тема 7 / Тема 7 З-2 Л(2) МПЛА

Занятие №2. Способы определения местоположения ЛА.

1. Способы определения местоположения ЛА

Для определения местоположения ЛА в навигации применяются следующие способы:

способ линий (поверхностей) положения (ЛП) с использованием радиотехнических, астрономических и др. систем;

способ счисления пути (доплеровское, инерциальное, воздушное счисление пути и их комбинации);

обзорно-сравнительный способ (визуальная ориентировка, сравнение телевизионных, радиолокационных и других изображений местности с соответствующими картами; корреляционно-экстремальная навигация по физическим полям Земли).

Способ линий (поверхностей) положения

Способ линий (поверхностей) положения основан на определении МП ЛА, как точки перечисления 2-х и более линий (3-х и более поверхностей) положения, соответствующих определенным постоянным параметрам. Если наклонная дальность до ЛА в 10 и более раз превышает его высоту, то задачу определения МП ЛА (точки М на рис.1) решают на плоскости. В зависимости от используемых ЛП и соответствующих им радионавигационных систем, способ линий положения подразделяется на 4 основных вида, которые поясняются с помощью рис.1-4.

Рис.1. Дальномерный способ определения координаты ЛА

Рис.2. Угломерный способ определения координаты ЛА

Рис.3. Разностно-дальномерный способ определения координаты ЛА

Рис.4. Угломерно-дальномерный способ определения координаты ЛА

Достоинством способа линий положения является определение МП ЛА без учета и знания пройденного пути. Недостаток – дискретная фиксация МП ЛА. Если засечка происходит с большим интервалом времени, то этот способ комбинируют со способом счисления пути или обзорно-сравнительным методом.

Способ счисления пути

Счислением пути называется способ определения координат МП ЛА, основанный на вычислении пройденного пути относительно известного начального положения (х₀, z₀) ЛА. Для счисления пути необходимо располагать данными о направлении (курсе) движения ЛА и его ускорении a(t) или скорости V(t) движения относительно Земли.

Текущие координаты МП ЛА определяются следующим образом:

;

где:

Достоинства способа: непрерывное определение места ЛА; автономность системы; автоматическое счисление пути. Недостаток - накопление погрешностей определения МП ЛА во времени.

Обзорно-сравнительный способ

Обзорно-сравнительный способ (метод) основан на определении структуры какого-либо физического поля, характерного для данной местности, и сравнении параметров этого поля с параметрами, введенными в запоминающее устройство навигационных систем или навигационными картами. В простейшем случае обзорно-сравнительный метод определения МП ЛА реализуется путем сравнения изображения местности на карте или навигационном экране с фактическим видом земной поверхности, наблюдаемым экипажем визуально или с помощью технических средств.

2. Авиационные радионавигационные устройства и системы

Практическая реализация РТСН осуществляется в виде различных радионавигационных устройств (РНУ), радионавигационных систем (РНС) и комплексных систем навигации. РНУ - радиотехническое средство, основанное на определенном принципе действия и предназначенное для самостоятельного измерения НЭ (НП).

Из данного определения РНУ следует, что они в своем действии автономны. Примерами автономных РНУ являются радиовысотомеры, доплеровские измерители путевой скорости и угла сноса (ДИСС).

Однако иногда вводят понятие и неавтономных РНУ, которые входят в РНС. Например, бортовой автоматический радиокомпас (АРК), измеряющий КУР по сигналам, излучаемым наземными радиостанциями и радиомаяками, является неавтономным РНУ, входящим в состав амплитудных РНС.

Под РНС подразумевают совокупность взаимосвязанных между собой радиотехнических средств (РНУ), расположенных в различных точках пространства, основанных, как правило, на определенном принципе действия, и предназначенную для решения частной навигационной задачи (определение МП ЛА, посадка, система предупреждения столкновений ЛА и т.п.). Примерами РНС являются дальномерные, разностно-дальномерные системы, АРК (с радиостанциями), угломерно-дальномерные и доплеровские.

РНС не являются автономными в своем действии, так как они состоят из наземных и бортовых РНУ или бортовых РНУ, расположенных на различных ЛА (например, системы предупреждения столкновений).

Обобщенная структурная схема РНС

Как информационные системы, радионавигационные средства (так же как и радиолокационные) относятся к классу систем извлечения информации, так как основной их функцией является получение (извлечение) количественных данных о координатах подвижных объектов, параметрах их движения и пространственно-временной ориентации, относительно заданных траекторий.

Под передающим устройством (ПРД) на рис.5 подразумевается вся аппаратура формирования структуры радиосигнала (включая модуляцию и кодирование с целью повышения помехозащищенности (РНС), а под приемным устройством (ПРМ) - аппаратура, обеспечивающая выделение информационных сигналов и преобразование (демодуляцию и декодирование) их к виду, пригодному для подачи в измерительное устройство. Под измерительным устройством РНС понимают аппаратуру, которая на основе сопоставления параметров сигналов, поступающих с приемника, с заданным (опорным) параметром колебаний опорного генератора формирует навигационную информацию, удобную для использования потребителем. Опорный генератор задает начало отсчета измеряемых данных.

На рис. 5, а изображена беззапросная РНС, передающая сигналы только в одном направлении («ЛА - земля» или «земля - ЛА»). При этом опорный сигнал может быть сформирован как на приемной, так и на передающей стороне.

Структурная схема РНС, показанная на рис. 5, б, содержит ретрансляционное устройство (ответчик) (ПРМ2, ПРД2, W2 и W3) и позволяет передавать сигналы в двух направлениях («ЛА - земля - ЛА» или «земля - ЛА - земля»). Для РНС, использующих свойство отражения радиосигналов, в этой схеме вместо приемопередатчика ответчика следует рассматривать отражающий объект. При этом схема РНС может содержать несколько передаваемых, приемных и антенных устройств, т.е. являться многоканальной.

Рис. 5. Структурная схема радионавигационных систем

Авиационные РНУ и РНС как составные части комплексных

систем навигации

Ни одно отдельно взятое техническое средство навигации, в том числе и РТСН, не является универсальным ни по объему решаемых задач, ни по применению в различных условиях навигационной обстановки. Кроме того, в связи со значительным ростом скоростей, высот и дальностей полета современных ЛА, а также с увеличением интенсивности воздушного движения и повышением требований по обеспечению безопасности полетов, непрерывно возрастают требования к точности и надежности навигационных измерений.

Удовлетворение этих требований в настоящее время достигается как за счет совершенствования отдельных навигационных измерителей (РНУ и РНС), так и за счет их объединения (комплексирования) в единую комплексную систему навигации (КСН). Таким образом, РНУ и РНС являются составными частями КСН, причем они играют ведущую роль при решении навигационных задач.

Основная цель создания КСН состоит в достижении наивысшей точности и надежности выполнения навигационных измерений.

Под КСН понимают совокупность взаимосвязанных между собой бортовых и наземных (либо только бортовых или наземных) технических средств навигации, основанных на различных принципах действия и предназначенных для совместного измерения навигационных параметров (элементов) при решении определенных навигационных задач. Взаимосвязь между навигационными измерителями осуществляется с помощью бортовой вычислительной системы (БВС), основу которой составляют бортовые цифровая и аналоговая вычислительные машины (БЦВМ и АВМ).

Авиационные РНУ и РНС как составные части пилотажно

и прицельно навигационных комплексов

Пилотажно-навигационным комплексом называют совокупность взаимосвязанных измерителей навигационной и пилотажной информации (ИНПИ), системы обработки и отображения информации и системы управления, предназначенную для навигации и пилотирования летательного аппарата на всех этапах полета. Данное определение ПНК не указывает на уровень интеграции оборудования в комплексе и охватывает как автоматизированные и автоматические комплексы, так и обычное пилотажное и навигационное оборудование, функционирующее во взаимодействии с экипажем.

На рис.6 приведена обобщенная структурная схема ПНК, где аббревиатура САУ означает систему автоматического управления полетом ЛА. БВС, основой, которой, как правило, является одна или несколько БЦВМ, обрабатывает информацию от всех измерителей в соответствии с определенными алгоритмами, вырабатывает сигналы управления полетом ЛА и выдает их в САУ, а также подает соответствующую информацию в устройство отображения. В устройство отображения информация может поступать непосредственно от ИНПИ и из САУ. Объектом управления является сам ЛА.

Рис. 6. ПНК в составе замкнутой системы управления ЛА

5