Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 63

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 

Завданням цього дослідження є розроблення алгоритму реального часу комплексу­вання навігаційної інформації для його використання у СБО із складу інтегрованої систе­ми навігації бойової машини, який дозволяє отримати якнайменші похибки визначення поточних координат, висоти, дирекційного кута для коротких (до 3 км) та довших шляхів з урахуванням недоліків та переваг СНС та АНС.

Вхідні дані алгоритму комплексування навігаційної інформації надходять від БЕОМ, АС СНС, давача кутів просторового положення машини, давачів швидкостей, трикомпонентного давача лінійних швидкостей. До початку руху від БЕОМ надходять, зокрема, ознаки режиму роботи (радіонавігація, автономна навігація, комплексний), початкові значення кутів, масив даних початкової директиви для АС СНС, початкові ко­ординати та висота. У процесі руху від БЕОМ надходить ознака працездатності модуля цифрової карти, отримана з цифрових картографічних даних поточна висота точки зна­ходження   бойової   машини.   Від   АС   СНС   надходять   ознаки   працездатності тадостовірності даних, поточний час, прямокутні координати, номер зони, шляховий кут, швидкість, географічні координати та висота, прогнозована СКП вимірювання прямокут­них координат. Від давача кутів надходять ознака працездатності, кути азимуту, крену та диференту машини. Від допплерівських та електромеханічних давачів надходять швидкості руху правого та лівого бортів машини. Від трикомпонентного давача лінійних швидкостей надходять лінійні швидкості руху, зокрема, у поперечній площині об'єкта.

Вихідними даними алгоритму комплексування навігаційної інформації є поточні прямокутні координати, висота машини, географічні координати, номер зони, швидкість, дирекційний кут, кути крену та диференту.

Алгоритм розроблений з урахуванням таких особливостей апаратури.

У ході виконання алгоритму враховуються недоліки та переваги допплерівського та електромеханічного давачів швидкості. Зокрема, алгоритм враховує те, що допплерівський давач досить точно вимірює швидкість на великих швидкостях руху ма­шини на рівній трасі, дає великі похибки під час руху на малих швидкостях та по трасі із нерівностями та по пересіченій місцевості, але не є джерелом неправдивих даних за умов юзу та буксування. У свою чергу електромеханічні давачі досить точно передають швидкість об' єкта на малих швидкостях та на пересіченій місцевості, але дають неправдиві дані під час юзу та пробуксовування.

Алгоритм враховує накоплення похибки за рахунок дрейфу гіроскопів та похибок обчислення швидкості. У алгоритмі реалізований принцип оцінювання та зменшення впливу випадкового дрейфу гіроскопу наприкінці некоректованої ділянки роботи системи [ 3, 4 ], час якої визначається реальними характеристиками давачів, що входять до складу системи і заданою точністю визначення навігаційних параметрів. За такого підходу не вимагається знання апріорної інформації щодо статистичних характеристик дрейфу, як цього вимагає підхід із застосуванням динамічного коректованого фільтру [ 5 ].

Для вимірювання дирекційного кута машини використовується гіроскопічний да-вач, який має власний відхід від заданого напрямку, причому похибка в обчисленні місцезнаходження машини за рахунок власного відходу давача значно перевищує похиб­ку від неточного обчислення швидкості руху машини. В алгоритмі реалізується коригу­вання показань давача кутів, яке враховує інформацію про швидкість руху лівого та пра­вого бортів.

Алгоритм враховує такі недоліки СНС, як неавтономність та незавадостійкість, непрацездатність у разі затінення, недостатня точність визначення висоти, так само як і її переваги щодо високої, незалежної від часу, точності визначення координат, а також ви­роблення оцінки точності їх визначення АС СНС.

Алгоритм враховує достатньо великі миттєві точності АНС, так само як і накопи­чення з часом похибок АНС за рахунок постійного дрейфу гіроскопів і похибок визна­чення швидкості.

У алгоритмі виконується коригування поточної висоти використанням цифрових картографічних даних, що зберігаються на БЕОМ.

На початку роботи алгоритму відбувається увімкнення та тестування давачів інтегрованої системи навігації, виробляються ознаки їх працездатності. Після цього відбувається контроль працездатності системи та оцінювання можливих режимів роботи. Після вибору алгоритму роботи оператором здійснюється налаштування на вибраний ре­жим роботи. У разі необхідності задаються та відпрацьовуються початкові установки.

Алгоритм передбачає три режими навігації залежно від наявності інформації від давачів: радіонавігація, автономна навігація, комплексний.

У режимі радіонавігації алгоритм використовує інформацію від СНС, а також від давачів одометричної системи (якщо остання працездатна). При цьому давач кутів може бути відключений або непрацездатний.

В автономному режимі алгоритм використовує інформацію про кути орієнтування від давача кутів, дані про поздовжні лінійні швидкості лівого та правого бортів машини, які надходять від чотирьох давачів (двох ДШД та двох ДШМ), а також поперечну та вер­тикальну лінійні швидкості, які надходять від трикомпонентного ДШЛ

Якщо працездатні АС СНС та давач кутів, то можливий комплексний режим. При цьому за рахунок компенсування уводу азимута підвищується точність визначення кутів,що визначають орієнтування машини. У цьому режимі комплексування інформації базується на розрахунку очікуваної середньоквадратичної похибки навігаційних параметрів і визначення допустимого часу руху бойової машини за заданих значеннях точності визначення місцеположення і орієнтування машини, що залежать від бойового завдання.

Алгоритм передбачає автоматичний перехід з одного режиму в інший у разі вияв­лення непрацездатності або некоректності даних від певних компонентів, а також понов­лення роботи у вибраному режимі у разі відновлення працездатності апаратури, що тим­часово була непрацездатна або давала явно неправдиві дані. Здійснюється поточний кон­троль та відбраковування хибних даних, що можуть надійти від давачів, а також тимчасо­ве відхилення даних від давачів, що дають неправдиву інформацію.

Для фільтрації сигналів, що надходять від давача кутів, ДШМ, ДШД, АС СНС використовується різницевий фільтр, побудований на базі апроксимації параболами дру­гого порядку за методом найменших квадратів, п'яти послідовних значень вимірюваної величини, що беруться у дискретні моменти часу.

Висновки. У результаті досліджень розроблений алгоритм реального часу ком­плексування навігаційної інформації для його використання у СБО із складу інтегрованої системи навігації бойової машини. Алгоритм використовує дані давачів ДШД, ДШМ, ДШЛ, давача кутів, а також АС СНС. При цьому забезпечується робота у трьох режимах: радіонавігація, автономний та комплексований. Перехід до кожного із режимів роботи здійснюється оператором з БЕОМ бойової машини або автоматично залежно від поточ­них умов.

Моделювання, проведене для комплексованої системи навігації бойової машини БМ-21 У з урахуванням технічних характеристик та похибок використовуваних давачів, показало, що із використанням у СБО розробленого алгоритму досягаються такі значення похибок:

а) кругова імовірна похибка визначення поточних координат, не більше:

- на відстань до 3 км - 10 м;

- відстань більше 3 км - 0,3% від пройденого шляху;

б) середня квадратична похибка визначення висоти, не більше:

- на відстань до 3 км - 7,5 м (з використанням даних електронної карти - 5 м);

- на відстань більше 3 км - 0,3% від пройденого шляху;

в) середня квадратична похибка визначення дирекційного кута не більше 00-02 (поділок кутоміра).

Отримані значення є значеннями одного порядку у порівнянні із значеннями похи­бок, які досягаються системами навігації рухомих наземних об' єктів, що розроблені, на­приклад, фірмами LITEF (Німеччина) [ 2 ], ВНДІ "Сигнал" (Росія) [ 1 ] та іншими розроб­никами та виробниками систем навігації для бойових машин.

Отримані результати показують можливість використання розробленого та відмодельованого алгоритму у системах навігації рухомих наземних об'єктів, зокрема, бойових машин.

Література

1. Кокошкин Н. Вторая молодость артиллерии//Военный парад.-2001-№2-С.64-66.

2. LLN-GX LITEF Land Navigation System Product Description. Document 100059707. February, 3rd 2000. Revision 6.

3. Волчко П. І., Корольов В. М., Оліярник Б. О. та ін.. Система управління машина­ми підрозділу на базі навігаційної системи «ТИУС-Н»//В кн.. : V Міжнародний науково-технічний симпозіум «Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища: GPS і GIS технології». Львівське-астрономо-геодезичне товариство. - Львів, 2001 - С. 80 - 83.

4. Олиярник Б. А., Иванов В. И., Королев В. Н. и др. Использование танковой ин­формационно-управляющей системы «ТИУС-Н» для модернизации реактивной системы залпового огня «ГРАД» // Механіка та машинобудування. - 2005 - №2 - С. 128-224.

5. Степанов О. А. Применение теории нелинейной фильтрации в задачах обработки навигационной информации. - СПб.: ЦНИИ Электроприбор», 1998 - 370 с.

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ИНДИКАТОР ЭЛЕКТРОННЫХ НАВИГАЦИОННЫХ КАРТ

Ильницкая С.И., Синеглазов В.М., Тимошок С.В. Modern aircrafts due to the high speeds of flights and necessity to track own current position in real time should be equipped by reliable navigation systems including multifunction indicators of elec­tronic charts and other aeronautical information. Development of such navigation indicators and their software for work in complex with authorized navigation equipment are actual things nowadays. There­fore the given work is devoted to the development of software for multifunction navigation indicator.

Введение. Актуальность использования в авиации навигационных индикаторов в комплексе с электронными картами обусловлена высокими скоростями подвижных объ­ектов, необходимостью слежения за ними в реальном времени. Поэтому особого внима­ния сейчас заслуживают различные глобальные спутниковые радионавигационные сис­темы, как источники сигналов об объектах, многофункциональные навигационные инди­каторы и собственно сами электронные карты.

Постановка задачи. Ставится задача по определению функциональных возможно­стей программного обеспечения многофункционального индикатора (МФИ) с целью обеспечения максимальной эффективности работы индикатора в полете.

На рынке существует множество навигационных индикаторов, но при закупке та­кого оборудования нужно не забывать такой факт как их большая стоимость, и трудности в интеграции с уже существующим бортовым радиоэлектронным оборудованием (БРЕО). Поэтому актуальной есть разработка отечественного МФИ, который оптимально может быть интегрирован в существующее БРЕО. Необходимо также отметить отличия, суще­ствующие между навигационными индикаторами для транспортных и военных самоле­тов. Кроме стандартных функций МФИ для военных самолетов должен обладать рядом дополнительных функций. Прибор должен обеспечивать отображение электронной аэро­навигационной карты летчику, а также другой прицельной и навигационной информации в полете и на земле при техническом обслуживании.

Предложения по общей функциональности МФИ. На основании проведенного анализа предложен набор основных функций МФИ. Принципиально функции МФИ де­лятся на две большие группы: базовые функции и специальные.

Базовые функции МФИ.

1. Занесение и сохранение стандартных планов полетов и коридоров. a. Выведение для просмотров маршрутов.

2. Возможность нанесения ППМ (промежуточный пункт маршрута).

3. Нанесение нестандартных (индивидуальных) полетных планов. a. Расшифровка символов из базы данных.

4. Возможность загрузки новых карт (предполетная подготовка). a. Корректировка полетного задания в процессе полета.

5. Ввод начальной информации путем выбора аэропорта вылета из базы данных или методом введения непосредственно широты и долготы в случае вылета из аэропорта, которого нет в базе данных.

6. Индикация для штурманских (пилотских) расчетов: текущее расстояние на мар­шруте, расстояние до намеченного (ближайшего аэродрома), расстояние до текущего ППМ, время полета до ППМ, текущее и расчетное полетное время, горизонтальная и вер­тикальная скорости.

7. Измерение расстояния по карте от точки до точки, измерение общего расстояния.

8. Индикация расчетного времени от точки до точки на карте, расчет общего полет­ного времени.

9. Возможность масштабирования.

a. Общий вид на карте более крупного масштаба

10. Ведение полетного дневника.

11. Выдача предупреждающих голосовых сообщений при приближении к ППМ, опасному объекту, аэродрому и др. Специальные функции МФИ.

1. Построение рельефа местности.

a. Общего рельефа местности.

b. Горизонтальный срез местности по линии полета

2. Резервирование штатных навигационных приборов летательного аппарата (На­пример, в случае отказа ИНС, GPS).

3. Специальные штурманские расчеты (Например, для посадки на необорудованные аэродромы).

4. По запросу вывод видеоинформации (из видеокамер различного назначения).

a. Обзор задних рамп (Например, для точного десантирования груза).

b. Вывод прицельной информации.

5. Функция обмена информацией со штатными устройствами ЛА.

a. Функция комплексирования навигационной информации из различных источни­ков для повышения точности определения поточных координат.

b. Для удобной индикации показаний штатных приборов на едином информацион­ном дисплее.

6. Индикация дополнительных сведений: приборная скорость, высота над геоидом, абсолютное время, высота рельефа, количество видимых спутников, геометрический фактор, информация по полетной карте (название карты, масштаб).

Математическая модель НШР. Как было сказано выше, одной из функций МФИ является выполнение в полете базовых и специальных навигационно-штурманских рас­четов (НШР). Основной целью НШР является расчет установочных данных при планиро­вании очередного участка маршрута для полета в режиме частных ортодромий.

В качестве исходных данных для НШР используются:

- географические координаты начального и конечного пунктов текущего участка маршрута {Д,^},   {Х2,(р2}, где Х% (i=1, 2) - значения долготы, (( (i=1, 2) -широты,

- географические координаты навигационных точек, которые могут быть приняты в качестве конечного пункта нового участка маршрута (Л1с, ,срь, i = 1,2..., N);

- расчетное значение путевой скорости Vp ;

- расчетное значение максимального угла крена ЛА при разворотах ^max .

Методика НШР предполагает выполнение следующих операций [1]:

1. Преобразование значений широты исходных ППМ и КПМ из географической шкалы в нормальную сферическую шкалу [1]:

сф, = arctg[(1 - e2)tg(} ], j = 1,2,... , (1)

где e2 - эксцентриситет принятого для навигации земного эллипсоида (для СК-42: e2 = .006693426);

2. Расчет истинного конечного путевого угла текущего участка маршрута Рик:

Рик = arCtg\

cossinC^ -Л)

(2)

срсф1 сое срсф2 + сое срсф1 ът срсф2 соъ{Л2 - Я1)

3. Расчет истинных начальных путевых углов для вариантов 1,2,      N нового уча­стка маршрута:

С0Ъ (Рсфи 81п(-^2)

Рн = arctgl

Sin сФи C0S (сф2 - C0S (сф Sin (сф2 C0S( Д )

4. Расчет углов разворота УРг

i = 1,2,..., N (3)

УРг =PHtик, i = 1,2,...,N (4) 5. Расчет ортодромических длин участков частных ортодромий St:

C0S Рсфк Sin(At 2)

St = R3 arcSin

i = 1,2,..., N..

(5)

где Ял = 6370144. [м].

6. Расчет линейных упреждений разворотов в точке 2 на частные ортодромии г = 1,2,...,N ЛУРг: ЛУРг = Яр, tg(УРг/2), г = 1,2,...,N, (6)

где Rp

V2

gtgYm

радиус разворота; g = 9.8 м/с - ускорение силы тяжести.

7. Расчет времен полета на частных ортодромиях 1,2,...,N Тг :

Т1 = 8 /Гр,   г = 1,2,...,N (7)

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 


Похожие статьи

Автор неизвестен - 13 самых важных уроков библии

Автор неизвестен - Беседы на книгу бытие

Автор неизвестен - Беседы на шестоднев

Автор неизвестен - Богословие

Автор неизвестен - Божественность христа