Бакулев П.А., Сосновский А.А. Радионавигационные системы (2005) (1151784), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Х Принцип действия ОСС. До по- ЭКМ лета составляется это шпиля карта местности (ЭКМ), над которой предпо- ТК М лагается полет. Во время полета бортовые датчики ЛА воспроизводят текущее изображение местности, т.е, дают текущую карту местности (ТКМ), которая сравнивается в специальном устройстве с ЭКМ. По результатам сравнения находят отклонение текущего положения Рнс.
10.1. Смещение эталонной ЛА (точка О~ на рис. 10.1) от заданного н текущей карт местности (точка О). Продольное Ьх и поперечное нрн отклонении ЛА сгл отклонения ЛА от точки О вычисля- от заланной траектории 191 ются по сдвигу ЭКМ, который необходим для совпадения эталонной и текущей карт местности. Значения Ьк и Аз могут быть использованы либо для вывода ЛА на заданную траекторию, либо для коррекции основной (грубой) навигационной системы ЛА.
У ИНС Ст ная схема ОСС. Необ- ходимыми элементами ОСС (рис. 10.2) Н должны быть датчики текущей (ДТКМ) ДТКМ ФТКМ и эталонной (ДЭКМ) карт местности, а также формирователь текущей карты (ФТКМ), который преобразует сигналы ДЭКМ УС ДТКМ в форму, удобную для сравнения с ЭКМ. Обычно ФТКМ выполняет дис- кретизацию по времени„квантование ОТГНС-- РУ . КДА поуров сима бированиепоск- рости Р' и высоте Н сигналов ДТКМ. Рвк10.2.~боощеннавсгРУвтУРзьзл Требуемая для такого преобразования схема ебзоРно-сРавннтельной информация поступает от инерциаль- иой системы (ИНС), радиовысотомера (РВ) и других устройств.
Устройство сравнения (УС) перебирает возможные положения ЛА на эталонной карте и для каждого такого положения вычисляет корреляционную функцию (КФ) наблюдаемою изображения (ТКМ) и эталонного изображения (ЭКМ). Поэтому метод, на котором основана ОСС, называют коррелялдюнным, а сами системы относят к классу корреляцзюнно-экстлранпльньп. В таких системах совпадению изображений соответствует экстремум (максимум или минимум) нормированной КФ.
Решающее устройство (РУ), сопоставляя результаты сравнения с информацией о местоположении ЛА от грубой навигационной системы (ГНС) (система счисления пути), определяет координаты летательного аппарата (КЛА). Функции ФТКМ, УС и РУ обычно выполняет ЭВМ ОСС или отдельные специализированные процессоры. Особенности о м ования ЭКМ. Точность ОСС зависит от степени достоверности и детальности ЭКМ, которую получают с помощью радиолокаторо, установленных на ИСЗ, аэросьемки местности, детальных топографических карт н других источников информации. Как правило, ЭКМ представляют собой матрицу нз ячеек (см.
Рнс. 10.1)„содержащих кодированную информацию об элементарном участке местности. Минимальный размер ячейки ЭКМ определяется разрешающей способностью бортового датчика ТКМ, а записанное в нее число — динамическим диапазоном изменения измеряемого датчиком параметра и принятым уровнем квантования сигнала этого датчика.
Чем меньше размеры ячейки (чем выше разрешающая способность датчика) и уровень квантования, тем более подробной будет эталонная карта и тем выше потенциальная точность ОСС. 192 Однако прн большой протяженности маршрута, для которого составляется эталонная карта, и большой детальности последней требуется большой объем памяти ЭВМ ОСС. Поэтому при выборе параметров ЭКМ исходят из компромисса между требуемой точностью и объемом памяти системы. Один из таких компромиссных подходов заключается в том, что в качестве основного навигационного средства используется система счисления пути (ССП), а ОСС служит для коррекции этой системы на отдельных участках траектории полета.
Расстояние между участками коррекции зависит от степени снижения точности системы счисления со временем. Чем меньше скорость увеличения погрешностей системы счисления (т.е. чем выше точность датчиков этой системы), тем реже ее нужно корректировать и тем меньше необходимый объем памяти ОСС. Дополнительного снижения требований к объему памяти достигают постепенным повышением точности ОСС по мере приближения к конечному пункту маршрута ЛА. В этом случае на начальном этапе маршрута используют белес грубые ЭКМ с большими размерами ячеек и большим уровнем квантования, а на конечном — ЭКМ с максимальной степенью детализации.
Обычно ЭВМ выполняет в ОСС основные операции сравнения ТКМ и ЭКМ и вырабатывает сигналы, пропорциональные отклонениям ЛА от заданной точки траектории (Ьк и Аг). Этн сигналы служат для коррекции ССП, индюрмация от которой используется в навигационной ЭВМ (НЭВМ) для управления полетом.
В зависимости от вида текущей карты местности различают два основных типа ОСС: навигации по рельефу местности и по картам местности. 10.2. Система навигации по рельефу местиоети Принцип действия системы навигации по рельефу местности иллюстрируется рис. 1ОЭ. Эти ОСС основаны на том, что каждому участку суши соответствует свой неповторимый характер изменения высот Рис.
10.3. Формирование текущей карты местности (и) и возможная форма сравниваемых карт местности (б) (на эталонной карте выделен участок, где должен был находиться ЛА в данный момент) 7 — 3168 (рис. 10.4,а). Высота полета ЛА может быть определена барометрическим высотомером (Не) или радиовысотомером (Н,). Высота Не отсчитывается от некоторого заранее выбранного уровня, например от уровня мирового океана, а радиовысотомер измеряет Н„ относительно точки, находящейся под ЛА. Профиль участка местности характеризуется функцией Ь(х) = Рис. 10.4. Формирование цифровых карт е к ДЛ местности всистеменавигации рается контрастный по рельефу по рельефу местности участок местности, протяжен- ность хь которого определяется значением возможного отклонения ЛА вдоль траектории полета при навигации по системе счисления. П ин ип о ми ования ка т местности.
В рассматриваемой системе формируется цифровая линейная текущая карта местности (рис. !0.4,б). Карта состоит из ячеек, размер х„которых в идеальном случае соответствует продольному размеру отражающей площадки (сечение ДНА радиовысотомера земной поверхностью), тем меньшему, чем ниже летит ЛА. Значение х„ определяет интервал дискретизации по времени Аг,= х„Щ, где 1У! — известная скорость полета ЛА.
В каждую ячейку записывается соответствующее значение функции л(х) в виде кода, цена младшего разряда которого Ь„олределяется разрешающей способностью радиовысотомера по высоте БН. Текущая карта местности тем детальнее, чем меньше Ни ЬН. Получаемая ТКМ (профиль рельефа местности) имеет вид одной строки матрицы ЗКМ (рис. 10.4,в). Поперечный размер г„эталонной карты выбирается в соответствии с возможным боковым отклонением ЛА от заданной траектории из-за погрешностей системы счисления за время от предыдущей коррекции.
При рассмотренном способе требуется большой объем памяти для хранения эталонного изображения и большой объем вычислений, возрастающий с увеличением числа уровней квантования. Объем памяти и число вычислительных операций радикально снижают, применяя бинарное квантование (и = 2) сигнала Ь(х) (рис. 10.5,а). При этом несколько уменьшается точность местоопределения. Для получения бинарно-кваитованного изображения сначала формируют сигнал Ь(х), соответствующий среднему наклону местности, а за- 194 тем определяют отклонение в(х) высот рельефа от л(х) (рис.
10.5,б). Сигнал е(х) квантуется на два уровня (рис. 10.5,в): е1 при Ь(х) > Ь(х), <р(х) = -1 при Ь(х) < Ь(х). Структурная схема системы навигации по рельефу местности. Приведенные к одному масштабу сигналы с выходов барометрического высотомера (БВ) и радиовысотомера (РВ) (рис. 10.6) посту- Рис. 10.5. Бннарно-квантов1шиый лают на вычитающее устройство, которое сипил, характеризующий формирует сигнал 6(х).
Этот сигнал пода отклонение от среднего ется на ЭВМ ОСС, программное обеспечение которой формирует карту местности (ФТКМ), выбирает соответствующую участку коррекции эхалонную карту (цЭКМ) и выполняет корреляционную обработку сформированных карт (Кор). Корректирующие сигналы УСЗ для системы счисления пути (ССП) вырабатывает навигационная ЭВМ (НЭВМ). Сигналы УС! служат для выбора эталонной карты, а сигналы УС2 — для формирования ТКМ. При необходимости на НЭВМ может также подаваться внешняя информация от бортовых систем ЛА.
Сигналы, подаваемые на систему автоматического управления (САУ), могут сниматься либо с ССП, либо с НЭВМ. Рис. 10.6. Структурная схел(а системы навигации по рельефу местности Корреляционная обработка сигналов, соответствующих ТКМ и ЭКМ, производится путем поэлементного сравнения карт, в результате чего выбирается соответствующая строка эталонной карты (например, третья строка на рис. 10.4,в), по положению которой относительно центральной строки сначала определяется поперечное смещение Ах ЛА, а затем сдвигдх ЭКМ по осн Х (на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
