3. Постановка задачи синтеза структуры ксн и существующие подходы к её решению.

Максимального выигрыша от комплексирования можно достичь, решив задачу синтеза, в результате которой находится оптимальная структура системы комплексной обработки информации.

Целью решения задачи синтеза КСН является :

• получение оптимальной структуры КСН;

• количественная оценка её параметров и характеристик;

• оценка степени критичности к отклонениям от априорных предположений;

• оценка практической реализуемости

Дальнейшее изложение будет посвящено краткому изложению теоретических основ синтеза КСН. Сформулируем те основные предположения в рамках которых будет строится последующий анализ методов построения структуры КСН.

Прежде всего необходимо заметить, что обработка навигационной информации представляет собой процесс, который можно представить в виде последовательности двух этапов:

• первичная обработка навигационной информации- то есть поиск, обнаружение, селекция, преобразование и усиление выходных сигналов навигационных устройств для определения навигационных параметров (например, дальность до или азимут до ЛА)

• вторичная обработка навигационной информации предполагает выполняемую в специализированных вычислителях или БЦВМ обработку выходных сигналов измерителей, сформированных с учетом первичной обработки для определения параметров состояния ЛА.

В настоящее время комплексное использование информации применяется в основном при её вторичной обработке. Хотя в перспективных КСН предполагается комплексирование измерителей и при первичной обработке информации, тем не менее в рамках нашего курса основное внимание будет сосредоточено на способах комплексной вторичной обработки информации. То есть в последующем говоря о совместной обработке навигационной информации мы будем иметь ввиду именно вторичную обработку.

Очевидно, что комплексная вторичная обработка информации дает положительный эффект лишь тогда, когда соответствующие навигационные измерители находятся в работоспособном состоянии, то есть на их выходах имеются достаточно хорошие сигналы, сформированные в результате первичной обработки. То есть оптимизация алгоритмов комплексной обработки и навигационной информации не затрагивает оптимизацию самих навигационных измерителей.

Сегодня известны различные подходы к синтезу структуры КСН. К ним относятся:

1. Синтез структуры КСН на основе эвристических схем комплексирования. Длительное время в КСН для вторичной обработки информации использовались простейшие эвристические алгоритмы. Сущность таких эвристических алгоритмов заключается в том, чтобы при наличии нескольких сигналов, представляющих собой результаты измерения одного и того же навигационного параметра выделить из всей совокупности измерений один сигнал повышенной точности, который в последующем используется для получения оценок параметров состояния ЛА. В эвристических схемах, также часто применяются методы теории инвариантности. По такому принципу выполняются устройства совместной обработки по схемам компенсации, фильтрации. В основе принципа инвариантности применительно к таким схемам комплексирования лежит следующее соображение: пусть имеется два случайных измерния х1(t)=x(t)+n1(t), х2(t)=x(t)+n2(t) одного и того же параметра х(t),. Перейдем к наблюдаемому процессу х(t)=x1(t)-х2(t)=n1(t)-n2(t), который как мы видим не содержит оцениваемого навигационного параметра (то есть инвариантен к оцениваемому параметру). В последующем измерение х(t) используется, например, для отыскания оптимальной оценки помехи n*1(t) и, которая в свою очередь используется для последующей оценки интересующего нас навигационного параметра на основе простого соотношения х(t)=x1(t)-n*1(t).

2 . Статистические методы синтеза структуры КСН. В настоящее время при комплексной обработке все чаще применяют оптимальные алгоритмы оценивания, базирующиеся на дифференциальных или разностных уравнениях. Теоретической основой таких алгоритмов являются статистические методы синтеза, позволяющие наиболее полно учитывать случайные погрешности измерений.

Основные достоинства статистических методов применительно к синтезу КСН заключаются в следующем:

• возможность синтеза линейных и нелинейных систем, в дискретном и непрерывном вариантах обработки информации;

• возможность получения практически реализуемых структур устройств обработки навигационных измерений, обеспечивающих минимальные ошибки оценки параметров состояния ЛА;

• возможность получения удобных для реализации в цифровой ЭВМ алгоритмов в виде рекуррентных соотношений, что сокращает объем вычислений и повышает их точность;

• возможность обработки измерений по мере их поступления в реальном масштабе времени.

Наиболее широко для синтеза КСН сегодня используются:

Методы теории оптимальной нелинейной фильтрации. Эти методы являются универсальной теоретической основой статистического синтеза КСН. Это обусловлено тем, что, во-первых, эти методы позволяют строить оптимальные алгоритмы обработки навигационных измерений, в тех наиболее распространенных практических ситуациях, когда измерения нелинейно связаны с оцениваемыми параметрами; во-вторых, реализация этих методов не требует обязательного подтверждения того, что навигационные измерения представляют собой гауссовские процессы, связанные линейной зависимостью с вектором состояния., что характерно для методов линейной фильтрации Калмана-Бьюси.

Методы оптимальной линейной фильтрации Калмана-Бьюси позволяют строить оптимальные алгоритмы комплексной обработки навигационной информации в ситуации в тех случаях, когда навигационные измерения представляют собой гауссовские процессы, связанные линейной зависимостью с вектором состояния.