Диссертация (Разработка алгоритмов комплексирования навигационных систем летательных аппаратов), страница 5

Данный подход содержит в себе преимуществадвух изложенных выше подходов. Селективные НК состоят из максимальновозможного количества навигационных систем и датчиков и алгоритмическогообеспечения. Для повышения точности НК, в алгоритмическом обеспеченииселективного навигационного комплекса содержится алгоритм выбора наиболеедостоверной информации, а также алгоритм обработки этой информации.Современным уровнем развития считаются ПНК на самолетах пятогопоколения, таких как Т-50, Су-35 и т.д.

Также на современном уровне находятсяПНК «переходных поколений». Это такие самолеты, как Су-30, Су-34, МиГ-29К ивертолетыМи-28НМ,Ка-52.Программно-математическоеобеспечениесовременных комплексов дает возможность выполнять комплексную обработкуинформации, которая поступает от различных систем и датчиков , а такжепроводить коррекцию менее точных систем (при наличии корректоров).ПНК ЛА Су-27СМ, Су-30СМ, Су-34, МиГ-29К построены по принципуприменения бортовой цифровой вычислительной системы (БЦВС) для решениякомплексныхзадач,задачнавигации,управленияивзаимодействиясохранением независимости работы отдельных входящих в комплекс систем.с32Схема ПНК и его связей с бортовым радиоэлектронным оборудованиемпредставлена на Рис. 1.4, на котором обозначены:Рис. 1.4.

Схема ПНК и его связей с бортовым радиоэлектронным оборудованиемДатчики информации, входящие в ПНК, осуществляют измерение ипервичную обработку исходных данных, а общие задачи интегральной обработкирешает БЦВС.ИНС в составе ПНК решают задачи непрерывного определения и выдачипотребителям пилотажно-навигационных параметров. Полное резервированиеИНС, являющихся базовыми навигационными системами комплекса, и цифровыхвычислительных машин обеспечивает высокую надежность работы комплекса вовсех режимах и условиях применения.Системы воздушных сигналов (СВС) в составе ПНК измеряют и выдаютпотребителям текущие значения высотно-скоростных параметров.Системы спутниковой навигации (СНС) в составе ПНК измеряют и выдаютпотребителям точные значения текущих координат и скорости в глобальныхсистемах координат (ПЗ-90 или WGS-84).33Радиотехнические системы ближней навигации (РСБН) обеспечиваютрешение задач зональной навигации и захода на посадку.Управление режимами работы комплекса осуществляется с кнопочногообрамления МФИ, МФПИ и КАИ.

Индикаторы МФИ и ИКШ также обеспечиваютиндикацию пилотажно-навигационных и иных параметров.Несколько интерфейсных блоков (БКТС – блок коммутации телевизионныхсигналов, УСК – устройство сопряжения и коммутации и др.) решают задачипреобразования и коммутации принимаемых и выдаваемых сигналов отинформационных систем ПНК и других систем самолетов.ПНК, общая структура которого показана на Рис. 1.4 работает в двухосновных режимах – подготовка к вылету и рабочий режим.В режиме подготовки и в каждую ЦВС посредством устройств ИУПвводитсяполетноезадание,содержащее,вчислепрочего,априорнуюинформацию (i = ИНС, ВДС, РСБН, СНС, ДИСС, РЗП, ОПС) о параметрахгеофизических полей (рельефа земной поверхности, объектового состава и др.),модели Земли, отражающих свойствах подстилающей поверхности, радиомаяках,созвездиях навигационных спутников систем ГЛОНАСС и GPS, об ориентирах ипараметрах целей.В рабочем режиме в каждую ЦВС в реальном времени от соответствующихсистем поступает измерительная информация о параметрах движения ЛА (i =ИНС-1, ИНС-2, СВС, РСБН, СНС, ДИСС, РВ), об относительных координатахцели (i = ОЛС, РЛС), а также команды и оперативные данные от экипажа –посредством устройств ИУП, или пункта управления или командира группы –посредствомКСС.ВЦВМ-Носуществляетсяобработкаизмерительнойинформации основных навигационных датчиков (ИНС, СВС, ДИСС, СНС, РСБН)и априорной информации.Далее сопоставлением (вычитанием) двух векторов состояния,полученным по информации разных датчиков, строится невязка между ними,34путем обработки которой для каждого k-того момента времени формируетсяоценка вектора погрешностей i-го измерительного канала.Эти оценки затем используются при расчете значений навигационныхпараметров ЛА, при этом предпочтение отдается наиболее точному значениюоценки, имеющей наименьшую погрешность.НК СУ-27П состоит из ПНК-10, включающего информационный комплексИК-ВК-80,радиотехническуюсистемуА-317(Урон),комплексвысотноскоростных параметров ИК-ВСП-2-10, который оснащен алгоритмамикомплексной обработки информации.Введение в состав ПНК алгоритмов комплексной оценки обеспечиваеткоррекцию информации основных автономных систем – ИНС, СВС, а такжеэффективный контроль информации ДИСС и РСБН по более точным даннымСНС и адаптацию измерителей к условиям полета.

При этом достигаетсямаксимально возможная точность решения основных задач комплекса во всехрежимах работы и условиях полета.Комплексная обработка информации ИИБ, установленного в вынесеннойточке вблизи от антенной системы РЛС, и основных резервированных ИНСобеспечивает формирование параметров движения этой точки и высокую степеньразрешения при распознавании целей и высокое качество решению задачиприцеливания и применения средств поражения.Традиционно, за базовую систему в НК принимают ИНС.

Она снабжаетсянесколькими внешними системами и датчиками навигационной информации, атакжеалгоритмическимобеспечением(алгоритмыкомплексирования,оценивания). Под алгоритмами комплексирования понимаются алгоритмыобработки сигналов от применяемых датчиков и систем. Теоретически, приувеличении числа измерительных систем, входящих в состав комплекса, удаетсядобиться большей точности при получении информации о навигационныхпараметрах ЛА. Но в практических приложениях использование большогоколичества измерительных систем с различными точностными характеристиками35инесовершенствонавигационныхалгоритмическогоопределений.Такимобеспеченияобразом,приснижаютпомощиточностьалгоритмовкомплексирования выделяют системы, которые позволяют получать наиболеедостоверную информацию о навигационных параметрах ЛА. Также наиболеедостоверная информация выделяется при совместной обработке сигналов отразличных систем. Примером алгоритма комплексирования , который являетсяпростейшим и в то же время одним из популярных, может служить алгоритмусреднения показаний различных систем, измеряющих один и тот же параметр.Пилотажно-навигационное оборудование, выпускаемое в настоящее времявключает в себя интегрированные комплексы бортового оборудования.

Данныекомплексы строятся на универсальных вычислительных системах, в которыхпредусмотрена обработка пилотажно-навигационной информации на несколькихпоследовательныхуровнях.Программно-математическоеобеспечениесовременных комплексов позволяет осуществлять комплексную обработкуинформации, которая поступает от различных систем и датчиков. Информация,поступающая от менее точных измерительных систем подвергается коррекции(приналичиикорректоров).

Такогорода подход позволяет обеспечитьавтономность, надежность и помехозащищенность навигационных комплексов.Дальнейшее развитие НК направлено на интеллектуализацию управления ЛА.История развития ПНК по годам и поколениям представлено в Таблице 2.Таблица 2.ПоколениеПервоеВтороеТретьеЧетвертоеПятоеШестоебортового(1910-1930(1940-1950(1960-1970(1980-2000 гг.)(2000-2020 гг.)(2020-2030гг.)гг.)гг.)ЭкипажЧастичнаяАвтоматизацинтеллектавтоматизация отдельных(анализиярежимовоборудованигг.)я (Годы)Бортовойситуацииипилотировапринятиениярешений)(стабилизацАвтоматизацияСитуационнаяИнтеллектуалосведомленностьизацияситуационнойЭкспертныеуправления,осведомленноссистемыЭлементытиконтрольпсихофизиологического36ия,Комплекснаясостояниятриммироваавтоматизацияэкипажание)режимов(подготовка,полет,постобработка)АлгоритмичеОтсутствуетПростейшеескоеалгоритмичобеспечениеескоеобеспечениеСчислениеНавигацияКоррекцияавтономныхданныхКОИМногоуровневаяСитуационнонавигационныхсистема КОИе управлениеМодельРаспараллелиинформационно-ваниеразведывательновычислений вго пространствареальномиобзорно-прицельныхсистем,адаптивноробастныевремениалгоритмыНейросетевыКорреляционное технологии-экстремальнаяобработкаОтображениеЭкипаж,ЭлектромехКомплексныеЖК-ИУП кабиныДополненнаяиотдельныеаническиеэлектромеханиндикаторы,Синтезированнореальность,электромехические,бортовые БДаническиеэлектронно-указателилучевыесборинформациимультимодале видениеьныйНакоплениеинтерфейс,знанийиндикаторы,бортовыенакопителибазы знанийВычислительОтсутствуюАналоговыеЦифроаналогЦВММногопроцессорПараллельныные средстватвычислителовое(вычисления сныееиоборудованиеплавающейвычислителивычислительОбмен ПКточкой)Межбортовойные системыОбмен МКИОобмен даннымиЦВМ(вычисленияВОЛСсAFDX)(FC?(нейровычислители)фиксированнойточкой)ИзмерительнОтдельныеОтдельныеНавигационнОптико-ЭлементыСетецентричеые средствадатчикинезависимыыеэлектронныесетецентрическоскаяисполнителекомплексы наприцельно-йинтеграцияьныефункционалоснове ИКВ,навигационныетактическойобъектов,устройстваьно-СВС, ДИСС,комплексыгруппы,мультисенсориинтеграции37законченныРСБН, РСДН,ИНС,е системыАРККЭНССНС,высокоточнаянаяБИНС,дифф.«чувствительСНС,ОВК,наяОСНОДоболочка»1.2.

Методы комплексированияВ настоящее время постоянно усложняются задачи, решаемые при помощинавигационных систем. Большинство разнообразных навигационных систем идатчиков дают возможность проведения комплексной обработки информации.Совместная обработка информации, поступающей от различных систем илидатчиков называется комплексированием.

Навигационные системы, основанныенаразличныхфизическихпринципахприпомощиэтихалгоритмовобъекдиняются в навигационные комплексы.В настоящее время существует два подхода к задаче комплексирования.Первый подход заключается в использование наименьшего количества систем идатчиков, входящих в состав НК. Второй подход, напротив, предполагаетиспользование наибольшего количества навигационных систем и датчиков,информация от которых подвергается совместной обработке.Системы, построенные по первому подходу широко применяются присоздании НК, поскольку дают возможность получения высокой точности вопредении навигационных параметров ЛА, обеспечивают высокую надежностькомплекса и требуют небольших затрат на вычисления.

В состав такого родакомплексов обычно входят ИНС и ДИСС, ИНС и РЛС, и т.д.Системы, построенные по второму подходу, напротив требуют большихвычислительных затрат. Кроме того, такого рода системы предполагают наличиена борту большого количества систем и датчиков навигационной информации. Втеории такие НК должны обеспечивать большую точность и надежность. Но из-заактивных и пассивных помех, которые появляются на практике точность НК38такого рода снижается.

Также требование к повышенной точности БЦВМсущественноограничиваетобластьприминениятакихкомплексовнасовременных ЛА.Устранить недостатки изложенных выше подходов к построению НКудается при помощи использования селективного подхода. Селективные НКсостоят из большого количества датчиков и систем навигационной информации,но помимо этого содержат и алгоритмическое обеспечение. Алгоритмическоеобеспечение таких комплексов содержит алгоритм выбора наиболее достовернойинформации, алгоритм обработки информации, при помощи которого удаетсяповысить точность НК.Традиционно, в навигационном комплексе за базовую измерительнуюсистему принимают ИНС, которая снабжена несколькими внешними датчикаминавигационной информации, а также алгоритмическим обеспечением (алгоритмыоценивания,комплексирования).Алгоритмыкомплексирвоанияпозволяютобрабатывать сигналы от используемых датчиков и систем.

Теоретически, приувеличении количества систем внешней информации должна увеличиватьсяточность определения навигационых параметров. Но, вследствии несовершенстваалгоритмического обеспечения, при использовании систем, отличающихся поточностным характеристикам, точность определения навигационных параметровсущественно снижается.