CC BY
0
УДК 623.1/.7
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-12-178-179
ПУТИ И МЕТОДЫ ПЕРЕСЧЕТА ИЗМЕРЯЕМЫХ ТРАЕКТОРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИСПЫТЫВАЕМЫХ
ОБРАЗЦОВ ИЗДЕЛИЙ ПРИ ПЕРЕХОДЕ НА ДРУГИЕ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ В ХОДЕ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
А.А. Ковзалова, Ю.А. Тарасова, Ю.А. Демьяновская
Статья посвящена анализу возникающих погрешностей при переводе траекторных параметров в различных геодезических системах координат. Приведены сравнительные параметры расчетов, показавших необходимость перевода всей технологии обработки траекторных измерений, использующих информацию бортовой аппаратуры потребителя, на новую, более точную модель Земли ПЗ-90.02.
Ключевые слова: обработка траекторной информации, погрешность, геодезическая система.
Бортовая аппаратура потребителя (БАП) предназначена для выполнения следующих функций: прием сигналов от навигационных спутников, выбор рабочего созвездия, т.е. выбор находящихся в зоне радиовидимости навигационных спутников, сигналы которых будут использоваться для навигационно-временных определений, извлечение информации из навигационного сообщения, определение вектора состояния потребителя [1].
Под навигационно-временными определениями понимают оценки координат, составляющих вектора скорости потребителя и текущего времени в результате обработки радиосигналов, принимаемых от навигационных спутников, т.е. динамические параметры траектории испытываемого объекта [2].
При работе с БАП, работающей по сигналам Глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) GPS, ГЛОНАСС и других неизбежно возникает задача преобразования параметров траектории. Траекторные измерения с использованием ГНСС выполняются в геоцентрической относительной системе координат (ГОСК) на общем земном эллипсоиде. Космические навигационные системы (КНС) используют при расчётах:
КНС GPS - общий земной эллипсоид WGS-84;
КНС ГЛОНАСС - общий земной эллипсоид ПЗ-90 [1].
В 2008 году в системе ГЛОНАСС была введена модернизированная версия системы координат ПЗ-90.02 (Распоряжение Правительства РФ от 20.06.2007 г. №797/Р).
Несмотря на схожесть этих систем координат, они различаются в некоторых важных параметрах.
Некорректное использование геодезических систем в качестве опорных при обработке может привести к дополнительным погрешностям при расчете параметров движения испытываемых объектов. Чтобы получить численные значения возможных погрешностей рассогласования геодезических систем, были проведены исследования и расчеты, представленные в данной статье.
При обработке траекторной информации проведен анализ применения таких геодезических систем (моделей Земли), используемых в качестве опорных, как WGS-84, ПЗ-90, ПЗ-90.02 и др.
Между геодезическими системами WGS-84, ПЗ-90, ПЗ-90.02 имеется некоторое рассогласование, и если его не учитывать, то в рассчитываемых параметрах могут появиться дополнительные погрешности.
Преобразование между системами координат 1 и 2 производится по следующей формуле [3]:
X" "AX" Г 1 ~ X ~
Y = AY + (1 - m) • 1 Y
Z 1 AZ C0y 1) Z L J 2
где X, Г, 1 - пространственные прямоугольные координаты точки, м;
АХ, АГ, М - линейные элементы трансформации, м; тх, ту, тх - угловые элементы трансформации, рад; т - масштабный коэффициент.
Параметры преобразования координат заданы в ГОСТ Р 51794 - 2001 [3], ГОСТ 32453 - 2013 [4].
В имеющемся аппаратно-программном комплексе послесеансной обработки (АПК ПСО) БАП по умолчанию реализован расчет параметров траектории в ГОСК на ПЗ-90.02 и эта система принята, как базовая. Для удобства потребителей необходимо использовать для решения прикладных задач местную топоцентрическую систему координат (стартовую или точки прицеливания). В БАП предусмотрен пересчет параметров траектории из ГОСК в стартовую систему координат (ССК) на различных эллипсоидах [5].
На полигоне до настоящего времени все программы обработки используют параметры ОЗЭ-85, установленные по директиве Генерального штаба Министерства обороны от 6 июня 1988 года.
В связи с этим при обработке все координаты стартовых позиций и измерительных средств, а также выдаваемые параметры движения изделий представляются на эллипсоиде ОЗЭ-85.
Отсюда следует задача по определению технологии преобразования систем координат, для которой ошибки рассогласования используемых геодезических систем будут минимальными.
Чтобы учесть данные требования, выполняется ряд преобразований параметров рассчитанной траектории в различные системы координат.
Основными вариантами преобразования являются [5]:
ГОСК ПЗ-90.02 ^ ГОСК ПЗ-90;
ГОСК ПЗ-90.02 ^ ГОСК WGS-84;
ГОСК ПЗ-90.02 ^ ГОСК СК-42 (эллипсоид Красовского);
ГОСК ПЗ-90 ^ ССК ПЗ-90;
ГОСК WGS-84 ^ ССК WGS-84;
ГОСК СК-42 ^ ССК СК-42;
ССК СК-42 ^ ССК ОЗЭ-85.
Системный анализ, управление и обработка информации
При проведении испытаний заказчиком работ определен непредусмотренный АПК ПСО формат выдаваемых параметров: Т, X, Y, Z, Vx, Vy, Vz, V*, Н*. Звездочкой помечены параметры, которые АПК ПСО не рассчитывает. Эти параметры рассчитываются программными средствами, разработанными в НИЦ ИМО и ИО, и где также используется модель Земли ОЗЭ-85.
Чтобы определить возможные погрешности траекторных параметров за счёт рассогласования геодезических систем был проведен ряд расчетов параметров траектории в различных системах координат и на различных эллипсоидах.
Для проведения расчетов использовалась реальная информация БАП, полученная в опытно-испытательной работе. Были рассчитаны кинематические параметры траектории (Т, X, Y, Vx, Vy, Vz) в ГОСК в четырех доступных вариантах: ГОСК ПЗ-90.02, ГОСК ПЗ-90, ГОСК WGS-84, ГОСК СК-42.
Сравнение параметров производилось с помощью АПК ПСО путем расчета вариаций (невязок) между системами. В результате сравнения траекторных параметров были получены невязки по всем параметрам, представленные в табл. 1.
Таблица 1
Невязки, полученные в результате сравнения _
Невязки ГОСК ПЗ-90.02 - ГОСК ПЗ-90 ГОСК ПЗ-90.02 - ГОСК WGS-84 ГОСК ПЗ-90.02 - ГОСК СК-42
AX -3.64 м - -4.01 м 0.36 м 19.64 м - 17.68 м
AY 1.14 м - 0.77 м -0.08 м -130.50 м - -131.96 м
AZ -1.03 м - 1.11 м -0.18 м -85.98 м - -85.49 м
ДУх -0.1 см/с 0.0 см/с 0.0 см/с - 0.8 см/с
ДУу -0.2 см/с 0.0 см/с 0.0 см/с - 0.7 см/с
ДУЕ 0.0 см/с 0.0 см/с 0.0 см/с - 0.3 см/с
По полученным данным можно сделать следующие заключения и выводы:
1. Параметры моделей Земли (эллипсоидов) ПЗ-90.02 и WGS-84 можно считать практически одинаковыми. Погрешности в параметрах за счет рассогласования геодезических систем при этом будут минимальными.
2. Модели Земли СК-42, ОЗЭ-85 и ПЗ-90 следует считать устаревшими по сравнению с моделями WGS-84 и ПЗ-90.02 и при обработке информации их некорректное использование может привести к дополнительным погрешностям в рассчитываемых параметрах траекторий.
Если параметры траектории получены в ГОСК на ПЗ-90.02, а при пересчете в ССК будут заданы параметры точки отсчета на ОЗЭ-85 или СК-42, то в рассчитываемых параметрах траектории объектов с большими дальностями могут появиться дополнительные погрешности, представленные в табл. 2:
Таблица 2
Дополнительные погрешности_
Невязки ГОСК ПЗ-90.02 - ССК ОЗЭ-85 ГОСК ПЗ-90.02 - ССК СК-42
AX -0.17 м -1.40 м - 6.86 м
ДY 1.42 м -8.36 м - -21.22 м
AZ 5.00 м -1.20 м - -15.49 м
ДУх 0.0 см/с 0.0 см/с - 1.2 см/с
ДУу 0.0 см/с 0.0 см/с - -4.8 см/с
ДУЕ 0.0 см/с 0.0 см/с - -5.7 см/с
Если погрешности, полученные в первом столбце, можно считать допустимыми, то во втором, их величина соизмерима с точностями самой системы траекторных измерений и даже превосходит их. Естественно такой вариант преобразования параметров из одной системы координат в другую недопустим.
Проведенные расчеты показали, что опорные геодезические системы WGS-84 и ПЗ-90.02, используемые при обработке ГНСС GPS и ГЛОНАСС, практически идентичны. Модели Земли, используемые в этих системах, следует считать наиболее точными. Имеющимся незначительным рассогласованием этих систем можно пренебречь. При обработке информации БАП координаты точек отсчета (стартовых позиций) наиболее целесообразно задавать на эллипсоиде WGS-84, так как существует проверенный инструмент их получения.
Использование при обработке информации БАП принятой на полигоне уже устаревшей модели Земли ОЗЭ-85 в зависимости от дальности измерительных трасс полигона может привести к появлению дополнительных погрешностей в рассчитываемых параметрах траекторий от сантиметров до нескольких метров по координатам.
Проведенные расчеты показали необходимость перевода всей технологии обработки траекторных измерений, использующих информацию БАП, на новую, более точную модель Земли. Этой моделью Земли может быть ПЗ-90.02.
При испытаниях высокоточного оружия обработку информации БАП целесообразно проводить с использованием более точных моделей Земли. При этом точность определения координат испытываемых объектов будет повышена. Реализация преобразований траекторных параметров позволит свести к минимуму погрешности за счет рассогласования используемых геодезических систем.
Список литературы
1. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. Издание четвертое, переработанное и дополненное. Под ред. А.И. Перова и В.Н. Харисова. М: «Радиотехника», Москва, 2010.
2. Поваляев А.А. Спутниковые навигационные системы. Время, показания часов, формирование измерений и определение относительных координат. М: Радиотехника, 2008. 328 с.
3. ГОСТ Р 51794-2001. Государственный стандарт Российской Федерации. Аппаратура радионавигационная глобальной навигации спутниковой системы и глобальной системы позиционирования. Системы координат. Методы преобразований координат определяемых точек. М: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2001.
4. ГОСТ 32453-2013. Межгосударственный стандарт. Глобальная навигационная спутниковая система. Системы координат. Методы преобразований координат определяемых точек. М: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2013.
5. Автоматизированный программный комплекс определения параметров траектории послесеансной обработки бортовой аппаратурой потребителя (ПСО БАП). Описание применения. ВБМА.00516-01 31 03. Изм. 2019. ОАО «НИЦ С-Пб ЭТУ», 58 с.
6. Стандарт организации СТО Роскартография 3.5-2020. Геодезическая, топографическая и картографическая продукция. Методы преобразования координат и высот при спутниковых определениях. М: 2020.
Ковзалова Анна Александровна, научный сотрудник, [email protected], Россия, Знаменск, 4 Государственный центральный межвидовой полигон,
Тарасова Юлия Алексеевна, младший научный сотрудник, [email protected]. Россия, Знаменск, 4 Государственный центральный межвидовой полигон,
Демьяновская Юлия Александровна, научный сотрудник, [email protected]. Россия, Знаменск, 4 Государственный центральный межвидовой полигон
THE WAYS AND METHODS OF RECALCULATION MEASURED TRAJECTORY POINTS OF TESTED ITEMS BY MEANS OF TRANSITIONING TO OTHER INERTIAL FRAMES IN ACCORDANCE WITH INFORMATION ANALYSIS AND
PROCESSING
A.A. Kovzalova, Y.A. Tarasova, Y.A. Demyanovskaya
The paper is concerned with the analysis of arising errors at transferring trajectory points in different geodesy inertial frames. Compared points of calculation are given about the transferring necessity the whole trajectory measurement technology of processing using the information of consumer boundary equipment for the new, more accurate model of the Earth, PZ-90.02.
Key words: processing of trajectory information, error, geodesy system.
Kovzalova Anna Aleksandrovna, researcher, [email protected], Russia, Znamensk, 4 State central testing
range,
Tarasova Yuliya Alekseevna, researcher, [email protected], Russia, Znamensk, 4 State central testing
range,
Demyanovskaya Yuliya Aleksandrovna, researcher, [email protected]. Russia, Znamensk, 4 State central testing range
УДК 004
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-12-180-181
ИССЛЕДОВАНИЕ: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЛК В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
И.С. Муганов
Сегодня невозможно представить современное предприятие без автоматизированных инженерных систем. Технологическое оснащение производственных участков постоянно совершенствуется, что делает их более эффективными и производительными. В данной статье мы рассмотрим основных производителей программируемых логических контроллеров как российского, так и зарубежного происхождения. Опишем основные принципы работы логических контроллеров, их структурные и функциональные особенности. Кроме того, мы расскажем о сферах применения контроллеров для автоматизации производств и задачах, которые они способны решать в различных отраслях промышленности.
Ключевые слова: программируемые логические контроллеры, автоматизация технологических процессов, производители программируемых контроллеров, автоматизация производства.
В современном мире крупных заводов и производств всё больше внимания уделяется автоматизации производства. Это позволяет уменьшить влияние человеческого фактора в принятии решений, облегчить труд рабочих и, что самое важное, увеличить производительность. Автоматизация производства является ключевым фактором развития промышленности, и для этого необходимо использовать современные технологии для управления различными этапами производства и упрощения жизни человека в целом.
На помощь приходят программируемые логические контроллеры (ПЛК) — дискретные и аналоговые устройства с множеством входов и выходов. Они предназначены для подключения периферийных устройств, приводов, средств сбора и выдачи информации, а также для обмена данными с помощью человеко-машинных интерфейсов. В конечном итоге ПЛК управляют объектом исследования.
Программируемые логические контроллеры (ПЛК) широко используются в различных сферах деятельности: от энергетики и связи до химической промышленности, добычи нефти и транспортировки, систем безопасности и коммунального хозяйства. Они также востребованы в автоматизации складских помещений, производстве продуктов питания, на транспорте и в строительстве.
