Математическое обеспечение алгоритма КЭНС




Для разработки поискового алгоритма КЭНС необходимо задать область поиска. При этом учитывают возможный темп изменения различных ошибок и длительность функционирования поискового алгоритма. Время одного цикла функционирования поискового алгоритма КЭНС в практических реализациях составляет единицы минут.

В наиболее простом виде поисковый алгоритм КЭНС представляет собой различитель числовых последовательностей конечной длины на фоне помех с критерием оптимизации по минимуму целевой функции сравнения.

Одна из сравниваемых последовательностей заполняется измерениями высоты рельефа местности в темпе их поступления в процессе функционирования алгоритма КЭНС. Для определенности будем называть эту последовательность «измеренной». Остальные последовательности заполняются значениями высот рельефа местности из эталонной бортовой карты рельефа местности в точках, соответствующих заданным гипотезам об ошибках определения навигационных параметров грубой навигационной системой.

Область поиска КЭНС представляет собой подобласть в пространстве Rn, которая в большинстве случаев является n -мерным прямоугольным параллелепипедом, построенный вокруг точки текущих навигационных определений ГНС ЛА, n – размерность вектора состояния модели ошибок ГНС. Для построения гипотез в области поиска задается сетка разбиения, узловые точки которой характеризуются фиксированными значениями оцениваемых параметров.

 

Δ xi 1(0), Δ yi 2(0), Δ Нi 3(0), Δ Vxi 4(0), Δ Vyi 5(0), …;

где i 1 = 1, …, N 1;

i 2 = 1, …, N 2;

N 1 – число гипотез о значении ошибки по координате x;

N 2 – число гипотез о значении ошибки по координате y.

Общее число гипотез в области поиска определяется произведением

 

N = N 1× N 2× N 3…× N n, (1)

 

и влечет за собой соответствующие требования к вычислительным ресурсам для реализации алгоритма сравнения N гипотез. Последнее обстоятельство объясняет тот факт, что на практике поисковые алгоритмы КЭНС чаще всего применяются для моделей ошибок с минимальной размерностью вектора состояния.

В поисковом алгоритме КЭНС должны проверяться гипотезы о возможных значениях ошибок местоположения ЛА. Одна из гипотез состоит в том, что позиционные ошибки БИНС нулевые, т.е. δx = 0 и δy = 0, будем обозначать ее как Н 00. Другие гипотезы соответствуют предположениям о том, что ошибки БИНС ненулевые и кратны линейным интервалам дискретизации области поиска ∆ x и ∆ y. Интервалы ∆ х, ∆ у выбираются из соображений желаемой точности оценивания. Тогда полное множество гипотез может быть записано в виде:

 

Hmn = { δxm = mx, δyn = ny }, (2)

 

где - NxmNx; - NynNy.

Параметры Nx и Ny выбираются на основании априорной информации об ошибках БИНС к моменту запуска алгоритма КЭНС так, чтобы обеспечить накрытие сеткой разбиения всей предопределенной области возможных ошибок БИНС, т.е. чтобы выполнялось условие полноты набора гипотез:

Чаще всего линейные интервалы дискретизации ∆ x и ∆ y, а также константы алгоритма Nx и Ny выбирают одинаковыми по величине, поэтому при дальнейшем изложении материала без потери общности можно считать, что

Δ x = Δ y = Δ;

Nx = Ny = N.

 

Принцип функционирования поискового алгоритма КЭНС для задачи оценивания координатных ошибок иллюстрирует рисунок 1.

Рисунок 1 − Принцип функционирования поискового алгоритма КЭНС

 

Выходом БИНС в моменты времени tj, j = 1, 2, … S являются оценки текущих координат местоположения ЛА, преобразованные в прямоугольную систему координат .

Для каждой точки определяются координаты точек, соответствующих гипотезам Hmn:

 

.

 

В точках осуществляется восстановление эталонных значений высоты рельефа местности:

.

 

Положение точек относительно представлено на рисунке 1 черными точками.

Целевая функция поискового алгоритма КЭНС является функцией двух целочисленных аргументов – индексов m, n, и зависит от числа измерений S как параметра. Для каждой пары индексов (m, n) она представляет собой сумму S квадратов разностей измеренных значений высоты рельефа местности и эталонных значений для гипотезы с индексами (m, n):

 

; (3)

 

где – NxmNx;

NynNy;

– эталонное значение высоты рельефа местности из бортовой карты;

– измеренное значение высоты рельефа местности, соответствующее формуле (18);

Δ – линейный интервал дискретизации области поиска.

Решением поисковой КЭНС является точка сетки разбиения, в которой целевая функция (3) принимает наименьшее значение:

. (4)



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: