14.6. Комплексні навігаційні системі
Розглянуті раніше методи навігації, володіючи певними достоїнствами, мають і деякі недоліки. Тому для успішного рішення завдань навігації в різних умовах і на різних ділянках польоту використають спільно різні методи навігації, тобто використовують комплексні навігаційні системи, що поєднують в єдине ціле кілька навігаційних пристроїв з різними принципами роботи.
При створенні комплексних навігаційних систем звичайно прагнуть вирішити наступні завдання:
- забезпечити взаємну корекцію похибок вимірювальних пристроїв, що входять у комплексну систему;
- здійснити фільтрацію і згладжування перешкод та збурень,що виникають у вимірювальних пристроях;
- підвищити точність, вірогідність та надійність вимірів;
- здійснити найбільш повне рішення навігаційних та пілотажних завдань на базі БЦВМ із метою видачі у систему індикації для екіпажа та в різні автоматичні системи керування достовірної інформації про режими польоту.
При побудові комплексних навігаційних систем застосовується спосіб взаємної корекції й фільтрації похибок вимірювальних пристроїв. Цей спосіб реалізується шляхом об'єднання в комплексну систему таких навігаційних систем, які засновані на різних фізичних принципах виміру, але визначають один і той же навігаційний параметр.
Найбільш ефективним є об'єднання в комплексі безупинно діючих автономних пристроїв обчислення шляху (повітряного та допплерівського), у яких похибки мають низькочастотні складові, з неавтономними й дискретно працюючими навігаційними пристроями (радіотехнічними астрономічними та ін.), які мають високочастотні похибки.
Сучасні комплексні навігаційні системи містять у собі 2-4 підсистеми, з яких щонайменше, одна є неперервно діючим автономним пристроєм обчислення шляху повітряного або інерціального типу, а інші - дискретно діючими пристроями радіотехнічного, астрономічного або іншого типу. Прикладом комплексної навігаційної системи є автоматичний навігаційний пристрій АНУ-1. У даному пристрої сполучено працюють системи повітряного й допплерівського числення шляху. Система повітряного числення шляху є безупинно діючим й автономним навігаційним пристроєм. Однак повітряне обчислення шляху робиться відносно повітряного середовища і не враховує переносну швидкість вітру. Допплерівське числення враховує швидкість вітру. Однак роботу ДИСС бажано, зробити переривчастою, тому що при деяких умовах, робота ДИСС демаскує ЛА або викликає значне зниження точності вимірів (наприклад, політ над гладкою поверхнею води,, організовані або природні радіоперешкоди, віражі з великими кутами крену та тангажу) Об'єднання повітряної й допплерівської систем обчислення шляху в одну систему дозволяє виділити й зберегти позитивні якості цих систем й усунути недоліки.
В АНУ-1 передбачено три режими роботи:
- режим допплерівського числення (основний режим);
- режим "пам'яті" (допоміжний режим);
- режим автономного повітряного числення (автономний режим").
В основному режимі канали повітряного й допплерівського обчислення шляху працюють спільно. При цьому виконуються дві функції: обчислення шляху по сигналах ДИСС і запам'ятовування складових швидкості вітру в навігаційним осям. Швидкість вітру по навігаційним осях визначається як різниця між шляховою швидкістю, вимірюваною за допомогою ДИСС, і повітряною швидкістю, обмірюваної за допомогою датчика істинної повітряної швидкості (ДВС), тобто
υx=Vnx-Vx ;
υy=Vny-Vy .
Запам'ятовування величин υx та υy здійснюється на потенціометрах. Щітки цих потенціометрів переміщуються електродвигунами слідкуючих систем так, що в кожен момент часу напруги на виходах потенціометрів пропорційні значенням υx та υy.
Переведення АНУ-1 на роботу в режим "Пам'ять" здійснюється у випадку, якщо ДИСС припиняє роботу або його сигнали по шляховій швидкості й куту зносу короткочасно вимикаються. Обчислення шляху ведеться по сигналах датчика істинної повітряної швидкості Vx і Vy та запам’ятованим вихідним сигналам υx та υy . Сумарні вихідні сигнали,що подаються на інтегруючі електродвигуни покажчика, визначаються виразами
Vnx=Vx+υx ;
Vny=Vy+υy .
В автономному режимі відповідні швидкості вітру υx та υy та напрямок вітру вводяться в схему за допомогою потенціометрів у задатчику вітру. Увімкнення в автономний режим робиться спеціальним перемикачем.
Похибки обчислення шляху становлять:
-у режимі "ДЮС" - 1,75 %;
-у режимі "Пам'ять" - 1,75 - 3%;
-у режимі "Автономний" - до 6,5 % від пройденого шляху.
Позиційні радіонавігаційні пристрої типу РСБН володіють високою точністю визначення координат місцезнаходження, але їхні виміри неавтономні, містять високочастотні перешкоди. Об'єднання цих радіотехнічних пристроїв із системами обчислення шляху дозволяє підвищити точність, надійність та перешкодозахищеність комплексної системи. Таке комплексування навігаційних пристроїв застосовується при побудові систем для всіх типів ЛА
Один з варіантів комплексної навігаційної системи (рис. 14.11) містить у собі:
- гіроскопічну систему курсу й вертикалі СКВ;
- бортове встаткування радіотехнічної системи ближньої навігації РСБН;
- датчик повітряної швидкості ДВС;
- датчик висоти барометричний ДВ.
Рис. 14.11
Така комплексна навігаційна система є складовою частиною пілотажно-навігаційного комплексу літака-винищувача. Вона має три режими роботи.
1. "Навігація" - для рішення завдання польоту по запрограмованому маршруту.
2."Повернення" - для рішення завдань виходу на аеродром посадки або один із запрограмованих аеродромів і побудови програмного передпосадочного маневру.
3.''Посадка" - для рішення завдання заходу на посадку по сигналах наземної системи посадки та повторного заходу на посадку.
У режимі "Навігація"' визначення поточних ортодромічних координат здійснюється курсо-повітряним методом у навігаційному блоці РСБН по сигналу істинної повітряної швидкості V, що надходить від ДВС, і сигналу ортодромічного курсу ψорт від СКВ. Визначаємі координати місцезнаходження ЛА коректуються по даним РСБН і використовуються для визначення параметрів виходу в задану точку.
У режимі "Повернення" інформація для виводу ЛА на запрограмований аеродром і побудови передпосадочного маневру виходить від РСБН і наземної радіосистеми посадки.
У режимі "Посадка" навігаційна система працює у взаємодії із САУ. Вихідною інформацією при цьому є відхилення ЛА від рівносигнальних зон курсу εК та глісади εГ, що індикуються планками положення НПП.
Комплексна навігаційна система, використовувана на літаку-винищувачі-бомбардувальнику,(рис. 14.12) містить у собі:
- інерційну курсовертикаль ИКВ;
- радіотехнічну систему ближньої навігації РСБН;
- допплерівський вимірювач шляхової швидкості та кута зносу ДИСС із обчислювачем B-I44;
- систему повітряних сигналів СВС або датчики ДВ та ДВС.
Рис. 14.12
Дана система може робити обчислення координат у трьох режимах:
- інерційно-допплерівському;
- курсо-допплерівському;
- курсо-повітряному.
Якщо при підготовці ИКВ до польоту використається режим 15-хвилинної виставки, то основним режимом роботи комплексної навігаційної системи є інерційно-допплерівський. При цьому складові швидкості Vξ, Vη та ψорт визначені в обчислювачі РСБН за інформацією від ИКВ, і вимірювані ДИСС Vnx та Vny спільно обробляються в РСБН.
При відключенні ДИСС здійснюється інерційне обчислення координат по сигналах від ИКВ і запам’ятованим виправленням, вироблюваним в інерціально-допплерівському режимі.
При використанні режиму 5-хвилинної виставки ИКВ або при відмові в ИКВ вимірників швидкості основним режимом роботи системи є курсо-допплерівський.
При одночасній відмові в ИКВ вимірників швидкості й ДИСС або обчислювача B-I44 автоматично вмикається аварійний режим курсо-повітряного числення координат без урахування швидкості вітру.
Корекція координат і вивід у задану точку здійснюється по сигналах РСБН.
Комплексна навігаційна система літака-розвідника (рис. 14.13) включає у себе:
- інерційну навігаційну систему типу АНИС;
- допплерівський вимірник швидкості та кута зносу ДИСС;
-БЦВМ;
- радіотехнічну систему ближньої навігації РСБН.
Рис. 14.13
Дана навігаційна система може працювати в двух режимах:
- інерційно-допплерівському;
- інерційному.
Інерціально-допплерівський режим є основним. При відсутності сигналу 'Готовність ДИСС" автоматично включається інерціальний метод обчислення координат. При одночасній відмові ДИСС та АНИС вивід на запрограмований аеродром забезпечується системою РСБН.
Рішення всіх навігаційних завдань й обробка інформації відбувається автоматично в БЦВМ.