Ярлыков М.С. и др. Радиоэлектронные комплексы навигации, прицеливания и управления вооружением летательных аппаратов. Том 2 (2012) (1152003), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Рассмотрим смысл параметров Родриго-Гамивьтона и суть всеширотного алгоритма счисления на основе таких кинематических параметров [3]. Даны две прямоугольные СК ОХИ и О»з]» (рис. 1.12). Пусть СК О»ц», получается из неподвижной СК ОХУЕ путем конечного поворота относительно последней вокруг некоторого вектора (оси) 9 на определенный угол ф. При этом направляющие косинусы СК О»Ч» относи- тельно СК ОХИ соответственно обозначим 1, т и и.
Известно, что любое ортогональное преобразование координат в трехмерном пространстве можно трактовать как конечный поворот с параметрами ф, /, т, п [3]. Рнс. 1.12 Согласно теории конечных поворотов твердого тела каждому конечному повороту с параметрами ф, /, т, п удается поставить в соответствие четыре числа: ра = соз(ф/2); р~ = 1 з[п(ф/2); рз = ш з[п(ф/2); рз = и з[п(ф/2), (1.29) которые связаны друг с другом соотношением Ро + Р~ + Рз + Рз = 1. 2 2 2 2 (1.30) Числа рм рь рг и рз и называются параметрами Родрига-Гамильтона [3, 21]. Если в СК ОХИ рассмотрим вектор г (Х,У2), то проекции этого вектора (Р„з), ») на оси СК ОРд», равны: Х (1.31) =П(г У 2 где Щг) — матрица направляющих косинусов размером (3кЗ), т.е. орто- гональная матрица перехода от СК ОХИ к СК ОЕп». (1.34) Р =Р Рь.
Ю(1) = П1)(1), 1)(го)= 1)ь, (1.32) где матрица Π— ш~ со„ ш~ Π— со~ — соч ю~ О П= Р РО+ гр1 +.грг+ крз (1.33) Параметры Родрига-Гамильтона однозначно связаны известными выражениями с элементами матрицы направляющих косинусов Ю(г). В 'классическом всеширотном алгоритме счисления, например, геодезических координат навигационные элементы В, Б и О, определяются на основе элементов матрицы 1)(г).
В свою очередь элементы матрицы направляющих косинусов вычисляются путем решения векторно- матричного дифференциального уравнении Пуассона [3] определяется компонентами угловой скорости вращения со =[езг оз„озс]' подвижной СК ОРд» относительно неподвижной СК ОАУс (см. рис. 1.12). При нахождении В, Т. и О„нег необходимости решать все девять дифференциальных уравнений (1.32), а необходимо решать только шесть, так как в ортогональной матрице 1)(г) имеются известные связи между элементами и, кроме того, не все элементы матрицы П(г) нужны для вычисления В, Б и О„.
При применении в авиационных РЭК всвтиратнага алгоритма автономного счисления, использующего параметры Радрига-Гамильтона, вместо решения векторно-матричного дифференциального уравнения Пуассона следует решать систему из четырех дифференциальных уравнений для параметров ры рь рг, и рь что является более простым. Как показано в [21], параметры Родрига-Гамильтона можно трактовать как коэффициенты квагперниона р со всеми вытекающими отсюда последствиями с точки зрения математического аппарата для кватериионов. Известно, что кватернион представляет собой гиперкомплексное число с одной действительной и тремя мнимыми единицами: »у' и Е Произведения мнимых единиц подчиняются правилам: г г г = г = к = — 1; у')г = О Ау = — О Й = у; Й = — у; у' = /г, гг = — /с.
Два конечных поворота, проводимых последовательно, образуют новый конечный поворот, При этом кватернион р результирующего поворота равен произведению кватерннонов р, н рь первого и второго поворотов соответственно: 48 В [3] приводятся прямые н обратные формулы, связывающие навигационные параметры полета самолета, например В, Б и О„с параметрами Родрига-Гамильтона. В настоящее время именно подобные соотношения реализуются в типовых алгоритмах автономного счисления пути авиационных РЭК„предназначенных для самолетов дальней авиации [3]. 1.7. ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВИАЦИОННЫХ РЭК ПРИ ВОЖДЕНИИ ВС В БОЕВЫХ ПОРЯДКАХ Решение боевых задач авиацией, как правило, осуществляется в составе групп ВС, т.е, путем вождения ВС в БП.
Как известно [1], под БП понимается размещение самолетов (вертолетов) или групп самолетов (вертолетов) в воздухе для совместного выполнения боевой задачи. БП самолетов (групп самолетов) в зависимости от дистанций и интервалов, а также превышений (принижений) между ними подразделяются на сомкнутые, разомкнутые и рассредоточенные.
Типовыми формами БП являются: «фронт», «клин», «колонна», «пеленг» и тд. Выбор БП определяется в первую очередь характером выполняемой боевой задачи и конкретной обстановкой в районе боевых действий. Развитие БП, изменение их структуры тесно связано с техническим прогрессом ВС и, в частности, авиационных РЭК и постоянным усложнением условий ведения боевых действий.
Вождение самолетов или вертолетов в БП для экипажей, естественно, является сложной задачей (особенно в сложных метеоусловиях или ночью), поскольку при таких полетах экипаж ведущего ВС должен осуществлять непрерывное управление группой и информировать экипажи ведомых ВС о воздушной обстановке. В свою очередь, экипажи ведомых ВС обязаны постоянно сохранять место в БП, выполнять команды ведущего, вести контроль воздушной обстановки во избежание столкновения с другими ВС и т.д. Процесс выполнения указанных функций называется межсамолетной навигацией (МСН) [22].
Для решения задач МСН применяются специальные бортовые технические средства, называемые СМСН. Обычно СМСН входят в виде функциональных н конструктивных подсистем в ПНК или в авиационный РЭК в целом. Наличие в составе авиационных РЭК СМСН способствует расширению областей применения авиации и повышению безопасности полетов. СМСН представляют собой функционально связанную совокупность измерителей (обычно радиотехнических) относительного положения ВС, измерителей параметров полета (высоты, скорости, углового положения и т.д.), специализированных БЦВМ для обработки информации и формирования сигналов управления, а также устройств для ото- 49 бражения и индикации данных и команд.
СМСН предназначены для обеспечения вождения ВС в БП, поэтому СМСН называются также системами вождения в боевых порядках (СВБП). Основными задачами, решаемыми СВБП, являются: измерение параметров относительного положения ВС в группе и параметров полета; обработка и преобразование результатов измерений для отображения воздушной обстановки экипажу ВС в удобной для восприятия и требуемой для управления форме; формирование управляющих сигналов и команд; отображение воздушной обстановки и индикация команд. В зависимости от степени автоматизации процессов обработки данных и управления полетом СМСН делятся на два класса [51: 1) системы контроля места, обеспечивающие экипаж ВС данными о его относительном положении в БП; 2) системы обеспечения полета в БП, в которых помимо контроля места также решаются задачи управления полетом ВС в составе группы.
В качестве отдельного класса СВВП (или СМСН) иногда выделяют СПС ВС в воздухе [231. Основными задачами СПС являются: 1) обнаружение в окружающем воздушном пространстве потенциально опасных (с точки зрения столкновений) ВС; 2) определение относительного положения угрожающего ВС по дальности, азимуту и высоте; 3) расчет времени до момента возможного столкновения; 4) определение целесообразных маневров уклонения от столкновения„а также моментов их начала и окончания; 5) индикация экипажу ВС данных о воздушной обстановке и команд на выполнение маневров уклонения; б) доведение до экипажа угрожающего ВС информации о намечаемых действиях и взаимная координация маневров уклонения. Основными техническими средствами, входящими в состав СМСН, как отмечалось, являются системы и устройства для измерения относительного положения ВС, в качестве которых обычно используются бортовые РЛС или рапиодальномеры с ответчиками.
Применяются также системы контроля относительного положения ВС, основанные на использовании рентгеновского и гамма-излучений. В частности, известна система на рентгеновских лучах, которая предназначена для вертолетов и построена на принципе активной локации [221. Другая система контроля относительного положения, основанная на использовании гамма-излучения, разработана для вертолетов ВМС США [221. Принцип измерения дальности в такой системе заключается в определении степени ослабления интенсивности гамма-излучения как функции дальности. Роль измерителей параметров полета для систем МСН о высоте полета ВС, векторе скорости и угловых параметрах выполняют штатные бортовые средства: барометрические высотомеры, СВС, ИНС и ДИСС. Обработка данных в СМСН производится с помощью специализированных БЦВМ, входящих в состав БВС авиационных РЭК.
Для отображения измеряемых параметров и результатов их обработки в состав СМСН включаются МФИ, цифровые указатели дальности и индикаторы курсового угла. Обобщенная структурная схема бортовой аппаратуры СМСН представлена на рис. 1.13. Многофункциональные индикаторы Измерители относительного положения ВС в группе Специализированный вычислитель (БЦВМ) Индикаторы пплотажнонавигационной нн мацни Измерители высоты полета ВС Измерители векгора ско- рости САУ Измерители углового положения ВС Управляющие сигналы Рне.
1. 13 51 С использованием СМСН обеспечивается диретпорное или автоматическое управление положением ВС в группе. При директорном управлении сигналы управления поступают на специальные индикаторы или на командные стрелки директорных приборов. При автоматическом управлении ВС сигналы управления, формируемые в процессоре, подаются в САУ. Чтобы определить параметры относительного положения и относительного перемещения ВС в группе, как отмечалось при рассмотрении показателей эффективности авиационных РЭК применительно к задачам вождения ВС в БП в 7.7.3, т.1, следует измерить первичные параметры: текущие расстояния между ВС, скорости сближения, курсовые углы, углы места и высоты полета. Результаты измерений указанных первичных параметров обрабатываются в спецвычислителе СМСН по соответствующим алгоритмам, в результате чего формируются (см. 7.7.3, т.1) вторичные параметры: дистанция г( интервал г, превышение (принижение), мгновенный промах, угловой интервал, и т.д.
Вторичные параметры формируются в спецвычислителе СМСН. Методы иаиерения расстояния 13(з) между ВС в БП основаны либо на определении величины запаздывания ответного (или переотраженного) сигнала, например, от ведущего ВС, либо на определении величины запаздывания прямого сигнала относительно известного момента его излучения. Для измерения расстояний по величине запаздывания ответного сигнала могут применяться бортовые РЛС, периодически осуществляющие обзор окружающего воздушного пространства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
