Помощь студентам в учебе
Стенд тестирования бортовой навигационной аппаратуры системы траекторных измерений на базе спутниковых РНС ГЛОНАСС и NAVSTAR GPS
|
РЕФЕРАТ 2
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 7
ВВЕДЕНИЕ 9
1. Анализ технического задания 11
2. Теоретические сведения 14
2.1 Спутниковые радионавигационные системы. Общие сведения 14
2.2 Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС 16
2.3 Глобальная спутниковая радионавигационная система NAVSTAR GPS . 19
3. Анализ отечественных и зарубежных аналогов 23
3.1 Стенд с использованием имитатора сигнала Spirent GSS6700 23
3.2 Стенд на базе программно-аппаратного комплекса PXI-GNSS компании
«National Instruments» 31
4. Обоснование необходимости создания стенда тестирования бортовой
навигационной аппаратуры системы траекторных измерений (СТ БНА СТИ) и определение его структуры 32
4.1 Обоснование необходимости создания СТ БНА СТИ 32
4.2 Структура СТА БНА СТИ 33
5. Назначение, состав и описание составных частей СТ БНА СТИ 37
5.1 Комплекс PXI-GNSS 37
5.1.1 Назначение составных частей комплекса PXI-GNSS 39
5.1.2 Программное обеспечение комплекса PXI-GNSS 50
5.2 Имитатор сигналов ГНСС СН-3803М 56
5.2.1 Блок имитации СН-3803М 59
5.2.2 Персональная ЭВМ ИС СН-3803М 63
5.2.3 Тестовый сценарий имитации ИС СН-3803М 64
5.2.4 Источник бесперебойного питания ИС СН-3803М 65
5.2.5 Блок антенный ИС СН-3803М 65
5.3 КПА БНА СТИ 66
5.3.1 Облучающая антенна КПА ДБНА-1 66
5.3.2 Приемно-вычислительное устройство КПА ДБНА-1 67
5.3.3 Пульт КПА ДБНА-1 67
5.4 БНА 68
6. Методика оценки инструментальной точности и помехоустойчивости БНА на
СТ БНА СТИ 70
6.1 Оценка помехоустойчивости БНА с использованием комплекса PXI-
GNSS 70
6.2 Оценка инструментальной точности БНА с использованием СН-38093М.
74
7. Экспериментальная часть 77
7.1 Создание сценариев оценки инструментальной точности БНА с
использованием СН-3803М 77
7.1.1 Создание стопового сценария 78
7.1.2 Создание сценария с моделью движения объекта в виде Кеплеровых
элементов орбиты 92
7.2 Оценка точности БНА для ДБНА-1 и ВКНП 95
7.2.1 Запуск сценариев имитации 95
7.2.2 Контроль за выполнением первого сценария по ДБНА-1 97
7.2.3 Контроль за выполнением второго сценария по ДБНА-1 107
7.3 Оценка чувствительности ДБНА-1 109
7.4 Оценка инструментальной точности приемного устройства ДБНА-1 с
использованием СН-3803М 109
7.5 Разработка алгоритма и программы автоматизации процесса
задействованием аппаратных средств PXI-GNSS в программной среде LabView 113
7.5.1 Алгоритм оценки инструментальной точности БНА с помощью СН- 3803М 114
7.5.2 Алгоритм оценки инструментальной точности БНА с помощью аппаратных средств PXI-GNSS в программной среде LabView 117
8. Организационно-экономический раздел 123
8.1 Цель организационно-экономического раздела 123
8.2 Составление индивидуального перечня работ и построение сетевого
графика 124
8.3 Расчет проектно-конструкторских затрат 128
8.4 Капиталовложения 133
8.4.1 Расчет стоимости комплекта стенда с имитатором сигнала СН-
3803М 134
8.4.2 Расчет стоимости комплекса NI PXI-GNSS 135
8.5 Расчет экономического эффекта 135
9. Безопасность жизнедеятельности 137
9.1 Введение 137
9.2 Нормы предосторожности при работе со стендом 138
9.3 Негативные факторы воздействия стенда на персонал 140
9.4 Общие требования безопасности 141
9.5 Пожарная безопасность 143
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 145
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 147
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 7
ВВЕДЕНИЕ 9
1. Анализ технического задания 11
2. Теоретические сведения 14
2.1 Спутниковые радионавигационные системы. Общие сведения 14
2.2 Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС 16
2.3 Глобальная спутниковая радионавигационная система NAVSTAR GPS . 19
3. Анализ отечественных и зарубежных аналогов 23
3.1 Стенд с использованием имитатора сигнала Spirent GSS6700 23
3.2 Стенд на базе программно-аппаратного комплекса PXI-GNSS компании
«National Instruments» 31
4. Обоснование необходимости создания стенда тестирования бортовой
навигационной аппаратуры системы траекторных измерений (СТ БНА СТИ) и определение его структуры 32
4.1 Обоснование необходимости создания СТ БНА СТИ 32
4.2 Структура СТА БНА СТИ 33
5. Назначение, состав и описание составных частей СТ БНА СТИ 37
5.1 Комплекс PXI-GNSS 37
5.1.1 Назначение составных частей комплекса PXI-GNSS 39
5.1.2 Программное обеспечение комплекса PXI-GNSS 50
5.2 Имитатор сигналов ГНСС СН-3803М 56
5.2.1 Блок имитации СН-3803М 59
5.2.2 Персональная ЭВМ ИС СН-3803М 63
5.2.3 Тестовый сценарий имитации ИС СН-3803М 64
5.2.4 Источник бесперебойного питания ИС СН-3803М 65
5.2.5 Блок антенный ИС СН-3803М 65
5.3 КПА БНА СТИ 66
5.3.1 Облучающая антенна КПА ДБНА-1 66
5.3.2 Приемно-вычислительное устройство КПА ДБНА-1 67
5.3.3 Пульт КПА ДБНА-1 67
5.4 БНА 68
6. Методика оценки инструментальной точности и помехоустойчивости БНА на
СТ БНА СТИ 70
6.1 Оценка помехоустойчивости БНА с использованием комплекса PXI-
GNSS 70
6.2 Оценка инструментальной точности БНА с использованием СН-38093М.
74
7. Экспериментальная часть 77
7.1 Создание сценариев оценки инструментальной точности БНА с
использованием СН-3803М 77
7.1.1 Создание стопового сценария 78
7.1.2 Создание сценария с моделью движения объекта в виде Кеплеровых
элементов орбиты 92
7.2 Оценка точности БНА для ДБНА-1 и ВКНП 95
7.2.1 Запуск сценариев имитации 95
7.2.2 Контроль за выполнением первого сценария по ДБНА-1 97
7.2.3 Контроль за выполнением второго сценария по ДБНА-1 107
7.3 Оценка чувствительности ДБНА-1 109
7.4 Оценка инструментальной точности приемного устройства ДБНА-1 с
использованием СН-3803М 109
7.5 Разработка алгоритма и программы автоматизации процесса
задействованием аппаратных средств PXI-GNSS в программной среде LabView 113
7.5.1 Алгоритм оценки инструментальной точности БНА с помощью СН- 3803М 114
7.5.2 Алгоритм оценки инструментальной точности БНА с помощью аппаратных средств PXI-GNSS в программной среде LabView 117
8. Организационно-экономический раздел 123
8.1 Цель организационно-экономического раздела 123
8.2 Составление индивидуального перечня работ и построение сетевого
графика 124
8.3 Расчет проектно-конструкторских затрат 128
8.4 Капиталовложения 133
8.4.1 Расчет стоимости комплекта стенда с имитатором сигнала СН-
3803М 134
8.4.2 Расчет стоимости комплекса NI PXI-GNSS 135
8.5 Расчет экономического эффекта 135
9. Безопасность жизнедеятельности 137
9.1 Введение 137
9.2 Нормы предосторожности при работе со стендом 138
9.3 Негативные факторы воздействия стенда на персонал 140
9.4 Общие требования безопасности 141
9.5 Пожарная безопасность 143
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 145
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 147
В настоящее время продолжается активное использование глобальных спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS на изделиях ГРЦ «КБ им. Академика В.П.Макеева». В полной мере используются космические навигационные системы при пусках баллистических ракет морского базирования, разработанных в ГРЦ. Для этого на ракете устанавливается бортовая навигационная аппаратура потребителя, которая в полете проводит навигационные измерения и определяет параметры траектории движения ракеты в реальном времени. Информация о параметрах траектории передается с борта ракеты в составе телеметрической информации по радиоканалу на наземные приемные пункты. Эта информация выделяется из состава телеметрии и раздается потребителям. Потребители траекторных измерений используют их для контроля за выполнением ракетой полетного задания и повышения точности попадания в цель.
Перед тем как устанавливать бортовую навигационную аппаратуру (БНА) на ракету, нужно проверить её работоспособность. Эти проверки начинаются с покупки БНА (входной контроль) и продолжаются на всех этапах прохождения ракетой проверок. Для проверок БНА используется контрольнопроверочная аппаратура (КПА). Проверка работоспособности производится по реальным сигналам навигационных спутников (НС) космических навигационных систем (КНС) ГЛОНАСС и GPS. Приемная антенна ретранслятора КПА устанавливается на крыше здания для обеспечения приема сигналов всех видимых навигационных спутников. Для того чтобы БНА смогла определить свое местоположение, ей необходимо как минимум четыре спутника GPS или четыре спутника ГЛОНАСС, либо пять спутников смешанного состава. Но не всегда есть возможность использования приемной антенны КПА. Иногда появляется необходимость проверить и оценить работоспособность БНА в динамике (в условиях полета), это физически сделать невозможно. Для этих целей ГРЦ приобрело имитатор сигналов, с помощью которого можно смоделировать сигналы НС КНС ГЛОНАСС и GPS в виде различных сценариев (потребитель неподвижно стоит на поверхности Земли, потребитель движется). Подавая эти сигналы с имитатора на вход БНА, можно оценить работоспособность БНА в динамике без использования реальных сигналов с НС КНС.
В настоящее время ГРЦ продолжает осваивать новую аппаратуру для траекторных измерений - двухдиапазонную бортовую навигационную аппаратуру (ДБНА). Появилась необходимость оценить работу этой аппаратуры в условиях полета ракеты.
Целью данной дипломной работы является разработка стенда для оценки точностных характеристик и помехоустойчивости БНА, а также углубленного анализа качества работы БНА в условиях полета с использованием имитатора сигналов космических навигационных систем. Необходимо разработать структурную схему стенда для проверок ДБНА и написать два сценария для потребителя, представленных в виде неподвижной материальной точки и в виде материальной точки, движущейся по заданной траектории.
Перед тем как устанавливать бортовую навигационную аппаратуру (БНА) на ракету, нужно проверить её работоспособность. Эти проверки начинаются с покупки БНА (входной контроль) и продолжаются на всех этапах прохождения ракетой проверок. Для проверок БНА используется контрольнопроверочная аппаратура (КПА). Проверка работоспособности производится по реальным сигналам навигационных спутников (НС) космических навигационных систем (КНС) ГЛОНАСС и GPS. Приемная антенна ретранслятора КПА устанавливается на крыше здания для обеспечения приема сигналов всех видимых навигационных спутников. Для того чтобы БНА смогла определить свое местоположение, ей необходимо как минимум четыре спутника GPS или четыре спутника ГЛОНАСС, либо пять спутников смешанного состава. Но не всегда есть возможность использования приемной антенны КПА. Иногда появляется необходимость проверить и оценить работоспособность БНА в динамике (в условиях полета), это физически сделать невозможно. Для этих целей ГРЦ приобрело имитатор сигналов, с помощью которого можно смоделировать сигналы НС КНС ГЛОНАСС и GPS в виде различных сценариев (потребитель неподвижно стоит на поверхности Земли, потребитель движется). Подавая эти сигналы с имитатора на вход БНА, можно оценить работоспособность БНА в динамике без использования реальных сигналов с НС КНС.
В настоящее время ГРЦ продолжает осваивать новую аппаратуру для траекторных измерений - двухдиапазонную бортовую навигационную аппаратуру (ДБНА). Появилась необходимость оценить работу этой аппаратуры в условиях полета ракеты.
Целью данной дипломной работы является разработка стенда для оценки точностных характеристик и помехоустойчивости БНА, а также углубленного анализа качества работы БНА в условиях полета с использованием имитатора сигналов космических навигационных систем. Необходимо разработать структурную схему стенда для проверок ДБНА и написать два сценария для потребителя, представленных в виде неподвижной материальной точки и в виде материальной точки, движущейся по заданной траектории.
В дипломной работе рассмотрены спутниковые радионавигационные системы GPS и ГЛОНАСС, основные принципы их работы. Проведен обзор уже существующих отечественных и зарубежных аналогов стендов для проверок навигационной аппаратуры.
В данной работе разработана структурная схема стенда для оценки инструментальной точности двухдиапазонной бортовой навигационной аппаратуры с использованием имитатора сигналов космических навигационных систем и проведен подбор аппаратуры для стенда.
С помощью специализированного программного обеспечения «GGHUNTER» имитатора КНС СН-3803М созданы следующие сценарии проверок для ДБНА:
- объект представлен неподвижной материальной точкой, параметры орбит навигационных спутников GPS и ГЛОНАСС заданы в виде альманахов, учитываются задержки радиосигналов в тропосфере и ионосфере, диаграмма направленности антенны потребителя не учитывается;
- объект представлен движущейся материальной точкой, параметры движения заданы в виде Кеплеровых элементов, параметры орбит спутников GPS и ГЛОНАСС заданы в виде альманахов, задержки радиосигналов в тропосфере и ионосфере не учитываются, диаграмма направленности антенны потребителя не учитывается.
Также проведены проверки разработанных сценариев:
- при помощи встроенного в имитатор контрольного навигационного приемника (ВКНП);
- при помощи внешней навигационной аппаратуры потребителя.
Все два сценария успешно прошли проверку и, следовательно, можно сделать вывод о том, что все два сценария были созданы правильно, и их можно использовать для оценки работоспособности аппаратуры ДБНА.
Кроме того, была разработана методика проверки ДБНА с использованием имитатора сигналов КНС.
В дипломной работе также проведена проверка работоспособности аппаратуры ДБНА при изменении уровня сигнала в тракте:
- оптимальный диапазон уровня сигнала, при котором ДБНА производит измерения, составляет -140 дБВт до -120 дБВт.
В экономической части проекта рассчитаны проектно-конструкторские затраты и объем капиталовложений. Также рассчитан экономический эффект разработки стенда.
В разделе «Безопасность жизнедеятельности» дипломного проекта рассмотрены вопросы безопасности при работе и обслуживании стенда для проверок ДБНА с использованием имитатора сигналов КНС.
В данной работе разработана структурная схема стенда для оценки инструментальной точности двухдиапазонной бортовой навигационной аппаратуры с использованием имитатора сигналов космических навигационных систем и проведен подбор аппаратуры для стенда.
С помощью специализированного программного обеспечения «GGHUNTER» имитатора КНС СН-3803М созданы следующие сценарии проверок для ДБНА:
- объект представлен неподвижной материальной точкой, параметры орбит навигационных спутников GPS и ГЛОНАСС заданы в виде альманахов, учитываются задержки радиосигналов в тропосфере и ионосфере, диаграмма направленности антенны потребителя не учитывается;
- объект представлен движущейся материальной точкой, параметры движения заданы в виде Кеплеровых элементов, параметры орбит спутников GPS и ГЛОНАСС заданы в виде альманахов, задержки радиосигналов в тропосфере и ионосфере не учитываются, диаграмма направленности антенны потребителя не учитывается.
Также проведены проверки разработанных сценариев:
- при помощи встроенного в имитатор контрольного навигационного приемника (ВКНП);
- при помощи внешней навигационной аппаратуры потребителя.
Все два сценария успешно прошли проверку и, следовательно, можно сделать вывод о том, что все два сценария были созданы правильно, и их можно использовать для оценки работоспособности аппаратуры ДБНА.
Кроме того, была разработана методика проверки ДБНА с использованием имитатора сигналов КНС.
В дипломной работе также проведена проверка работоспособности аппаратуры ДБНА при изменении уровня сигнала в тракте:
- оптимальный диапазон уровня сигнала, при котором ДБНА производит измерения, составляет -140 дБВт до -120 дБВт.
В экономической части проекта рассчитаны проектно-конструкторские затраты и объем капиталовложений. Также рассчитан экономический эффект разработки стенда.
В разделе «Безопасность жизнедеятельности» дипломного проекта рассмотрены вопросы безопасности при работе и обслуживании стенда для проверок ДБНА с использованием имитатора сигналов КНС.
