5.1 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 , так само як і вимірюваний параметр р, є функцією часу, тобто (t)=p(t) – p(t), де p(t) – дійсне значення вимірюваного параметра; p(t) – його оцінка, отримана в результаті виміру.

Вичерпне статистичний опис (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 (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.