Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ путей развития системы информационного обеспечения для управления оперативными подразделениями МЧС. Постановка за дачи исследования 24
1.1. Системный анализ систем управления силами и средствами МЧС и их информационного обеспечения 24
1.2. Анализ особенностей функционирования СИО в составе СУОП 33
1.3. Теоретико-множественное описание задачи обоснования характеристик СИО 48
1.4. Постановка задачи 55
Выводы по разделу 62
2. Разработка метода обоснования характеристик СИО при решении задач управления подразделениями МЧС 65
2.1. Исходные предположения и ограничения 65
2.2. Математическая постановка задачи по обоснованию характеристик СИО 77
2.3. Решение задачи 79
Выводы по разделу 85
3. Метод прогнозирования требований к моделям информационного обеспечения систем управления оперативными подразделениями МЧС с использованием технологий спутниковой навигации 87
3.1. Анализ влияния систематических и эфемеридных погрешностей на точность навигационного определения состояния объектов 87
3.2. Задача оценки состояния объектов управления при наличии погрешностей эфемерид 91
3.3. Решение задачи 95
3.4. Методика обоснования точности СИО с алгоритмической компенсацией систематических и эфемеридных погрешностей 101
Выводы по разделу 115
4. Исследование метода и разработка предложений по его применению 118
4.1. Цель и схема исследования 118
4.2. Результаты исследования по обоснованию точности измерений вСИО 127
4.3. Рекомендации по практическому применению результатов исследования 132
Выводы по разделу 135
Заключение 137
Список использованных источников 145
- Системный анализ систем управления силами и средствами МЧС и их информационного обеспечения
- Исходные предположения и ограничения
- Анализ влияния систематических и эфемеридных погрешностей на точность навигационного определения состояния объектов
- Результаты исследования по обоснованию точности измерений вСИО
Введение к работе
Актуальность темы исследования.
Одним из важных направлений в деятельности МЧС является совершенствование системы оперативного управления мероприятиями по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС) Направление этой деятельности закреплено федерально-цетевой программой «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2010 года» (Постановление Правительства РФ от 6 января 2006 г №1) и реализуется в развивающейся Единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС)
Развитие РСЧС направлено на решение все более сложных задач, стоящих перед МЧС России, и охватывает все ее структурные и функциональные подсистемы, включая и систему информационного обеспечения (СИО), как одну из важных в общей системе оперативного управления
Под информационным обеспечением в работе подразумеваются мероприятия, направленные на получение информации как одного из важных ресурсов управления Поэтому под системой информационного обеспечения в работе подразумевается система, объединяющая в себе информацию, используемую как ресурс управления силами и средствами МЧС для предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций Она включает в свой состав средства измерений, разнесенные в пространстве измерительно-вычислительные комплексы, предназначенные для определения состояшія объектов управления, средства сбора, обработки и передачи измерительной информации об объектах управления, органы управления ими, а также набор нормативных и регламентирующих документов, определяющих их функционирование в кризисных и чрезвычайных ситуациях
Важнейшим направлением совершенствования информационного обеспечения процессов управления РСЧС является интеграция всех
4 информационных ресурсов РСЧС, повышение оперативности, полноты, достоверности, непротиворечивости и устойчивости информационного обеспечения процессов управления РСЧС
Научную основу развития СИО составляет общая теория систем и ее приложения Успешному се развитию способствовали фундаментальные исследования Р Беллмана, Л А Заде, Р Калмана, А М Ляпунова, Л С Понтрягина, Т Саати, Э П Ссйджа и других видных отечественных и зарубежных ученых
Современное развитие РСЧС предполагает широкое использование современных информационных технологий и последних достижений в технологии создания системы глобального позициоїшрования ГЛОНАСС (GPS)
Вместе с тем на пути их практического применения возникает ряд задач, решение которых позволило бы ответить на два важных практических вопроса
1 Какими количественными характеристиками качества следует наделить
СИО в системе РСЧС, чтобы они оказались достаточными для выполнения
системой своих функций''
2 Как будут меняться эти характеристики в тех случаях, когда
управление будет происходить под воздействием не учитываемых заранее
систематических погрешностей и погрешностей эфемерид, но устраняемых в
системе с использованием специальных методов обработки информации в
СИО?
Теоретическая и практическая важность решения этих задач стимулировала выбор научного и практического направлений диссертационного исследования А именно разработка моделей информационного обеспечения систем управления оперативными подразделениями с применением технологий спутниковой навигации
Объект исследования - система информационного обеспечения для управления оперативными подразделениями МЧС, участвующими в ликвидации чрезвычайных ситуаций
Предмет исследования - методы, модели и алгоритмы, предназначенные для прогнозирования характеристик качества системы информационного обеспечения в системах управления оперативными подразделениями МЧС с использованием современных технологий систем спутниковой навигации
Цель работы состоит в повышении качества информационного обеспечения в системах управления оперативными подразделениями МЧС
Поставленная цель достигается в работе путем решения следующего комтекса логически взаимно увязанных задач.
1 Анализ путей развития системы информациошюго обеспечеїшя для
управленій оперативными подразделениями МЧС, создаваемой с применением
информационных технологий систем спутниковой навигации
2 Содержательное и теоретико-множественное описание задачи
диссертационного исследования - прогнозирование требований к моделям
информационного обеспечения для управления оперативными
подразделениями МЧС с использованием технологий систем спутниковой
навигации
-
Разработка метода и алгоритмов для решения поставленной задачи
-
Исследование метода и разработка предложений по его применению Задача исследования - разработка метода прогнозирования требований
к системам информационного обеспечения для управления оперативными подразделениями МЧС с использованием технологий систем спутниковой навигации
Методы исследования. В диссертации применяется опытно-теоретический метод исследования сложных систем с использованием общей теории систем и управления, абстрактной теории множеств, теории вероятностей и математаческои статистики, теории связи и навигации, методов математического моделирования, теории принятия решений
Научную новизну определяют следующие основные результаты, полученные лично автором
- метод прогнозирования требований к системе информационного
обеспечения для управления оперативными подразделениями МЧС с
использованием технологий систем спутниковой навигации В отличие от
известных методов прогнозирования, он представляет собой многоуровневый
инструмент анализа информации, с помощью которого достигается требуемая
точность и достоверность прогнозирования интервальных показателей качества
СИО,
- теоретико-множественная модель системы информационного
обеспечения для управления оперативными подразделениями МЧС В отличие
от известных моделей прогнозирования характеристик измерительных систем,
в ней формально установлены отношения между характерне гическими
внешними свойствами СИО и свойствами системы управления, как системы
более высокого по отношению к ней иерархического уровня Такие требования
устанавливаются в модели с помощью отношения, в котором осуществляется
отображение множества выходов СИО на множество его входов,
- алгоритмы априорной оценки характеристик системы
информационного обеспечения, в которых предусмотрена компенсация
систематических и эфемеридных погрешностей Особенность их состоит в том,
что систематические погрешности прогнозирования положения навигационных
спутников СРНС (погрешности эфемерид) включены в число определяемых
параметров модели радионавигационных измерений Оцениваемые
погрешности можно в дальнейшем учитывать для повышения точности
навигационного определения координат объектов в системе управления
оперативными подразделениями (СУОП)
Практическая значимость диссертационного исследования заключается в том, что применение разработанного метода и алгоритмов позволяет на начальных этапах создания СИО обосновать значения тактико-технических характеристик, исходя из целей и задач функционирования СИО в составе системы управления оперативными подразделениями МЧС
Разработанные алгоритмы позволяют в процессе функционирования СИО компенсировать неучтенные заранее систематические погрешности в результатах измерений и в передаваемых эфемеридах навигационпых космических аппаратов Тем самым значительно (на 15%-20%) повышается точность и достоверность оценки состояішя объектов управления
Алгоритмы могут применяться в другій системах информационного обеспечения управления по сигналам спутниковых радионавигационных систем
Все прикладные результаты изложены в виде алгоритмов, методик и прикладных программ, пригодных для решения конкретных практических задач по обоснованию характеристик СИО
Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования доложены на Второй международной конференции «Управление развитием крупномасштабных систем (MLSD 2008)» и на XVII научно-технической конференции «Системы безопасности» - СБ - 2008 Международного форума информатизации
Публикации. По теме исследования опубликовано 9 работ, в том числе 4 работы - в рецензируемых научных изданиях, включенных в реестр ВАК РФ
Внедрение результатов работы Основные теоретические и научно-методические результаты использованы в следующих организациях в 4 ЦНИИ МО РФ при разработке теоретико-множественной модели системы информационного обеспечения при испытаниях ВВТ в НИР «Полнгон-2», в ФГУ ВНИИПО при разработке алгоритмического и программного обеспечения подсистемы мониторинга мобильных объектов пожарной охраны, составной части типовой автоматизированной геоинформационной системы поддержки принятия решений и оперативного управления пожарно-спасательными подразделениями МЧС России, в Академии ГПС МЧС России в учебном процессе при изучении дисциплины «АСУ и связь» на факультете руководящих кадров и курсах повышения квалификации Практическое применение результатов исследования подтверждается актами внедрения
8 На защиту выносятся.
-
Комплекс моделей информационного обеспечения систем управления оперативными подразделениями с применением технолопш спутниковой навигации
-
Постановка и метод решения задачи о прогнозировании требований к системе информационного обеспечения для управления оперативными подразделениями Решение сформулировано в виде утверждений и вытекающих из них следствии и включает в себя
теоретико-множествешгую модель СИО как неотъемлемого функционального и структурного элемента системы управления оперативными подразделениями МЧС,
модель описания состояния объекта управления в СУОП,
модель обобщенного показателя качества СИО,
модель измерения и статистической оценки состояния объекта управления в СУОП при наличии систематических погрешностей измерений и погрешностей эфемерид,
алгоритмы расчета показателей точности СИО при ее функционировании в составе СУОП
-
Комплекс алюритмов и программ прогнозирования характеристик системы информационного обеспечения
-
Предложения по практическому применению результатов исследования
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений Общий объем диссертации 172 страницы Работа иллюстрирована 18 рисунками и 5 таблицами Библиографический список включает 128 наименовании
Системный анализ систем управления силами и средствами МЧС и их информационного обеспечения
Основой нормальной жизнедеятельности людей является их безопасность. В обобщенной форме под этим понятием подразумевают защищенность людей и всей сферы их жизнедеятельности (зданий, технических сооружений, транспорта, систем коммунального хозяйства, природных ресурсов, других материальных средств) от различного рода угроз природного, техногенного, криминогенного и другого характера, порождающих чрезвычайные ситуации (ЧС).
Обеспечение безопасности населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера является одной из главных задач МЧС России. Для ее решения в Российской Федерации создана Единая государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС). Она представляет собой организационно-управленческую структуру, объединяющую федеральные, территориальные и муниципальные органы исполнительной власти Российской Федерации и обеспечивающую их тесное взаимодействие при совместных действиях по защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, а также подведомственные этим органам управления силы, средства и ресурсы, предназначенные для предупреждения и ликвидации ЧС.
Данное дескриптивное определение позволяет уже на описательном уровне рассматривать РСЧС как систему, предназначенную для решения задачи вполне конкретного (системного) свойства. Это свойство на выходе РСЧС задается соотношением упомянутых внутренних ее элементов. Иными словами, внешняя функция РСЧС определяется внутренним ее устройством. Таким образом, с позиций системного анализа, РСЧС представляет собой систему в том отношении, что ее внешнее проявление (функция и свойства) задаются совокупностью объектов (подсистем), между которыми существуют вполне определенные отношения. Для управления системой РСЧС в ее составе имеются две важные функционально взаимодействующие подсистемы: система управления (СУ), включающая в себя Национальный центр управления в кризисных ситуациях (НЦУКС), центры управления в кризисных ситуациях (ЦУКС) региональных центров, субъектов РФ и других административно-территориальных единиц; и система ее информационного обеспечения (СИО). Система управления в кризисных ситуациях предназначена для обеспечения деятельности МЧС России по управлению в области гражданской обороны, защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, обеспечения пожарной безопасности, безопасности людей на водных объектах, а также управления деятельностью федеральных органов исполнительной власти в рамках РСЧС.
Система информационного обеспечения рассматривается в работе как система, объединяющая в себе информацию, используемую в качестве ресурса управления силами и средствами МЧС для предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций. Она включает в свой состав разнесенные в пространстве измерительно-вычислительные комплексы, включающие в средства измерений, предназначенные для определения состояния объектов управления, средства сбора, обработки и передачи измерительной информации об объектах управления, органы управления ими, а также набор нормативных и регламентирующих документов, определяющих их функционирование в кризисных и чрезвычайных ситуациях. Поэтому в работе под информационным обеспечением подразумеваются технические средства и мероприятия, направленные на объединение информации как одного из важнейших ресурсов управления. Для эффективного использования информационных ресурсов в СИО предусматривается также соответствующее кадровое, организационное и техническое и другие виды обеспечения.
Потребность в решении задач по ликвидации ЧС и их последствий, стимулировала развитие нового научного направления исследований — управление оперативными подразделениями МЧС [1,3-5,9,16-19,24,38,51,68,102,103]. Данное направление успешно развивается на стыке фундаментальных и прикладных научных дисциплин. Большое влияние на его развитие оказали труды известных российских и зарубежных ученых: А.Н. Колмогорова [52], Н.Н. Красовского [55], A.M. Ляпунова [59], Н.Н. Моисеева [67], Л.С. Понтрягина [80], А.Я. Хинчина [108], Р. Беллмана [13], Л.А. Заде [42], Р. Калмана [47], Дж. Клира [50], Т. Саати [88,89], Э.П. Сейджа [92] и др.
Развитие этого направления исследований привело к созданию нового класса многосвязных проблемно-ориентированных динамических систем управления оперативными подразделениями МЧС в чрезвычайных (кризисных) ситуациях [3-5,16-19,24,102,103]. Класс таких систем, по-видимому, составит в перспективе техническую основу для решения проблемы управления оперативными подразделениями МЧС и информационного обеспечения при ликвидации ЧС и выполнении АС ДЫР. Будем в дальнейшем обобщенно называть их «CPIC-темами управления оперативными подразделениями» (СУОП).
По сформировавшимся представлениям исследуемая система управления (СУОП) представляет собой сложную иерархическую систему, обладающую многими из свойств, которыми наделены большие организационно-технические и информационные системы [21,23,27,50,61,96,106] (рис. 1.2).
Система не является абсолютно замкнутой. Ее взаимодействие со средой осуществляется с помощью внешних связей. Эти связи разделяются на входные и выходные. На входе система что-то получает из среды, на выходе среда что-то получает из системы.
СУОП включает в себя типовые структурно и информационно взаимосвязанные функциональные подсистемы, которые своими входами и выходами связаны также с внешней средой (ВС). Ее структура и состав во многом определяется видами объектов управления (ОУ), целями и задачами управления. Общим для данного класса, как и для больших систем, вообще, является то, что в ней объективно существуют взаимосвязи, которые позволяют рассматривать совокупность составных элементов системы как единое целое. Процесс ее функционирования является сложным стохастическим процессом.
Таким образом, система управления оперативными подразделениями, задействованными для выполнения работ по ликвидации ЧС, как объект исследования в классе больших систем, создаваемых человеком, имеет с ними общие признаки. В самом широком смысле - это совокупность элементов (составных частей), находящихся в отношениях и связях друг с другом. И эта совокупность образует определенную целостность, единство.
Исходные предположения и ограничения
Показано, что, по мере усложнения задач, решаемых СУОП, все более значимую роль играет ее информационное обеспечение. Причем, все большее значение оно приобретает в чрезвычайных ситуациях, в которых человек активно участвует в различных мероприятиях. Для эффективного информационного обеспечения СУОП необходимо постоянное совершенствование подсистемы ее информационного обеспечения.
Отмечены и проанализированы наиболее важные особенности, присущие подсистемам информационного обеспечения, входящим в систему управления оперативными подразделениями при ликвидации ЧС и выполнении АСДНР.
2. Проанализирована типовая схема получения, преобразования и использования информации в процессе функционирования СУОП. Формально и качественно показано, что в ней измерения являются вспомогательной операцией, выполняемой в интересах решения задач более высокого иерархического уровня. Такого рода системотехническая трактовка роли СИО в составе СУОП позволяет на различных этапах проектирования системно увязать цели ее функционирования с потребностью практики управления в ЧС. Поэтому при обосновании характеристик СИО необходимо придерживаться принципа системной ориентированности целей функционирования СУОП, в которой СИО является иерархически соподчиненной системой. И предъявлять требования к качеству СИО такие, чтобы гарантированно выполнялись бы заданные требования к показателям качества СУОП.
3. Разработана теоретико-множественная модель СУОП и системы ее информационного обеспечения. Они формально рассматриваются, как некоторые конечные абстрактные множества по Кантору. Особенность модели усматривается в том, что входящие в нее множества являются формальными объектами, на которые не накладывается никаких ограничений, кроме ограничения конечности множеств. Такая особенность позволяет наделять объекты модели вполне определенными смысловыми значениями при формальном описании свойств СУОП и СИО как составного элемента системы.
Введенные теоретико-множественные отношения в модели формально подтверждают тот факт, что в системах информационного обеспечения процессами управления недопустимо, вообще говоря, произвольно назначать требования к характеристикам отдельных средств, входящих в их состав. Это значит, что для выполнения общих требований, предъявляемых к системе информационного обеспечения, как элемента СУОП, между характеристиками ее отдельных элементов должны быть установлены вполне определенные, конкретные соотношения.
4. Дано теоретико-множественное описание задачи обоснования характеристик СИО. Исходным при описании является предположение о том, что потребность в системе информационного обеспечения выражается в требованиях, предъявляемых к ее характеристическим внешним свойствам со стороны СУ-ОП, как системы более высокого по отношению к ней иерархического уровня. Такие требования устанавливаются в модели описания с помощью отношения, в котором осуществляется отображение множества выходов СИО на множество его входов. В модели учитываются условия функционирования СИО в условиях воздействия на нее среды распространения сигналов и внешних объектов. Теоретико-множественное представление СУОП и ее составного элемента - системы информационного обеспечения - позволило формализовать постановку и последующее решение задачи диссертационного исследования.
5. Сформулированы исходные предположения и допущения, при которых исследуется задача обоснования характеристик СИО. Даны содержательная и формальная постановки задачи диссертационного исследования. Задача относится к классу задач оптимизации характеристик сложных систем по заданному критерию. Введенная для оптимизации критериальная функция наделена вполне определенными, конкретными, свойствами, отражающими природу исследуемой системы и стремление наделить ее желаемым качеством.
При общих предположениях о свойствах формальных объектов, входящих в математическую постановку задачи (1.42) — (1.49), общее ее решение, по-видимому, затруднительно из-за отсутствия на сегодняшний день завершенной теории систем. Поэтому введем дополнительные условия (ограничения), конкретизирующие исследуемую задачу.
В качестве СУОП будем рассматривать систему управления и информационного обеспечения оперативных подразделений МЧС при ликвидации ЧС и выполнении АСДНР (рис. 1.2), имеющую в своем составе систему информационного обеспечения (СИО). В качестве объектов управления будем рассматривать современные силы и средства из числа мобильных, профессионально обученных подразделений МЧС, участвующих в мероприятиях, направленных на ликвидацию последствий техногенных катастроф в чрезвычайных ситуациях..
Предполагается, что в перспективе для повышения качества оперативного управления силами и средствами, повышения их мобильности и живучести на различных уровнях управления в МЧС и в его структурных подразделениях, включая ГПС, может применяться система оперативной связи и управления, прообразом которой в настоящее время является информационно-навигационная система (ИНС) «Луч» (рис. 2.1) [62]. Представление о структуре системы управления дает рис. 1.2.
В составе СУОП предусмотрено применение датчиков спутниковой радионавигационной системы (СРНС) GPS и ГЛОНАСС, носящих название навигационной аппаратуры потребителей (НАП) [95,115-119].
Анализ влияния систематических и эфемеридных погрешностей на точность навигационного определения состояния объектов
Как отмечалось в разд. 2.1, высокие требования к точности измерений в СИО достигаются ценой затрат на приобретение дорогостоящей измерительной аппаратуры потребителей. На точность навигационного определения состояния ОУ будут оказывать преимущественное влияние следующие виды погрешностей [95,111]: погрешности измерений фазовых параметров сигналов и их временной привязки; отличие частоты излучения сигнала от ее номинального значения; ионосферная задержка, вызывающая искажение фазы сигнала: нестабильность частоты местного генератора приемника; погрешности собственных эфемерид, передаваемых навигационными спутниками; неопределенное число фазовых циклов, сопутствующее всем фазовым измерениям, и ряд других составляющих погрешности. Для уменьшения суммарного влияния погрешностей, порожденных перечисленными выше факторами, применяют дифференциальный режим работы СРНС [95,111]. Однако используемый в нем способ компенсации погрешностей не полностью исключает влияние их на результаты навигационных определений. Это объясняется, главным образом, тем, что отдельные составляющие погрешностей не аддитивны относительно измеряемых радионавигационных параметров сигналов, другие же не сохраняют постоянства во времени и в пространстве своих значений.
К числу важных неаддитивных составляющих, для описания которых неприменима модель 2.1, относятся погрешности эфемерид. Проанализируем их влияние на точность определения состояния объекта управления в СУОП, рассматривая, как и ранее, в качестве такого объекта различного вида технические (транспортные) средства МЧС. И считая, что его координаты рассчитываются по измерениям навигационных параметров сигналов, излучаемых с четырех навигационных спутников (НС), одновременно находившихся в зоне видимости наземной контрольно-корректирующей станции (ККС) [95].
Результаты анализа иллюстрируются рис. 3.1 для различного варианта расположения навигационных спутников. На нем изображено отклонение (в метрах) расчетной траектории ОУ от действительной его траектории в зависимости от продолжительности сеанса измерений при наличии погрешности в эфемеридах, равной 5 м.
Дифференциальный метод (ДМ) навигации позволяет компенсировать значительную часть систематических погрешностей в результатах навигационных измерений. Однако при этом сохраняется остаточная погрешность, обусловленная эфемеридной составляющей. Уменьшение погрешностей эфемерид представляет, таким образом, одну из важных задач при оценке вектора состояния ОУ по данным навигационных измерений в СИО. Добиться значительного уменьшения их только при помощи дифференциального метода навигации не всегда представляется возможным. Это подтверждается, в частности, и результатами расчетов, проведенных в диссертационных исследованиях.
На рис. 3.2 показано отклонение А (в метрах) действительной траектории ОУ от расчетной траектории в случае, когда погрешность эфемерид для первого, третьего и четвертого НС равна +1 метру, а для второго НС равна -1м. Сплошной линией показано отклонение, полученное без применения ДМ. Пунктирной линией показано отклонение, полученное с применением ДМ. Результаты получены для длительности сеанса измерения Г, равной 1560 секундам. Нетрудно заметить, что в данном случае ДМ не уменьшает, а, напротив, ухудшает точность определения координат ОУ при наличии погрешности эфемерид.
Случай, когда ДМ уменьшает влияние погрешности эфемерид, показан на рис. 3.3. На нем показано отклонение истинной траектории от расчетной, когда для первых трех НС погрешность эфемерид равна +1 м, а для четвертого НС она равна -1 м. Как и выше, сплошной линией показано отклонение, полученное без применения ДМ. Пунктирной линией показано отклонение, полученное с применением ДМ.
Случай, когда ДМ практически не чувствителен к погрешности эфемерид, показан на рис. 3.4. На нем показано отклонение истинной траектории от расчетной, когда для первого НС погрешность эфемерид равна +1 м, а для последующих трех НС она равна -1 м. Как и выше, сплошной линией показано отклонение, полученное без применения ДМ. Пунктирной линией показано отклонение, полученное с применением ДМ.
Результаты исследования по обоснованию точности измерений вСИО
Вторая стадия решения завершается оценкой вектора текущих координат потребителя ОУ и вектора систематических погрешностей измерений.
Разработана методика расчета характеристик точности СИО, использующей в своем составе НАП СРНС, для случаев, когда оценка состояния ОУ определяется с учетом поправок на систематические и эфемеридные погрешности, рассчитываемые по данным навигационных измерений, наделенных свойством структурной и временной избыточности. Дана математическая формулировка задачи расчета характеристик точности. Приведена схема ее решения, использующая разработанную процедуру совместного оценивания систематических погрешностей эфемерид и результатов прямых измерений в СИО.
Как отмечено во втором разделе, для повышения качества оперативного управления силами и средствами МЧС (ГПС) предполагается применение в перспективе системы оперативной связи и управления, прообразом которой является информационно-навигационная система ИНС «Луч» [62]. В составе ИНС предусмотрено применение навигационной аппаратуры потребителей (НАЛ) спутниковой радионавигационной системы (СРНС) GPS и ГЛОНАСС. Система ГЛОНАСС позволяет обеспечить определение пространственно-временных координат объектов в любой точке пространства, ограниченного сферой с радиусом -2500 км. Для повышения точности целесообразно применить дифференциальный метод навигации.
Тем не менее, даже при его использовании результаты измерений НАП будут содержать погрешности измерения. И поэтому важно уметь заранее рассчитывать характеристики погрешностей, при которых с заданной точностью PI достоверностью выполнялись бы заданные требования к навигационному определению координат при решении задач управления в СУОП.
Цель исследований состоит в том, чтобы оценить работоспособность и точность предложенных моделей и методик обоснования точности измерений в системе информационного обеспечения при решении задачи оперативного управления силами и средствами МЧС
Исследования проведены опытно-теоретическим методом с применением реальной информации о местоположении навигационных спутников (НКА) системы ГЛОНАСС. Для исследования использована модель измерений радионавигационных параметров по сигналам, принимаемым не менее чем от четырех НКА. Взаимное расположение траекторий движения объекта управления и НКА относительно ККС выбирались таким образом, чтобы можно было образовать наилучшее (в смысле геометрического коэффициента) созвездие из HKA. Дискретность съема и обработки информации определялась шагом At, равным 1 с, а начало отсчета - временем tH.
При проведении исследований предполагалось, что свойства погрешностей навигационных измерений величин сохранены теми, которые описаны в модели измерения 2.1.3 (разд. 2.1), а именно: они являются случайными некоррелированными нормально распределенными величинами, имеющими одинаковую дисперсию crl и равные нулю математические ожидания. В пользу такого предположения свидетельствует тот факт, что на результаты измерений оказывает влияние большое число различных по природе факторов (тропосферные, ионосферные, аппаратурные, временные и др. погрешности), среди которых нет преобладающих. Поэтому, согласно центральной предельной теореме, такое предположение можно считать справедливым. Оценка координат проводилась по сигналам, излучаемым навигационными спутниками СРНС, методом наименьших квадратов [57], согласно модели 2.1.2, описанной в том же разделе. Для оценки систематической погрешности в результатах навигационных измерений и погрешностей эфемерид использовались алгоритмы, применяемые в разд. 3.3. При оценке предполагалось, что в результатах измерений предварительно отбракованы аномальные измерения. Для проведения численных экспериментов использовалась модель, схема которой показана на рис. 4.1. В основу методики положены теоретические результаты, полученные в первых трех разделах работы. Модель включает в себя следующие последовательно выполняемые этапы расчета.
