Лысенко Л.Н. Наведение и навигация баллистических ракет (2007) (1242426), страница 101
Текст из файла (страница 101)
Обобщенная структурная схема комплекса ИНС вЂ” НАП показана на рис. 14.10. Как видно из рисунка, комплексирование осуществляется на основе навигационного фильтра, реализуемого в бортовой ЦВМ. Для улучшения помехоустойчивости, точности и временных характеристик НАП в комплексе предусмотрен блок прогнозирования навигационных параметров, выходными сигналами которого являются априорные значения дальности и радиальной скорости, а также параметры ориентации БР, позволяющие облегчить пространственный поиск и слежение за сигналами ИСЗ при использовании направленных антенн.
Акселерометры ИНС измеряют ускорение воздействующих на объект сил, неопределенность величины которых и является главной причиной снижения точности решения навигационной задачи с помощью СНС (в первую очередь скорое~и БР). Следовательно, если при экстраполяции вектора положения и скорости БР или ББ на очередном шаге фильтрации для компенсации ошибок модели движения 557 Дальность, радиальная скорость, ориентация АП Эфемериды Блок прогноза текущих навигационных параметров Приемник Псевдоскорость, ралиальная псевдоскорость Опорный генератор Фильтр (БЦВМ) Положение, скорость, ускорение, ориентация, угловая скорость Блок инерциальных измерителей Вычислитель Рис. 14.10.
Обобщенная функциональная схема комплекса ИНС вЂ” НАП 1т Уз = ~Рцм Р1Я, РГп~ Рзо, РР,Н Рзд, Рз, Р,л, акз, ацм ас,~ а матрицу измерений записывают в виде С, =-~С гм Сам Сз„Сап Сп~", где Со = 10<зхг> ~Е<зхз>~ 0<зхг>]; Š— единичная матрица. При комплексной обработке информации различных навигационных подсистем целесообразно использовать последовательный фильтр Калмана. Тогда алгоритм совместной обработки измерений НАП и ИНС будет состоять из последовательное~и операций обработки измерений Рз, Рз, у' = 1,4 и аналогичной совокупности операций по обработке вектора измерений трех акселерометров ИНС.
558 использовать разность между измеренным и расчетным ускорением, точность экстраполяции будет определяться только ошибками модели гравитационного поля, инструментальными ошибками акселерометров и погрешностями вычислений. Все эти погрешности оказываются несущественными по сравнению со значениями возмущающих ускорений. По существу можно вообще отказаться от экстраполяции положения и скорости в фильтре на основе математической модели и использовать для этой цели соответствующую информацию ИНС. Однако при этом теряется возможность автономного функционирования НАП, что снижает общую надежность решения навигационной задачи. Рассмотренная схема может быть обобщена на случай включения измерений акселерометров ах, ак, а, в состав вектора измерений у,.
Тогда При создании базового навигационного комплекса (БНК) необходимо, как отмечалось в [91], реши~ь задачу рационального взаимодействия входящих в его состав навигационных подсистем. Можно выделить следующие возможные варианты решения рассматриваемой задачи. 1. Периодический сброс (обнуление) ошибок ИНС в вычислении составляющих положения и скорости БР и (или) ББ, например, с использованием схемы компенсации. Это наиболее очевидный и простой, но не самый рациональный путь построения БНК. Интервал времени между коррекциями должен выбираться исходя из допустимых значений ошибок определения навигационных параметров и скорости нарве~анна этих ошибок с течением времени.
Однако эти скорости могут быть достаточно большими даже в ИНС с малыми инструментальными погрешностями. Это приводит к необходимости частой коррекции ИНС, следовательно, значительно снижает автономность системы навигационного обеспечения полета. 2. Формирование на основе информации СНС некоторых корректирующих операторов, построенных, например, на основе полиномиальных моделей изменения ошибок навигационных параметров. В данном случае появляется возможность прогнозирования ошибок ИНС и частичной их компенсации в промежутках между коррекциями. Такой вариант обеспечивает более высокую точность при одинаковых интервалах автономности по сравнению с первым.
Однако построение математических моделей, адекватно описывающих изменение ошибок ИНС на длительных интервалах времени, затруднительно. 3. Оценивание на основе информации от СНС всех основных параметров, характеризующих ошибки ИНС, и использование полученных оценок для динамической компенсации ошибок в пределах интервала автономности. Введение поправок целесообразно осуществлять не физически (с помощью прецессии гироскопов и т.д.), а математическим путем в вычислителе ИНС.
В этом случае, если оказывается возможным оценить эти параметры, адекватность ошибок ИНС реальным процессам позволяет получить более высокую точность функционирования ИНС в промежутках между коррекциями. Смысл коррекции сводится к операциям, аналогичным начальной выставке ИНС. 4. Построение демпфируемых ИНС с помощью информации от СНС. В данном случае дополнительные измерения вводятся непо- 559 средственно в контур работы ИНС, что приводит к изменению дифференциальных уравнений, описывающих ее функционирование.
При выборе схемы взаимодействия подсистем в БНК необходимо учитывать требования по обеспечению высокой точности, помехозащищенности и надежности. Анализ показывает [91], что наиболее полно указанным требованиям удовлетворяет третий вариант комплексирования навигационных подсистем, обеспечивающий более высокую точность по сравнению с первыми двумя. Четвертый вариант, позволяющий достичь наиболее высокой точности, требует в то же время непрерывного поступления информации от СНС, что неприемлемо с точки зрения требований по помехозащищенности, автономности и особенностям движения БР и ББ.
Когда эта информация используется не постоянно, а периодически, четвертый вариант сводится по существу к третьему. Г л а в а 15. ЭЛЕМЕНТЫ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА В СИСТЕМАХ НАВИГАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЕТОМ БР И ИХ АППАРАТНО-АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ 15.1. Определения, основные задачи применения и классификация В условиях принятия концепции неядерного решения боевых задач к ракетным комплексам (РК) оперативно-тактического назначения, впрочем (в большей или меньшей степени) также и к баллистическим ракетам дальнего действия (БРДД), предъявляется требование поражения точечных и малоразмерных площадных целей без проведения предварительного топогеодезического и метеорологического обеспечения. Более того, достижение указанного результата должно гарантированно обеспечиваться при вероятном эффективном противодействии противника и недостаточно надежном целеуказании (возможно при наличии подвижной, т.
е. перемещающейся относительно поверхности, цели). Последнее особенно актуально для головных частей БРДД, применительно к которым представляется проблематичным (по сравнению с ОТР) организация информационного обеспечения с каналом передачи целеуказания в процессе полета. Таким образом, можно констатировать, что функционирование высокоточных современных РК, а тем более вновь создаваемых ком- 560 плексов ближайшей перспективы, должно быть ориентировано на условия высокого уровня неопределенности и непредсказуемости. Это, в свою очередь, предопределяет необходимость создания 178, 79, 114! систем управления (СУ) для БР оперативно-тактического назначения или ГЧ БРДД, обладающих достаточно широким набором функций искусе~венного интеллекта (ИИ).
С теоретической точки зрения СУ с ИИ необходимы прежде всего для задач, требующих принятия решения или оценки состояния сложной динамической системы, функционирующей при высоком уровне неустранимой неопределенности. Такого типа системы предназначены для решения задач более четкого и определенного апостериорного анализа топологии образа, распознавания элементов и облика «нечеткого» объекта. Наконец, ИИ неоценим в СУ высокого уровня с точки зрения реконфигурации ее структуры и синтеза соответствующего программно-алгоритмического наполнения с учетом неопределенных внешних условий при оптимизации принятой целевой функции.
Применительно к БР наибольшее распространение получили СУ, классифицируемые как СУ с интеллектуально-экспертными и интеллектуально-расчетно-логическими функциями [114]. Имея в виду данную классификацию н учитывая многофакторность решаемых задач боевого применения БР, СУ обсуждаемого типа следует рассматривать как распределенную, состоящую из наземного сегмента, входящего в общую интеллектуализированную систему управления оружием, и бортового сегмента, непосредственно решающего в темпе полета задачи целеуказания и наведения.
К числу основных направлений использования ИИ в бортовом сегменте СУ БР принято относить 1114]: — формирование рациональной структуры комплексированных резервированных СУ с коррекцией и адаптацией, в частности с учетом условий действия поражающих факторов ядерного взрыва (ПФ ЯВ); — повышение эффективности действия систем самонаведения высокоточных управляемых средств поражения, в том числе с неядерным оснащением, функционирующих в сложной фоновоцелевой обстановке; — контроль и диагностирование состояния аппаратуры СУ и других подсистем БР. 561 Каждому из перечисленных направлений соответствует свой перечень решаемых задач. Для первого направления применения ИИ в бортовом сегменте СУ характерны следующие основные задачи: — адаптивный выбор канала управления в комплексированной СУ; — распознавание изображений, эквивалентных эталонным, в процессе коррекции базисных направлений СУ при применении обзорно-сравнительного метода (в частности, при сравнении наблюдаемой подстилающей поверхности с эталонной картой местности) в корреляционно-экстремальных навигационных системах.
Второе направление сопряжено с решением задач выявления целей на фоне мешающих их визуализации факторов, таких как адаптация к помеховой обстановке, выбор режимов визирования целей, распознавание изображений маскируемых целей с нечеткими признаками, фильтрация естественных помех при обнаружении цели, доразведка и классификация целей. Наконец, круг задач третьего направления так илн иначе связан с повышением надежности функционирования СУ, а именно, прогнозированием состояния подсистем, в том числе, корректнруемой ннерциальной навигационной системы, и реализацией принципа эксплуатации по фактическому состоянию системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
