Cel i korzyści filtracji: współczesne systemy nawigacyjne mają zapewniać precyzyjne dane dotyczące ruch statku. Dzięki zastosowaniu filtru Kalmana dane te są dokładniejsze. Dane wyjściowe uwzględniają oprócz aktualnych danych także wcześniejsze pomiary oraz udostępniają informacje o dynamice obiektu nawigacyjnego.
Estymacja, (,): dział matematyczny podający metody za pomocy, których dokonuje się szacunku parametrów rozkładu danej cechy.
wartość estymowana: parametr poddany estymacji, ulega przekształceniom statycznym.
wektor stanu; mamy pozycję: 1.3 wymiarowa, parametry: Δϕ,Δλ,Δh, 2.4 wymiarowa, parametry: Δϕ,Δλ,Δh, Δt
Jeżeli mamy znane: Δϕ,Δλ,Δh, Δt to możemy określić naszą pozycję. Jest to stan naszego odbiornika na daną chwilę.
Metody estymacji: są dwie metody: 1) mniejszych kwadratów- parametry nawigacyjne oraz parametry ruchu statku przetwarzane są jednocześnie na wektor stanu. Jest uproszczoną wersją filtru Kalmana. 2) FILTR KALMANA: uwzględnia dynamikę statku. Pamiętana jest informacja z przeszłości. Filtr ten opiera się o sieć neuronową z jedną warstwą wejściową oraz ukrytą.
W sieci obowiązuje ściśle określony kierunek przejścia sygnałów od wejścia do wyjścia (sieć podaje rozwiązanie). Liczba elementów warstwy wejściowej (2neurony), odpowiada liczbie danych wyjściowych (2 składowe wektora prędkości zliczonej). Ma ona zadanie odebrać sygnał sterowań i przetworzyć go na informację dostępną dla neuronów kolejnych warstw. Proces ten polega na skalowaniu wartości sygnału wejściowego w przedziale <0,1>.
Zasada pomiary Lp i PO w sys. GPS: Metoda określania Lp w sys. GPS opiera się na metodzie odległościowej. Określenie współ., statku polega na pomiarze odległości odbiornika od satelity, którego pozycja jest znana. Odbiornik GPS odbiera sygnał z satelity i przeprowadza pomiar czasu przebiegu fali radiowej na drodze satelita- odbiornik. Pomiar czasu realizowany jest za pomocą kodu C/A.
UKŁADY ODNIESIENIA, WSPÓŁRZĘDNE
Współrzędne wyznaczane przez odbiorniki GPS są podawane w określonych układach odniesienia. Podstawowym układem odniesienia dla techniki GPS jest World Geodetic System 84. Najczęściej stosowane współrzędne to: geograficzne, ECEF XYZ, Universal Transverse Mercator. Układ odniesienia i współrzędne powinny być spójne z mapą, z której korzystamy. Niektóre nowe polskie opracowania topograficzne wykonywane są w układzie WGS 84. Na niektórych polskich mapach morskich zawierających współrzędne geograficzne naniesiono wielkości poprawek - przesunięć do układu WGS 84. W ogólności jednak, polskie mapy wykonane są w układach 1942 i 1965. Stosunkowo proste jest przeliczenie współrzędnych podawanych przez odbiornik GPS na współrzędne płaskie w układzie 1942. Przeliczenie na współrzędne płaskie w układzie 1965 wykonać można w oparciu o znajomość transformacji, której jawna postać nie jest podawana do publicznej wiadomości. Dostępne są komercyjne programy umożliwiające transformację współrzędnych do układu 65 w oparciu o znajomość współrzędnych punktów wspólnych. Szczególnego znaczenia problem układów współrzędnych nabiera w pomiarach geodezyjnych i geodynamicznych.
Sposób i cel kodowania fazy w LORANIE: poszczególne impulsy w grupie mogą być emitowane z częstotliwością będącą w fazie (+) lub przeciw fazie (-) będącej w stosunku do fazy pierwszego impulsu danej grupy. Kodowanie wykorzystuje się w celu odróżnienia impulsu od stacji głównej od impulsu ze stacji podrzędnej. Kodowanie pomaga także wyeliminować niebezpieczne interferencje fali przyziemnej z falami jonosferycznymi na trasie stacja nadawcza- odbiornik. W LORAN C najpierw emituje impulsy stacja główna, zaś stacja podrzędna zaczyna dopiero emisję po odebraniu dziewiątego sygnału od stacji głównej i tak następne podrzędne po odebraniu ostatniego ósmego impulsu od stacji podległej.
Redukcja wpływów fali jonosferycznej: zasięg przy fali jonosferycznej może wynosić nawet do 3400Mm. Siatkę hiperboliczną wyznaczoną w założeniu, że impulsy ze wszystkich stacji docierają do odbiornika na fali przyziemnej. Określając zatem LP przy impulsach docierających choćby z jednej z wykorzystywanych stacji na fali jonosferycznej, należy uwzględnić poprawkę podaną w mikrosekundach, którą dodaje się algebraicznie do mierzonej w odpowiedniej wartości przedziału fazowego, otrzymuje się wtedy różnicę, czyli wartość jaką zmierzono by gdyby impulsy dotarły z obu stacji na fali przyziemnej. Wartości poprawek są obliczane np.: dla współczynnika warstwy odbijającej jonosfery.
Zasięg i dokładność w systemie LORAN: duży wpływ na dokładność pozycji ma czas jej określania tzn. świt czy zmierzch. Dlatego pozycje te poprawia się odpowiednimi poprawkami. Przyczyną powstawania największych błędów w określaniu LP są zmiany w rozchodzeniu się fal radiowych oraz kąt pomiędzy liniami łączącymi okręt i stacje brzegowe. Dokładność od kilkudziesięciu do kilku Mm. W warunkach nocnych prędkość rozchodzenia się fal jest większa i błąd pozycji może wynosić 600- 1000m. Zasięg do 3400Mm.
Impulsy wysyłane przez stacje łańcuchowe: częstotliwość pracy wszystkich łańcuchów= 100Hz. Jest to system pracujący na falach długich. System składa się ze stacji głównej i 4- 5 stacji podległych. Stacja główna emituje 9 impulsów a stacje podrzędne 8 impulsów. Odstępy pomiędzy kolejnymi impulsami wynoszą 1000 mikrosekund, a dla stacji głównej odstęp pomiędzy 8 a 9 impulsem wynosi 2000 mikrosekund. W systemie LORAN C emitowana jest grupa kilku impulsów co umożliwia zwiększenie średniej mocy emitowanej przy jednoczesnym zmniejszeniu mocy (nerytowej). Przyjąć można że czas impulsów = 200 mikrosekund.
Zasada pomiaru LP w odbiorniku LORAN C: można dokonać pomiaru LP za pomocą odbiorników I i II generacji. Odbiornik I generacji: mierzy tylko różnicę czasu w odbiorze sygnałów ze stacji głównej i podrzędnej dlatego niezbędne jest posiadanie odpowiedniej mapy z naniesioną siatką lub tabelą hiperboliczną. Odczyty trzeba poprawiać o poprawkę na falę jonosferyczną. Przy określeniu pozycji z 2 LP korzystniejszy jest przypadek gdy 1 z nich ma przebieg równoleżnikowy a druga południkowy co może gwarantować duży kąt przecięcia LP. na mapę nanosi się odpowiednio LP i punkt ich przecięcia jest PO.
Kodowanie fazy w systemie LORAN C: zastosowano modulację fazy sygnału która związana jest z odwróceniem fazy fali radiowej w pewien usystematyzowany sposób zwany kodowaniem. Ten rodzaj kodowania fazy wykorzystano z 1 strony w celu polepszenia zdolności identyfikowania.