CC BY
63
Секция « Техническая эксплуатация электросистем и авионика »
УДК 629.735.064
А. С. Орленко Научный руководитель - М. В. Тюпкин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ОПТИМИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА СТАТИЧЕСКОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПЕРВИЧНЫХ ДАТЧИКОВ НАВИГАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА
Рассматриваются датчики комплексных навигационных систем, алгоритмы фильтрации погрешностей датчиков и возникающие при их разработке задачи. Целью работы является разработать оптимальный алгоритм обработки информации датчиков навигационного комплекса.
В настоящее время в качестве первичных датчиков навигационных комплексов наибольшее распространение получили:
- инерциальные системы;
- доплеровские измерители скорости;
- радиотехнические системы ближней навигации;
- радиотехнические системы дальней навигации;
- системы спутниковой навигации;
- пеленгаторы светил и визиры наземных ориентиров в виде бортовых оптических или радиолокационных станций.
Навигационная информация должна поступать от комплекса непрерывно и в объеме, необходимом для осуществления текущего режима полета, и, кроме того, удовлетворять предъявляемым к ней требованиям по точности и надежности [1].
Комплексная навигационная система строится следующим образом: информация от отдельных датчиков поступает в вычислительную систему, с выхода которой после соответствующей обработки поступает информация о координатах ЛА, его скорости и ускорения. В некоторых случаях к выходной информации относят также значения углов курса, тангажа и крена. В комплексных системах возможно не только поступление информации от датчиков в вычислительную систему, но и наоборот, от вычислителя в датчики. В этом случае можно добиться повышения качества работы датчиков. Например, подавая информацию (приблизительную) о дальности между самолетом и источником радиоизлучения в соответствующий радиоприемник, можно добиться более устойчивого приема сигналов. Приблизительное значение расстояния может быть рассчитано, например, по показаниям систем счисления координат и известным координатам источника радиоизлучений [2].
Координаты любого подвижного объекта могут быть определены двумя способами:
- путем прямого их вычисления при помощи геометрических соотношений, когда исходной информацией являются дальности, азимуты или курсовые углы до точек с известными координатами, а также высоты и азимуты светил, наблюдаемых с объекта;
- путем непрерывного вычисления линии движения (траектории) по данным о векторе скорости и координатах начальной точки движения.
На первом способе основаны методы ближней и дальней радионавигации, спутниковой навигации, а также определение местоположения самолета по данным, получаемым от бортовых оптических или радиолокационных станций о направлении и дальности до наземного ориентира, координаты которого известны. Такими ориентирами могут служить мосты, устья рек, скалы на море и т. д. На втором способе основаны инерциальные системы навигации. Разнообразие применяемого оборудования является причиной того, что при разработке навигационного комплекса и создании его алгоритмического обеспечения приходится пользоваться достижениями различных областей науки и техники. К ним, прежде всего, следует отнести: теорию фигуры Земли, теорию гироскопических устройств, теорию радионавигации и теорию фильтрации случайных процессов. И только системный подход позволяет в полном объеме и на одинаковом уровне точности рассматривать вопросы, связанные как с самим построением навигационного комплекса, так и с организацией в нем необходимой обработки информации. При разработке алгоритмов обработки информации возникают две основные группы задач.
Навигационпые измери/лёли ¡датчики)
Схема работы комплексной навигационной системы
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Первые - это геометрические задачи вычисления текущих координат самолета по сигналам позиционных навигационных датчиков, таких как РСБН. РСДН. БРЛС и др. и задачи счисления по показаниям измерителей скоростей и курсовертикалей.
Вторые - это задачи фильтрации погрешностей датчиков. Для решения второй группы задач необходимо располагать математическими моделями погрешностей навигационных датчиков. Геометрические задачи первой группы могут быть решены в отрыве от конкретного технического устройства измерителей. Задачи второй группы, напротив, могут быть решены только с учетом их конкретного устройства [2].
В настоящий момент работа находится на этапе поиска и анализа существующих алгоритмов обработки информации в современных навигационных комплексах.
Библиографические ссылки
1. Чернов В. Ю., Никитин В. Г., Иванов Ю. П. Надежность авиационных приборов и измерительно-вычислительных комплексов : учеб. пособие / СПбГУ-АП. СПб., 2004.
2. Бабич О. А. Обработка информации в навигационных комплексах. М. : Машиностроение, 1991.
© Орленко А. С., Тюпкин М. В., 2011
УДК 621.396.932.1
С. В. Сафонов Научный руководитель - В. М. Мусонов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ЦИФРОВОЙ ПОСАДОЧНЫЙ РАДИОДАЛЬНОМЕР
Канал посадки предназначен для определения дальности и угловых отклонений ЛА от линии курса (оси ВПП) в горизонтальной плоскости.
Введение и постановка задачи. Как известно, развитие ГА в части полетов ВС МВЛ состоит в расширении географии, управление интенсивности их выполнении эффективности полетов. Наряду с остальными факторами развитие ГА будет зависеть и от оснащенности соответствующих трасс и аэродромов навигационным и посадочным радиотехническим оборудованием.
В настоящие время большинство трасс и маршрутов ВС МВЛ не оснащены (или слабо оснащены) навигационным радиотехническим оборудованием.
Большинство полетов ВС МВЛ осуществляются в районах с малой плотностью населения, над местностью, труднодоступной для обслуживания наземного оборудования. Существует множество временных маршрутов с временными посадочными площадками, что обусловлено требованиями народного хозяйства. Следовательно, в целом специфика полетов ВС МВЛ заключается в редком относительно магистральных трасс и изменяющемся характере. Отсюда следует, что требования к радиотехнической навигационно-посадочной системе для МВЛ отличны от существующих для стационарных систем, например для ILS, VOR, DME, MLS.
Эксплуатационные требования к НПС МВЛ. Технико-экономические аспекты НПС для МВЛ состоят в том, что наземное оборудование должно обладать небольшими массогабаритными характеристиками, легко подготавливаться к работе, не требовать предварительных облетов и, что самое главное, - иметь возможность автономной работы, не требовать постоянного обслуживания и быть относительно недорогим. При этом будет проще размещать и эксплуатировать наземное оборудование в требуемых количествах.
В нашей работе представлена радиомаячная система определяющая дальность ВС до торца ВПП. Мы располагаем радиомаяки симметрично относительно осевой линии ВПП (причем радиомаяки не стационарные, а переносные), запросчик на борту ВС по очереди отправляет запросы на маяки, в ответчике этот сигнал дешифруется усиливается за тем снова шифруется и отсылается на борт. Таким образом определяется дальность до каждого из маяков. Расстояние между маяками, расстояние от осевой линии ВПП и кромки ВПП до маяков известно. Бортовая аппаратура вычисляет дальность ВС до ВПП, бортовая аппаратура не требует каких либо модернизаций, а необходимо просто свое программное обеспечение. В аппаратуре вычисляется дальность и отклонение от осевой линии ВПП.
На рисунке приводится один из вариантов размещения радиомаячной системы симметрично относительно осевой линии ВПП с расстоянием по горизонтали между излучающими антеннами (базой) Б и расстоянием между точкой пересечения базы с осевой линией и началом ВПП - Ь.
Для исключения влияния отражений запросного и ответного сигналов от подстилающей поверхности и от метеорологических образований на борту системы необходимо предусмотреть частотное и кодовое разделение каналов запроса и ответа.
При выборе частотного разноса каналов запроса (борт-земля) и ответа (земля-борт) необходимо выполнить следующие требования:
- по каналам запроса и ответа использовать аналогичную приемопередающую аппаратуру;
- предусмотреть унификацию частотно-кодовых каналов с принятым в каналах запроса и ответа дальномеров и радиолокаторов гражданской авиации;
