судовождение выпуск Владивосток 2009...
Вестник морского государственного университета серия судовождение выпуск 23/2008 Владивосток...
Учебное пособие Рекомендовано методическим советом Морского государственного университета в...
Бюллетень экспериментальной биологии и медицины...
Учебно-методическое пособие по выполнению, структуре...
Вестник томского государственного педагогического университета / Научный журнал томск выпуск 6...
Рассказ повествование...
Тематический план внутривузовских изданий научной и учебной литературы на 2010 год Издательство...
Научные публикации в рецензируемых российских изданиях...
Е. В. Шелестюк Комплексная методика исследования речевого воздействия произведения письменной...
Е. В. Шелестюк Комплексная методика исследования речевого воздействия произведения письменной...
Общественное мнение в преддверии избирательного цикла: глубинные основания и конъюнктурные...



страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
вернуться в начало
скачать


Таблица 4

^ Результаты расчетов

Параметры

Дата

Ay, Н∙м/рад

х10-3

Az, Н∙м/рад

х10-4

Az/Ay





Td, сек





Среднее

8,923

2,884

0,032

1,068

0,767

6120

1,176

1,142

10.03.09

6,86

3,185

0,046

0,967

0,997

7090

1,015

1,01


Усреднённые вычисленные параметры модернизированного ГАК «Вега» не соответствуют параметрам серийного ГАК «Вега-М». После пересчета коэффициентов передачи по горизонтальному и вертикальному каналам получены экспериментальные данные за 10 марта 2009 г.

Вид экспериментальной кривой затухающих колебаний за 10.03.09 г. и рассчитанных по формулам (8) и (15) переходных процессов показан на рис. 2. Несовпадение кривых на начальном участке объясняется следствием того, что после режима «Горизонтирования» ГАК был выведен ускоренно из меридиана, а затем переведен в режим «Работа». Индикатор горизонта длительное время находился на упоре (t =2575 мин.), что исказило переходной процесс в начальный период.

Из таблицы 3 (эксперимент за 10.03.09) видно, что отклонения экспериментальных результатов от теоретических не превышает 3,3% по параметру Az и примерно 1% по остальным нормируемым параметрам, что вполне приемлемо для инженерных расчетов.



Рис.2. Вид экспериментальной КЗК и рассчитанных переходных процессов ГАК


Список использованных источников

  1. Новые технические средства судовождения [Текст] / Н. В. Герасимов и др. Под общ. Ред. А. А. Якушенкова. – М.: Транспорт, 1973. – 264 с.

  2. Коган, В. М. Судовой гироазимуткомпас «Вега» [Текст] / В. М. Коган, М. В. Чичинадзе. – М. : Транспорт, 1983. – 200 с.

  3. Смирнов, Е. Л. Технические средства судовождения: Теория: Учебник для вузов [Текст] / Е. Л. Смирнов, А. В. Яловенко, А. А. Якушенков / Под ред. Е. Л. Смирнова. – М.: Транспорт, 1988. – 376 с.

  4. Блинов, И. А. Электронавигационные приборы: Учебник для вузов ММФ [Текст] / И. А. Блинов, А. В. Жерлаков, В. К. Перфильев, Е. Л. Смирнов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1980. – 448 с.

  5. Перминов, И. Г. Выбор параметров двухрежимного корректируемого гирокомпаса [Текст] / Приборостроение, сб. научн. тр. № 156. Пермь: 1974. – С. 30–34.

  6. Власенко, А. А. Судовая электроавтоматика [Текст] / А. А. Власенко, В. А. Стражмейстер. М. : Транспорт, 1983. – 258 с.

^ ГИРОАЗИМУТКОМПАС «ВЕГА»

С АПЕРИОДИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРОМ ПРИХОДА В МЕРИДИАН


А. О. Бирюк, В. В. Завьялов, В. С. Перечёсов,

МГУ им. адм. Г. И. Невельского, г. Владивосток

Приводятся экспериментальные данные апериодического процесса прихода в меридиан корректируемого гироазимуткомпаса «Вега-С» с цифровой системой управления. Модули маятникового и демпфирующего моментов рассчитаны по заданным фактору затухания и времени прихода в меридиан.


В лаборатории технических средств навигации кафедры технических средств судовождения Морского государственного университета им. адм. Г. И. Невельского была произведена глубокая модернизация гироазимуткомпаса (ГАК) «Вега-М». Разработана цифровая система управления гироблоком. Без существенных изменений осталась только гиросекция (в ней СКВТ курса заменен на цифровой энкодер).

Одним из недостатков серийного ГАК «Вега-М» является длительное время прихода в меридиан в режиме «Гирокомпас». Этот недостаток отсутствует у современных ГАК «Гюйс», «Меридиан», «PGM-C-009» у которых время прихода в меридиан в широте г. Владивостока (43,1) составляет около 1 часа (для ГАК «Вега-М» – около 4 часов).

Современная система управления гироблоком позволяет изменять параметры ГАК «Вега-С»

Целью работы является выявление возможности получить апериодический переходной процесс ГАК «Вега-С» с приемлемым перерегулированием ( 2%) и временем прихода в меридиан не более 1,5 часов ( 75 мин.).

Основными исходными параметрами можно принять время регулирования, т.е. время прихода в меридиан и фактор затухания.

Выражение для времени регулирования имеет вид [1]

, (1)

где – частота незатухающих колебаний, – коэффициент демпфирования (показатель затухания), – частота затухающих колебаний [2]. Тогда

. (2)

Фактор затухания вычисляется по формулам [3]

. (3)

Показатель затухания, коэффициент затухания, частота незатухающих колебаний и период соответственно равны [3]:

, , , . (4)


Модули маятникового и демпфирующего моментов равны соответственно [2]:

, (5)

где – горизонтальная составляющая суточного вращения Земли, – угловая скорость суточного вращения Земли, – широта места, H – кинетический момент гироскопа. Соотношение модулей демпфирующего и маятникового моментов для ГАК «Вега-М» принято .

Переходная функция звена при подаче на вход единичного ступенчатого воздействия (отклонения оси чувствительного элемента ГАК из меридиана – коэффициент k) и нулевых начальных значениях имеет вид


, (6)


В результате расчетов при tp=75 минут и факторе затухания f=50 получены следующие величины параметров ГАК «Вега-С»: , , , , , , , , .

Вид экспериментального переходного процесса и теоретического показан на рисунке 1.




Список использованных источников


1. Перминов, И. Г. Выбор параметров двухрежимного корректируемого гирокомпаса [Текст] / Приборостроение, сб. научн. тр. № 156. Пермь: 1974. – С. 30–34.

2. Смирнов, Е. Л. Технические средства судовождения: Теория: Учебник для вузов [Текст] / Е. Л. Смирнов, А. В. Яловенко, А. А. Якушенков / Под ред. Е. Л. Смирнова. – М.: Транспорт, 1988. – 376 с.

  1. Коган, В. М. Судовой гироазимуткомпас «Вега» [Текст] / В. М. Коган, М. В. Чичинадзе. – М. : Транспорт, 1983. – 200 с.


^ ЗАВИСИМОСТИ ХАРАКТЕРИСТИК ТОЧНОСТИ ОМС

ОТ ВОЗВЫШЕНИЯ АНТЕННЫ ПРИЁМНИКА GP-37 НАД ГЕОИДОМ

Ю. А. Комаровский,

МГУ им. адм. Г. И. Невельского, г. Владивосток

В работе показано, что с помощью обсервованного возвышения антенны GPS-приёмника можно более детально исследовать характеристики точности определения места судна. Обнаружено, что при обсервованных возвышениях антенны, близких к точным её отстояниям от среднего уровня моря, средние квадратические погрешности плановых координат достигают минимальных значений. На основе полученных результатов разработан простой способ оперативной оценки текущей удвоенной средней квадратической погрешности ОМС.

Эксплуатацию судовых GPS-приёмников до сих пор сопровождает проблема оперативной оценки точности определения координат судна (ОМС). Обычно точность ОМС характеризуют удвоенной радиальной средней квадратической погрешностью (УРСКП). Эту характеристику получают в ходе продолжительных наблюдений при неподвижной антенне исследуемого GPS-приёмника. Полученная таким образом УРСКП является по сути дела обобщённой оценкой точности ОМС данного образца GPS-приёмника. Текущее значение РСКП зависит от азимутов и высот расположения спутников системы Навстар GPS, от чувствительности и быстродействия приёмника, от точности вычислительных алгоритмов программного обеспечения, от состояния трансионосферного канала распространения сигналов спутников. Следовательно, заранее полученная удвоенная радиальная средняя квадратическая погрешность не будет чувствительна к мгновенному состоянию перечисленных факторов.

На подвижном судне получение УРСКП крайне затруднено, так как чрезвычайно сложно выделить из процесса изменения мгновенных значений обсервованных широт и долгот составляющие, обусловленные неравномерностью вектора скорости судна, рысканием судна на курсе и качкой. В некоторых типах GPS-приёмников на экран индикатора выводится некий показатель точности, называемый неопределённостью (uncertaity). В технических описаниях таких приборов сообщается, что это средняя квадратическая погрешность определения текущего места судна. Однако алгоритма вычисления этого показателя не приводится, что ставит под сомнение обоснованность его применения.

С появлением GPS-приёмников в практику судовождения стал входить горизонтальный геометрический фактор (ГГФ). Величина ГГФ является косвенным показателем точности, так как отражает одним числом лишь геометрию расположения спутников относительно судна. На начальных этапах эксплуатации системы GPS в технических описаниях приёмников приводились номограммы, с помощью которых по величине текущего значения ГГФ (HDOP) рекомендовалось определять величину УРСКП. Исследования автора показали, что в действительности номограммы давали неверные результаты. Экспериментальные наблюдения за работой GPS-приёмников подтвердили предположение о том, что каждый тип приёмника вычисляет величины HDOP по уникальному алгоритму. Поэтому два приёмника разных типов на одном судне в один и тот же момент времени будут индицировать на своих экранах разные величины HDOP. Более того, такой приёмник, как J NAV500, отображал в течение нескольких суток величину HDOP = 1 в 99% и величину HDOP = 2 в 1% из 336957 наблюдений. Этот факт никак не свидетельствует о чувствительности HDOP.

Существует ещё один подход к оперативной оценке точности ОМС. Он заключается в предварительном получении статистической зависимости величины УРСКП от числа спутников, сигналы которых в данный момент используются GPS-приёмником для ОМС. Число таких спутников содержится в предложении $GPGGA стандарта NMEA 0183. Число используемых спутников можно также получить на соответствующей странице экрана любого GPS-приёмника. Этот способ оценки был предложен автором данной статьи. Способ просто реализуется даже без применения вычислительной техники. Достаточно иметь возле GPS-приёмника номограмму, отражающую регрессионную зависимость УРСКП от числа используемых в данный момент спутников. И если бы этот способ оценки точности отличался чувствительностью, то его следовало бы развивать дальше.

Цель данной статьи заключается в описании нового способа оперативной оценки УРСКП, который обладает высокой чувствительностью к перечисленным ранее факторам, влияющим на точность ОМС с помощью судового GPS-приёмника.

Перечисленные выше факторы вызывают погрешности определения широты, долготы и возвышения антенны над поверхностью геоида. На движущемся судне точные значения широты и долготы в любой момент времени знать невозможно. Вместе с широтой и долготой непрерывно изменяется и обсервованное возвышение антенны над геоидом. В отличие от обсервованных плановых координат точное значение возвышения всегда известно. В первом приближении возвышение антенны судового GPS-приёмника над геоидом – это отстояние по вертикали фазового центра антенны над средним уровнем моря на данной акватории. Ранее автором данной статьи была обнаружена корреляционная зависимость между координатами GPS-приёмника. Следовательно, если заранее получить зависимости СКП широты и долготы от обсервованного возвышения антенны, то, используя эту зависимость, в любой момент времени на судне по обсервованному возвышению можно рассчитать текущее значение РСКП.

Для получения искомых зависимостей были использованы данные экспериментальных наблюдений за работой приёмника GP-37, выполненных автором осенью 2006 года на базе высокоточного GPS полигона Артёмовской топографо-геодезической экспедиции (ФГУП “ПриморАГП”). Из полученных данных для каждого значения возвышения от 58 до 70 метров были сформированы 13 массивов, состоящих из соответствующих им пар значений обсервованных широт и долгот. Массивы, соответствующие возвышениям более 70 и менее 58 метров, не формировались, поскольку там объёмы выборок были меньше 11000 пар широт и долгот. Затем по каждому массиву были рассчитаны СКП широт и долгот, выраженных в минутах и в метрах, а также удвоенные радиальные СКП в метрах. Результаты этих вычислений можно видеть в табл. 1.

Таблица 1

Характеристики точности обсервованных широт и долгот приёмника GP-37


Возвышение

антенны

Объём

выборок

СКП широты

СКП долготы

УРСКП,

метры

минуты

метры

минуты

метры

58

11097

0,000889

1,646

0,000855

1,155

4,021

59

20671

0,000811

1,502

0,000741

1,001

3,611

60

59719

0,000706

1,307

0,000759

1,025

3,323

61

72311

0,000691

1,279

0,000744

1,005

3,253

62

160697

0,000711

1,317

0,000786

1,062

3,385

63

240300

0,000735

1,361

0,000799

1,079

3,474

64

223757

0,000757

1,403

0,000749

1,013

3,459

65

350961

0,000730

1,352

0,000705

0,953

3,307

66

248027

0,000707

1,309

0,000670

0,905

3,182

67

258774

0,000702

1,299

0,000666

0,899

3,161

68

127851

0,000732

1,355

0,000682

0,922

3,277

69

39305

0,000752

1,393

0,000725

0,980

3,406

70

20765

0,000651

1,205

0,000748

1,010

3,144


Для анализа полученных результатов обратимся к рис. 1. На нём на левой панели представлен график изменения СКП широты в метрах в зависимости от возвышения антенны. Вертикальная пунктирная линия соответствует точному значению возвышения. На правой панели рис. 1 показан аналогичный график изменения СКП долготы.

На графиках явно прослеживается общая тенденция уменьшения СКП плановых координат с увеличением значений возвышения антенны. Зависимость СКП широты и долготы имеют нелинейный характер. В ходе экспериментальных наблюдений получены большие объёмы выборок. Поэтому нельзя признать характер изменения обсуждаемых СКП случайным. Несомненно, здесь имеет место закономерность, которая нуждается в дополнительных исследованиях. Ранее предполагалось, что СКП широты и долготы должны иметь минимум, строго соответствующий точному значению возвышения антенны. На графиках видно, что полного совпадения не происходит. Можно видеть два минимума СКП у широты и у долготы. Как для широты, так и для долготы они приходятся практически на одни и те же значения возвышения антенны.



Рис. 1. Зависимость СКП широты и долготы от возвышения

Величины средних квадратических погрешностей широты и долготы, полученные в результате обработки всех данных наблюдений осенью 2006 года, равны 1,355 м и 0,983 м соответственно. Как следует из табл. 1, размах варьирования СКП широты равен 0,441 м, а СКП долготы – 0,255 м. Следовательно, вариация СКП широты составила 32,5% от величины, полученной по всем данным, а долготы – 25,9%. Такие значения вариаций средних квадратических погрешностей широты и долготы подтверждают обоснованность подхода к оценке текущей точности ОМС по величине обсервованного возвышения антенны. Рассматриваемый подход обладает способностью оценить даже незначительные величины СКП плановых координат.

На рис. 2 представлен график изменения удвоенной радиальной СКП обсервованного места судна, полученного с помощью GPS приёмника GP-37. Как можно видеть, наибольшее значение погрешности (4,021 м) с вероятностью 0,95 приходится на возвышение антенны 58 м. Наименьшее значение погрешности (0,899 м) наблюдается при возвышении 67 м. Величины удвоенной радиальной СКП также, как и СКП плановых координат, имеют общую тенденцию к уменьшению по мере приближения возвышения к своему истинному значению. Величины удвоенной радиальной СКП определения места судна с помощью приёмника GP-37 не превышают 5 м.



Рис. 2. Зависимость УРСКП от возвышения антенны

Доказательством достоверности полученных результатов может служить тот факт, что на диапазон возвышений антенны от 58 м до 70 м, зарегистрированных в ходе эксперимента, приходится 99,28% от всех наблюдений.

Приёмник GP-37 отображает на экране индикатора и выводит на внешние устройства обсервованные возвышения с разрядностью 1 м. Следовательно, ближайшим целым точным значением возвышения будет 65 м. В действительности на судне таких возвышений антенны не может быть. Чтобы распространить результаты проделанных исследований на область практического применения, надо задаваться не абсолютным значением возвышения, а разностью (Δ) между текущим обсервованным возвышением и его точным значением. В судовых условиях точным значением будет отстояние антенны судового приёмника от среднего уровня моря. Если на судне эксплуатируется приёмник GP-37, то для получения удвоенной радиальной СКП можно воспользоваться табл. 2.

Таблица 2

Таблица величин удвоенных радиальных СКП определения места судна с помощью GPS-приёмника GP-37

Δ, м

УРСКП, м

Δ, м

УРСКП, м

Δ, м

УРСКП, м

– 7

4,021

– 2

3,474

3

3,277

– 6

3,611

– 1

3,459

4

3,406

– 5

3,323

0

3,307

5

3,144

– 4

3,253

1

3,182







– 3

3,385

2

3,161








В заключении надо отметить, что предложенный способ оперативной оценки точности ОМС применим только для приёмника GP 37. Чтобы эту методику распространить на другие приёмники СРНС Навстар GPS, необходимы дальнейшие исследования.





Скачать 2,57 Mb.
оставить комментарий
страница3/12
Дата29.09.2011
Размер2,57 Mb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
плохо
  1
отлично
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх