Лысенко Л.Н. Наведение и навигация баллистических ракет (2007) (1242426), страница 71

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 71)

Навигационные системы данного типа получили название корреляционно-экстремальных навигационных систем. Если априори известно, что в процессе полета могут происходить относительно небольшие отклонения параметров движения ЛА от номинальных, при которых рассогласование между текущим и эталонным изображением не превзойдет радиуса корреляции их взаимной пространственной корреляционной функции, предпочтение отдается беспоисковым КЭНС. Поисковые КЭНС, обладая свойством инвариантности по отношению к начальным ошибкам, более универсальны, но в то же время и более сложны по сравнению с беспоисковыми. Теория КЭНС как для поисковых, так и беспоисковых систем развита в основном трудами советских (российских) ученых [9, 11, 12, 55, 84]. Принципы функционирования поисковых КЭНС основываются на теории статистических решений и сводятся к заданию множества гипотез об истинном движении ЛА на некотором временном интервале, предшествующем текущему. Каждой гипотезе ставится в соответствие конкретная реализация, которая сопоставляется с наблюдаемым изображением.

Признаки, по которым классифицируются КЭНС [11, 55], определяют возможные виды реализации их составных элементов (датчиков поля, блоков памяти, корреляторов, вычислительных устройств и др.) и особенности используемых алгоритмов обработки информации — методы вычисления корреляционной функции и определения 397 Пр««на««««а«а«ф««а«и« Рис. 11.1. Классификация корреляционно-экстремальных навигационных систем ее экстремума, объем и способы использования априорной информации и т. д.

По виду зондируемого физического поля КЭНС можно разделить на системы, использующие пространственные и поверхностные поля (рис.!1.!). По виду рабочей информации, снимаемой датчиком поля в текущий момент времени, КЭНС делятся на системы, в которых информация снимается в точке (КЭНС-1), с линии (КЭНС-П) и площади (КЭНС-111). По объему начальной информации, используемой в системе, выделяют системы «без памяти» и системы «с памятью». Первые в отличие от вторых не имеют эталонного изображения поля в районе навигации и могут определять лишь скорость изменения координат ЛА относительно ориентиров, используя любые, в том числе и нестабильные во времени, поверхностные поля (например, облачный покров).

По способу хранения 398 и обработки информации выделяют классы аналоговых и цифровых систем. Основная задача КЭНС состоит в определении текущих координат местоположения ЛА и (или) их производных. Одна из первых корреляционно-экстремальных систем была разработана для управления движением самолета и предназначалась для удержания его на заданной траектории при многократных полетах по одному и тому же маршруту.

Во время первого полета фиксируется изображение подстилающей местности. Оно служит эталоном для последующих полетов, при которых управление самолетом проводится так, чтобы эталонное и текущее изображения совпадали. В этом состоит идея управления движением ЛА по заданному курсу с использованием карт местности 184]. Автоматические системы данного типа могут реализовывать различные алгоритмы работы.

Так, автоматическое управление движением ЛА по «карте заданного курса» может быть организовано непрерывно на всей траектории движения. Иногда целесообразно лишь периодически корректировать эту траекторию в отдельных навигационных районах (рис. 11.2). При этом не требуется карта местно- Рис.11.2. Вид траектории при использовании информации о рельефе местности в районах коррекции 399 сти всего маршрута, а только карты местности районов коррекции. Корреляционно-экстремальная система может использоваться, как уже многократно отмечалось, в качестве средства коррекции других навигационных систем, в частности, инерциальных. Читателя не должен смущать вид летательного аппарата (в форме крылатой ракеты) на рис.

11.2. Следует иметь в виду, что практическая реализация рассматриваемой схемы полета (с периодической коррекцией), если и возможна, то только при примененных МГЧ планирующего и аэробаллистического типов (см. Рис. 9.2), не отличающихся, как отмечалось в последнем абзаце п. 4.2, по принципу управления от крылатых ракет. Применение КЭНС либо близких к ним по принципу действия на ГЧ БР, реализующих чисто баллистические траектории спуска (примером может служить ГЧ БР «Першинг-2»), предполагает наличие КЭНС, работающей в режиме головки самонаведения (см. гл. 1О). Проблему создания автоматического управления по картам местности можно рассматривать, как частный случай проблемы распознавания образов.

Решение задачи получения оценок фазовых координат ЛА с использованием корреляционно-экстремальных алгоритмов, реализуемых КЭНС, имеет ряд особенностей, отличающих ее как по постановке и математическому описанию, так и по методам решения. Остановимся на некоторых из них. Во-первых, КЭНС использует информацию о значениях некоторого параметра физического поля, изменяющегося в зависимости от точки зондирования (или от положения ЛА и соответственно датчика поля). При этом датчик измеряет некоторую случайную функцию 60 аргументом которой является некоторая пространственная координата х (в общем случае векторная величина), и только «развертка» (за счет естественного движения датчика ЛА или каким-либо искусственным способом) этой пространственной координаты во времени х(1) преобразует функцию 6з(х) в случайную функцию времени 6~ (1).

Здесь следует подчеркнуть, что оценка координат ЛА ведется на основе сравнения реализаций (на некотором интервале времени) случайных функций, воспроизводимых датчиком поля 6~(х) и блоком памяти 6з(хв). Именно реализации функций, а не отдельные их значения (соответствующие текущему моменту времени) сопоставляются в КЭНС, т. е. в общем случае системы совмещения изображений необходимо рассматривать как системы с бесконечномерным вектором наблюдения. 400 Во-вглорых, сама по себе информация о параметрах зондируемого поля, которую выдают чувствительные элементы КЭНС (датчики поля), не содержит никаких данных о фазовых координатах ЛА как объекта управления. Только сопоставление измеренных значений параметров физических полей с их эталонными значениями из блока памяти позволяет оценить значения координат самого ЛА, т. е. фактически только в блоке памяти имеется соответствие (установлена функциональная связь) между измеряемыми параметрами физических полей и оцениваемым местоположением ЛА.

Выходными координатами корреляционно-экстремальной системы являются координаты, извлекаемые из блока памяти. На их основе строится оценка действительных координат ЛА: х = х„+ Ь,, где 5, — рассогласование координат, выявленное КЭНС в результате сопоставления реализаций 61(х) и 61(хп). В-третьих, необходимо. подчеркнуть, что даже при отсутствии шумов в измерениях датчика поля (и того, который дает текущие измерения, и того, с помощью которого записана карта в блоке памяти), т.е.

при идеальных измерениях проблема совмещения реализаций функций остается. Другими словами, точность получаемых оценок координат будет зависеть не только от интенсивности шумов измерений, но и от качества совмещения эталонного и текущего изображений. Пусть, например, априори известно, что при движении ЛА над районом зондирования возможны только боковые смещения б, траектории ЛА от заданного маршрута (соответствующего г — з,). Задачей КЭНС является получение оценки этого отклонения Ь,. Пусть в памяти КЭНС хранится карта эталонных реализаций поля 61(х, г) (рис.!1.3), полученная с интервалом дискретизации по а, равным Аг.

Если датчиком поля при движении ЛА над районом навигационного определения получена реализация 61(х, з) (см. рис. 11.3), то задачей КЭНС будет выделение наиболее похожей эталонной реализации из блока памяти, и тогда соответствующее значение Ь, будет наилучшей (по выбранному критерию «сходства» реализаций) оценкой истинного рассогласования Ь,. Соответственно наилучшей оценкой бокового смещения ЛА будет В = з„+ 5„.

Естественно, возникают вопросы о критерии близости или сходства реализаций, о принципах разработки алгоритмов автоматического поиска наиболее похожих реализаций, т. е. вопросы, решаемые 40! Рис. 11.3. Изображение карты реализаций поля: и — эталонная карта 6(к, а); б — текущая реализация, полученная датчиком поля 6,(к,г) в теории распознавания образов. Основой для разработки алгоритмов распознавания образов, а в нашем случае совмещения эталонного и текущего изображений (реализаций функций 61(х) и Ь| (х„)), служат конструктивные методы, разработанные в теории статистических решений.

Характеристики

Список файлов книги