【導(dǎo)讀】顯示系統(tǒng)誤差.....

　　

【正文】 就可以滿足要求。 理論上，采樣頻率 f和 VOR 角度分辨率 a 的關(guān)系為 : f =360/α*T （ ） 式中 ,T為 30Hz的 周期。 由以上對(duì)伏爾測(cè)角原理的分析，我們可以得到：無線電信號(hào)頻率的穩(wěn)定度和信號(hào) 幅度的衰減以及相位差監(jiān)測(cè)時(shí)的計(jì)時(shí)精度是產(chǎn)生測(cè)量誤差的根源 [10][13]。 （ 3） VOR誤差模型 24 模型框圖如 圖 ： 2 2 1 / 2[ ] ( )t t R C V STE ? ? ? ?? ? ? （ ） RCV? 、 ST? 分別為接收機(jī)和臺(tái)站誤差 圖 13 VOR 誤差模型 一階馬爾科夫過程： ? ? ? ? 22[]E t t e ???? ? ? ? ??? VOR誤差方程可以表示為： 2 2 1n? ? ? ?? ? ? ? （ ） t? 為 VOR 總體誤差 。 1n 為白噪聲 . 誤差模型以狀態(tài)空間法表示為： 22 100 0 0tn?? ? ??????? ? ??? ? ? ??? ????? ? ? ??? ? ? ? ????? （ ） ? ?11t t?? ???? ???? ? ?1 1 2( ) ( ) ( )E n t n t Q? ? ??? 2222/rQ ??? 其中 r? =176。 32 10 / /r s kt? ??? DME 測(cè)距系統(tǒng)誤差特性分析及誤差建模 ? DME誤差統(tǒng) 計(jì)特性： DME 最顯著的誤差 源有以下幾種： ? 脈沖上升時(shí)間和脈沖畸變 2? ? 0?? 1n ? t? t? + + + + 25 ? 固定延遲的標(biāo)校誤差 ? 頻率穩(wěn)定性 ? 接收機(jī)處理誤差 由于定時(shí)只依賴于脈沖前沿，所以對(duì)由于反射而產(chǎn)生的多路徑誤差不敏感。 ? DME誤差統(tǒng) 計(jì)特性： 主要的誤差源為接收機(jī)與 DME 臺(tái)站之間的固定延時(shí)的波動(dòng)，將導(dǎo)致偏置誤差，主要由器件漂移、溫度變化和電源供電波動(dòng)引起。但這種誤差在飛行器使用 DME 臺(tái)站期間的變化十分緩慢。而噪聲對(duì)脈沖的干擾將會(huì)產(chǎn)生高頻的誤差分量。 ? 均方根誤差 接收機(jī)標(biāo)準(zhǔn)偏差： 2 1 / 2( [ ] ) 0 .1R C V aR C VE nm????（ 1σ） （ ） DME臺(tái)站標(biāo)準(zhǔn)差： 2 1 / 2( [ ]) 0 .1ST aSTE nm????（ 1σ） （ ） 總體均方差： 2 2 1 / 2( ) 0 .1 4a t a R C V a S T nm? ? ?? ? ?（ 1σ） （ ） ? DME 誤差 的期望 在臺(tái)站偏差變化緩慢的前提下臺(tái)站誤差期望如下： 0 ||2[ ( ) ( ) ]ST ST aSTE a t a t e ???? ??? （ ） 其 中： aST? = 通常 30 0 .0 0 6 1 0 / /r s kt? ??? 總體期望： 0 ||2[ ( ) ( )] aE a t a t e ???? ??? （ ） nm? ? ? DME誤差 方程可以表示為： 00Da a n??? ? ? ? （ ） 其 誤差模型以狀態(tài)空間法表示為： 0000 0 0Dacacaa n???????? ? ??? ? ? ???????? ? ? ??? ? ? ? ????? （ ） ? ? ? ?11t acaa ???? ???? 其中， ta 為總體誤差。 26 ? ?( ) ( ) ( )D D DE n t n t Q? ? ??? （ ） 其中 2 3 202 / 7 1 0 ( ) / ( / / )DaQ n m r s k t??? ? ? Dn 為白噪聲。 陸基導(dǎo)航系統(tǒng)誤差實(shí)測(cè)結(jié)果 圖 16 與 圖 17 為 20xx年 8月 17日萬州 VOR/DME臺(tái)誤差實(shí)測(cè)結(jié)果。實(shí)際飛行軌跡如 圖14 所示。其中紅色標(biāo)記表示地面導(dǎo)航臺(tái)的位置。 校驗(yàn)飛機(jī)主要采用環(huán)繞導(dǎo)航臺(tái)站與飛越導(dǎo)航臺(tái)站 的 兩種飛行方式，用以測(cè)試 VOR與 DME的實(shí)際工作精度。 1 0 7 . 2 1 0 7 . 4 1 0 7 . 6 1 0 7 . 8 108 1 0 8 . 2 1 0 8 . 4 1 0 8 . 6 1 0 8 . 83 0 . 23 0 . 33 0 . 43 0 . 53 0 . 63 0 . 73 0 . 83 0 . 9313 1 . 13 1 . 2 圖 14 VOR/DME 校驗(yàn)飛行軌跡 從測(cè)試結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，在繞臺(tái)飛行中， VOR與 DME測(cè)量精度變化較為平穩(wěn)。但采取飛躍臺(tái)站的飛行方式后， VOR與 DME誤差均有較為明顯的變化。這主要是由于飛行器真實(shí)位置是根據(jù)衛(wèi)導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)果得到的，在進(jìn)行角度 距離變換時(shí)，衛(wèi)導(dǎo)系統(tǒng) 誤差 將被 放大。 27 圖 15 用戶相對(duì)導(dǎo)航臺(tái)距離變化圖 比較 圖 15 、 圖 16 與 圖 17 可以明顯看出，每當(dāng)用戶接近導(dǎo)航臺(tái)時(shí)， DME誤差均出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)現(xiàn)象， VOR同時(shí)出現(xiàn)跳變。這說明目前較為常用的利用 GPS作為陸基導(dǎo)航系統(tǒng)校準(zhǔn)依據(jù)的方法可能帶有一定的局限性。 0 1 2 3 4 5 6 7x 1 041 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 200 . 20 . 4D M E 測(cè)距誤差 圖 16 DME 誤差實(shí)測(cè)結(jié)果分析 28 0 1 2 3 4 5 6 7x 1 04 1 5 1 050510V O R 測(cè)距誤差 圖 17 VOR 誤差實(shí)測(cè)結(jié)果分析 本章小結(jié) 本章，對(duì)陸基導(dǎo)航系統(tǒng)中的 VOR、 DME、 TACAN 的工作 原理進(jìn)行了闡述，從理論角度對(duì) VOR 及 DME 導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差特性進(jìn)行了分析并建立誤差模型，利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析驗(yàn)證。 29 第三章 陸基導(dǎo)航 組合 系統(tǒng)定位誤差分析 陸基導(dǎo)航系統(tǒng)的組合方式及定位原理 根據(jù) VOR和 DME各自的定位原理，可以知道兩種導(dǎo)航系統(tǒng)有多種不同的組合方式，常用的有 DMEDME組合方式和 VORDME組合方式。 DMEDME 組合方式 DMEDME組合方式定位是利用雙 DME系統(tǒng)測(cè)出到兩個(gè)地面臺(tái)的距離 Ar 和 Br ，根據(jù)兩條位置線的交點(diǎn) M，就能定出載體的位置，如圖 14所示 。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是具有較高的精度，缺點(diǎn)是這種定位方法存在著多值性，即兩個(gè)地面導(dǎo)航臺(tái)的各一條圓位置線所得到的交點(diǎn)位置有兩個(gè)。 其中一個(gè) DME臺(tái)可用于修正另兩個(gè) DME臺(tái)的誤差，即 由第三個(gè)臺(tái)來消除多值性， 因此整個(gè)系統(tǒng)的精度會(huì)較只有兩個(gè) DME臺(tái)可用時(shí)提高。 rBrAMM ’AB 圖 14 DMEDME 定位原理 VORDME 組合方式 還有比較一種常用的組合方式為 VORDME組 合方式，即測(cè)角 測(cè)距定位 ,它 通過測(cè)量載體相對(duì) VOR臺(tái)的磁方位角和 DME臺(tái)的斜距來實(shí)現(xiàn)定位， 完成（ ??? ）定位 [11][13]。 定位原理如圖 15所示 ： 北ρθ東V O R / D M E 臺(tái)天 圖 15 VOR/DME 定位原理 圖 30 VOR、 DME 組合系統(tǒng)定位誤差分析 VORDME 定位誤差分析 ? 定位誤差計(jì)算 飛機(jī)y( 北 )rθV O R D M E( 0 , 0 )( x , y )x 圖 16 VORDME 定位誤差示意圖 方便起見，將 VORDME 臺(tái)站的坐標(biāo)設(shè)為原點(diǎn) （ 0， 0） ，載體的坐標(biāo)設(shè)為 （ x， y） ，則估計(jì)坐標(biāo)為 ()xy??， 。則載體相對(duì)于 VOR 導(dǎo)航臺(tái)的側(cè)方位角為 θ ，載體到 DME 導(dǎo)航臺(tái)的斜距為 r，則可以得到用戶位置： sincosxryr????? ?? （ ） 對(duì)上式進(jìn)行泰勒級(jí)數(shù)展開，并取一階誤差項(xiàng) si nc o sxxx r x rryyy r y rr???????? ??? ? ? ?? ? ???? ??? ?? ??? ? ? ?? ? ??? ??? （ ） 則 s i n c o sx x x r r? ? ??? ? ? ? ? ? ? ?? c o s ( s i n )y y y r r? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? 令 ( , ) , ( , )TTX x y L r ?? ? ? ? ? ?，則 VOR/DME 的定位誤差矩陣表達(dá)式為： X AL? （ ） 即 s i n c o sc o s s i nx r r rAyr??? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 式中 sin co sco s sinrA r????? ????? 31 若 ( , )r ??? 相互獨(dú)立，其協(xié)方差陣為 2200T rLC E LL?? ??????? ?????? （ ） 定位誤差協(xié)方差陣為 TTXLC E X X A C A?????? （ ） 即 ? ? ? ?? ?? ?2 2 2 2 2 2 2 22sin c os sin c osc os sin c os sinsin c os sin c os sin c ossin c osTTrrrxrE x y E A r AyrA E r ArrErr r rrr??????? ? ? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ???? ? ????????? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ???????? ?? ?2 2 2 2 2 2 22 2 2 2 2 2 2 22 2 2 2 2 2 2 222sin c os c os sinsin 2sin c os2sin 2c os sin2rrrrrx x yy x yrrrrrr??????? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?????????????????????????? ?????? （ ） 式中 2 2 2 2 2 2s in c o sxr r ?? ?? ???? 2 2 2 2 2 2c o s s inyr r ?? ?? ???? ? ?2 2 22 2 2s in c o s s in c o ss in 22x y rrrr??? ? ? ? ? ? ?? ?????? 從 VORDME 臺(tái)的定位誤差的特點(diǎn)可知，其定位誤差主要和斜距測(cè)距精度 r? 和方向測(cè)量精度與斜距之積 r?? 有關(guān)會(huì)隨著載體距離臺(tái) 站的增大而增加。 ? VORDME 導(dǎo)航有效區(qū)域的確定 VORDME 系統(tǒng)包括兩大工作單元： VOR 和 DME。 VOR 與 DME 同址安裝，在給航空器提供方向信息的同時(shí)，還能提供航空器到導(dǎo)航臺(tái)的距離信息。因