Автореферат (Повышение точности определения навигационных параметров вертолета при посадке на корабль), страница 2

академика А.Л. Минца» при разработке технических предложений по реализации7дополнительного канала в изделии «БРИЗ», требуемого для обеспечения посадки вертолета напалубу корабля, что подтверждается соответствующим актом.Апробация результатов работыОсновные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались наВсероссийских и региональных конференциях и изложены в статьях и сборниках тезисовдокладов, перечень которых приведен в списке публикаций.Личный вклад автораРезультаты исследований и теоретических расчетов, представленные в диссертационнойработе, получены лично автором или при его непосредственном участии.

Рассматриваемые вдиссертацииалгоритмывторичнойобработкирезультатовизмеренийпараметроврадиосигналов были реализованы в виде моделей и программ лично автором.Структура и объем работыДиссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, спискасокращений, списка литературы и приложения А. Работа изложена на 160 страницахмашинописного текста, содержит 37 рисунков, 5 таблиц и 164 формулы, список литературывключает 69 наименований.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВовведениирассмотреныактуальностьтемыисследованияистепеньееразработанности. Определяются объект и предмет работы, формируются цели и задачиисследования. Конкретизируется научная новизна, теоретическая и практическая значимостьработы.

Формулируются положения, выносимые на защиту, и предъявляется апробациярезультатов работы.В первой главе приведены требования к морским навигационным системамавтоматизированной посадки вертолета, которые помимо стандартных требований, например,климатических, включают: требования к площади размещения и габаритам аппаратуры накорабле, точности определения навигационных параметров вертолета относительно корабля,способности работать в условиях воздействия помех.

На основе рассмотренных требованийпроведен анализ современных средств и методов, обеспечивающих посадку вертолета напалубу корабля. Многообразие рассмотренных методов и средств представлено на рисунке 1.Из результатов анализа следует, что наиболее полно для обеспечения автоматизированногозахода и посадки на палубу корабля предъявленным требованиям удовлетворяют локальныерадионавигационные системы (ЛРНС).8Рисунок 1 - Навигационные системы, обеспечивающие заход и посадку летательного аппаратаОдним из основных требований, предъявляемым к навигационным системам захода ипосадки вертолета на палубу корабля, является обеспечение помехозащиты аппаратурырадиосистемы.

В связи с этим проведено исследование помехозащиты аппаратуры ЛРНС всравнении с аппаратурой глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС иGPS. Результаты исследования показывают, что требуемое качество приема при воздействииорганизованных помех в ЛРНС обеспечивается при мощности помехи на 40-50 дБ большей посравнению с мощностью аналогичной помехи при приеме сигналов ГНСС.Процесс захода и посадки вертолета на палубу сопровождается качкой корабля, которуюпринято характеризовать поступательными и вращательными перемещениями корабля.Изменение положения корабля, вызванное качкой необходимо учитывать при определениивзаимной ориентации и относительного положения вертолета и корабля. Многообразие методови средств компенсации качки корабля можно разделить на две группы: параметры качки определяются информационно-управляющей системой корабля ипередаются по служебным каналам связи в комплекс бортового оборудования вертолета, гдепроизводится их учет; параметры качки вычисляются специализированной аппаратурой, расположенной навертолете.В корабельных ЛРНС для учета качки могут использоваться оба варианта.

В первомварианте, данные о качки корабля передаются в навигационной информации, совместно состальными служебными данными. Во втором варианте используются дополнительныеприемники и антенны, установленные на вертолете, которые позволяют помимо координат искоростей оценить взаимную ориентацию вертолета и корабля.9Несмотрянаперечисленныепреимуществаоднимизосновныхнедостатковиспользования корабельных ЛРНС, является увеличение ошибки определения навигационныхпараметроввертолетаобстоятельствами:привысокимрадионавигационныхудаленииегокоэффициентомоткорабля.Этогеометрии,вызваноразличныминедостаточнымколичествоммодулей,высокой погрешностью формированияизмерений параметров радиосигналов,невыполнениемкогерентности(рассинхронизацияусловийрадиосигналовмодулей),смещением фазовых центров антенн,многолучевостью и другими. Основныепути повышения точности определенияРисунок 2 - Пути повышения точностиопределения навигационных параметров в ЛРНСнавигационных параметров, рассмотренные в диссертационной работе, приведены нарисунке 2.В конце первой главы произведенапостановка задачиопределениявертолетаповышения точностинавигационныхвкорабельныхпараметровЛРНСиопределены пути её решения.Вовторойглаверассмотреныпринципы построения и функционированиялокальныхРисунок 3 - Обобщенная структурная схемаЛРНС с приемо-передающими модулямирадионавигационныхсистемпосадки вертолета на палубу корабля.

Нарисунке3представленаобобщеннаяструктурная схема ЛРНС, включающая в себя корабельный и пользовательский сегменты.Корабельный сегмент служит для формирования навигационного поля в зонеобслуживания системы путем излучения когерентных навигационных радиосигналов. Какправило, он включает в себя набор из Na размещенных на корабле радионавигационныхмодулей и подсистемы управления и мониторинга (ПУМ).

В зависимости от вариантовпостроения каждый модуль может быть приемо-передающим (ППМ) или только передающим(ПрдМ). Подсистема управления и мониторинга обеспечивает синхронизацию передающихустройств модулей и осуществляет контроль работоспособности аппаратуры корабельного10сегмента. Связь ПУМ с каждым модулем осуществляется по служебным каналам связи,например, в соответствии со стандартами Ethernet.Перспективным для беззапросных радионавигационных систем является применениефазоманипулированных широкополосных псевдошумовых сигналов (ПШС) с базой BПШС ≫ 1,обеспечивающих высокоточное измерение параметров радиосигналов, кодовое разделениеканалов и помехозащиту радионавигационной системы при воздействии организованныхпомех.В навигационном приемнике сигналов корабельных ЛРНС захода и посадки вертолетаосуществляется двухэтапная процедура определения координат и скоростей вертолетаотносительно корабля.

На этапе первичной обработки, производится когерентный приемрадиосигналов от передающих устройств навигационных модулей корабельного сегмента иформирование измерений параметров радиосигналов (псевдодальности, псевдофазы ипсевдодоплера). На этапе вторичной обработки на основе сформированных измеренийосуществляется вычисление навигационных параметров вертолета.Ввиду особенностей размещения навигационных модулей на корабле математическиемодели измерений псевдодальности ρj , псевдодоплера F j и псевдофазы φj , где j = 1. . Na , Na количество навигационных модулей, можно записать в видеjρj = Rj + c∆Tρ + ξρ ,(1)Rjjjφ = + f0 ∆Tφ + k φ + ξφ ,λṘjjjF = − − ∆f + ξF ,λ(2)j(3)где Rj - расстояние между фазовым центром антенны j-го навигационного модуля и бортовогоприемника,расположенногонавертолете;∆Tρ -суммарнаязадержкавизмеренияхпсевдодальности, включающая смещение шкалы времени приемника, аппаратурные итропосферные задержки; ∆Tφ- суммарное смещение в измерениях псевдофазы, включающеесмещение шкалы времени приемника, аппаратурные и тропосферные задержки, а такженачальную фазу опорного генератора приемника; Ṙj - радиальная скорость сближения вертолетаjи корабля; λ- длина волны; f0 - несущая частота; k φ - неопределенное целое число,характеризующее неоднозначность псевдофазовых измерений j-му навигационному модулю;∆f-смещение частоты опорного генератора приемника, относительно его номинальногоjjjзначения; ξρ , ξφ ,ξF - ошибки формирования измерений псевдодальности, псевдофазы ипсевдодоплера.11В диссертационной работе на основании рекомендаций Международного союзаэлектросвязи показано, что эффекты, связанные с многолучевым распространением, вызваннымотражением сигнала от морской поверхности, палубы корабля и надстроек над палубойнезначительно влияют на ошибку измерения параметров радиосигналов при использованиипсевдошумовых сигналов, передаваемых на несущей частоте f=10 ГГц и организации заходавертолета по глиссаде под углом α = 5.

.7. Ошибка в измерениях, связанная со смещениемфазовых центров антенн, может быть уменьшена за счет использования процедургеодезической привязки с использованием современных интерференционных лазерныхдальномеров. Перечисленные особенности позволяют не учитывать в (1)-(3) влияниемноголучевого распространения радиосигналов и смещения фазовых центров антенн.Для функционирования рассматриваемой корабельной ЛРНС необходимо обеспечитькогерентное излучение сигналов с выходов антенн навигационных модулей корабельногосегмента.