Навигационная автономная система нас 1 доклад

Обновлено: 17.05.2024

В полете экипаж должен постоянно знать свое местонахождение. Существуют следующие способы определения местонахождения самолета:

способ визуальной ориентировки по земным ориентирам (с применением оптических, радиолокационных приборов или непосредственное наблюдение);

полуавтоматический способ (расчет местонахождения самолета (вертолета) по измеренным навигационным параметрам с применением карты);

автоматический способ непрерывного получения координат местонахождения самолета с помощью автоматических навигационных устройств (навигационных координаторов).

В автоматических навигационных системах используют в основном два метода определения местонахождения самолета (вертолета): определение по двум линиям положения и метод счисления пути.

Сущность первого метода состоит в том, что по какому-либо измеренному параметру (расстояние до радиостанции или ее обратный пеленг, высота или азимут светила и т. п.) на поверхности Земли находят линию, в любой точке которой этот параметр равен измеренному.

Такая линия (линия равных расстояний до радиостанции, линия равных высот светила и т. п.) называется линией положения самолета. На ней самолет находится в момент измерения. Измерив второй параметр, можно найти вторую линию положения. Отсюда вытекает, что местонахождение самолета в данный момент будет в точке пересечения этих линий положения. Примером применения данного метода является определение местонахождения самолета по двум обратным радиопеленгам.

Метод счисления пути заключается в непрерывном вычислении пройденного пути в направлении принятых осей координат. Например, если мы знаем пройденный путь Sx за время полета в направлении оси X, то текущая координата будет равна

где Х0 — начальная координата местонахождения самолета (рис. 214).

При изменении скорости полета самолета пройденный путь можно определить непрерывным суммированием произведений составляющих путевой скорости V*. на отрезки времени полета At, т. е.

При измерении ускорения ах предварительно вычисляется скорость Vx, а затем путь X.

В зависимости от технических средств, применяемых для измерения входных параметров, навигационных ные системы разделяются на:

XJ радиотехнические системы навигации (РСН), ко

торые используют радиотехнические средства для из — J мереиия входных параметров (расстоянии до радио

станций, разностей расстояний до двух радиостан- Мо ций);

_jJ астрономические системы навигации (АСН), ис

пользующие оптическою пеленгацию небесных све — 0Рис ^|4, тил для измерения входных параметров (высот све — тектей^коор — тил- азимутов светил и т. д.); дпнаты .Y аэродинамические системы счисления пути, в которых применяются аэродинамические измерители скорости (скорость в них является основным параметром для счисления пути);

инерциальные системы (ИСН), имеющие для счисления пути инерциальные измерители ускорений (акселерометры).

Кроме того, могут быть смешанные системы, использующие различные средства (например, системы счисления пути по скорости полета, в которых скорость может измеряться либо аэродинамическими, либо радиотехническим способами).

Статья содержит основные результаты исследований по построению и применению комплекса беспилотных летательных аппаратов для работы в условиях высокоинформативной подстилающей поверхности. Используя методологию системного инжиниринга проведен анализ особенностей функционирования, выявлены задачи и основные свойства бортовых приборов, обеспечивающих ориентацию аппаратов, обзор окружающего пространства и подстилающей поверхности. Разработаны требования к построению автономной системы навигации и ориентирования беспилотных машин-роботов для совершения полётов в городских условиях.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат (БЛА), полёт, автономная система навигации и ориентирования (АСНО), пространство, городская среда, подстилающая поверхность, задачи, требования, функционирование.

В последние годы массовое применение беспилотных летательных аппаратов (БЛА) характерно для самых различных сфер человеческой деятельности. Существует множество комплексов БЛА для решения как военных, так и гражданских задач. Для эффективного выполнения задач необходимо обеспечить определение местоположения летательного аппарата. Эта задача в настоящее время часто решается за счет применения бортовых систем на основе радиокомандного управления, радиомаяков и приемников GPS (США) и ГЛОНАСС (Россия). Дополнительными или альтернативными техническими средствами могут служить автономные системы навигации и ориентирования (АСНО) [1], построенные на различных принципах. В их состав входят миниатюрные приборы и устройства, обеспечивающие сканирование, обзор и формирование картины окружающего пространства в форматах 2D и 3D, проведение измерений, скоростную обработку, анализ и передачу данных.

Изучение материалов, отражающих опыт ведения военных (боевых) действий за последние десятилетия, показывает, что при подготовке и в ходе операций для решения задач воздушной разведки применялись аппараты, способные совершать полёты по программе. Разведывательные и ударные БЛА призваны сохранять жизни пилотов и дорогостоящую авиационную технику [2].

Использование комплексов БЛА при ведении операций в крупных городах и населённых пунктах вызвало определённую специфику в тактике действий войск и способах применения средств вооруженной борьбы [3, 4]. Военное командование США неоднократно отмечало, что при ведении уличных боёв наиболее сложными проблемами, с которыми столкнулись армейские подразделения, являлись следующие:

– крайне низкая эффективность использования разведывательных систем;

– проблемы определения принадлежности противника к боевым подразделениям;

– действие противоположной стороны малочисленными группами (8–10 чел.);

– наличие значительного числа мирных жителей в местах ведения боевых действий.

1) борьба с регулярными войсками — танки и воздушные силы должны осуществлять уничтожение врага и захватывать его территорию, географические объекты;

2) столкновения с иррегулярными формированиями, противодействие партизанским и террористическим атакам с выполнением задач охраны населения и контроля работы жизненно важных объектов инфраструктуры (гуманитарная миссия);

3) мероприятия по стабилизации обстановки (миротворческие), включающие обучение полицейских контингентов, создание гражданских институтов управления, восстановление городской среды обитания при взаимодействии с местным населением.

В американском уставе FM 3–06 (FM 90–101) Urban Operations городская среда определяется и рассматривается как система, состоящая из трёх взаимосвязанных элементов (рисунок 1).

Рис. 1. Основные элементы городской среды [5]

Рис. 2. Основные компоненты городского пространства

Обзор информационных материалов о характере и условиях ведения локальных войн и вооружённых конфликтов свидетельствует о том, что наиболее ожесточённо и интенсивно боевые действия велись в густонаселённых городах и районах (Афганистан, Ливия, Ирак, Ливан, Иран, Сирия, Палестино-Израильские территории). В ряде случаев применение танков, артиллерии, боевых машин пехоты, пилотируемых самолётов и вертолётов было затруднительным и малоэффективным. Действия наземных сил и пилотируемой авиации значительно ограничивались. Нанесение ударов по противнику зачатую приводило к нежелательным сильным разрушениям жилых зданий, промышленных и коммуникационных объектов.

Создаваемые и разрабатываемые комплексы БЛА должны обеспечивать совершение аэродинамического полёта по программе и обнаружение малоразмерных объектов. Полёты в городских условиях будут планироваться и осуществляться для решения задач поражения различных объектов (ударные задачи), ведения воздушной разведки и ретрансляции сигналов управления и связи, доставки грузов (транспортные задачи) [7, 8]. Требования и задачи функционирования комплексов БЛА, которые необходимо учитывать при разработке АСНО, приведены в таблице 1.

Требования и задачи функционирования БЛА

Наименование требований к БЛА

Ударные

Разведывательные/

организации связи

Транспортные

(планер и двигатель)

Преодоление искусственных помех

Совершение манёвра на конечном участке полёта (траектории)

Скорость горизонтального полёта

Скорость на конечном участке полёта и наведения в цель

Система навигации и ориентирования

Обзор окружающего пространства

Определение положения относительно цели

Определение положения относительно других объектов

Определение положения относительно цели

Точность измерения высоты полёта

Точность позиционирования в горизонтальной плоскости (2D)

Точность позиционирования на конечном участке полёта

Определяется размерами цели (дм)

Определяется зоной посадки (дм — м)

Точность позиционирования на конечном участке (3D)

Анализ показал, что при разработке предложений по составу и технико-функциональным характеристикам автономных систем навигации и ориентирования БЛА должны учитываться не только конструктивные и лётно-технические показатели беспилотников, но и их задачи, особенности и возможности совершения управляемого полёта в сложных (городских) условиях. Системы для воздушных ударных, разведывательных и транспортных машин-роботов должны создаваться с учётом массы, габаритов, грузоподъёмности, а также требований назначения БЛА, специфики их полезной нагрузки и условий выполнения боевых задач.

АСНО ударного БЛА должна без сбоев функционировать в ходе полёта аппарата, при следовании его в назначенную зону, барражировании на различных высотах, в процессе разведки, поиска, обнаружения цели и наведения на неё бортового оружия. Навигация и ориентирование БЛА на конечном этапе полёта должны осуществляться в ограниченном пространстве. Требования к АСНО БЛА транспортного класса состоят в возможности ориентации и навигации летательного аппарата в режимах взлета/посадки и крейсерского полета по маршрутным точкам в рамках существующей карты местности.

Особенность функционирования АСНО беспилотных аппаратов — обеспечение манёвренного полёта между высотными домами и строениями. Кроме того, АСНО как составная часть системы управления БЛА должна иметь гибкую структуру, возможность изменять режимы и алгоритмы работы. Она должна быть функционально надёжной и защищённой от радиоэлектронных помех.

Для реализации принципов управляемого полёта, навигации и ориентирования БЛА на их борту могут размещаться специальные комплекты оптико-электронных приборов и систем, обеспечивающих круговой обзор окружающего пространства, измерение параметров полёта, сканирование и получение видеоизображений наземных объектов в форматах 2D и 3D, накопление и обработку больших объёмов информации, скоростную передачу команд и сигналов по каналам (линиям) связи.

При определении показателей эффективности и надёжности функционирования АСНО необходимо учитывать виды помех и уязвимости контуров в системах управления БЛА. Основные уязвимости системы управления современных БЛА показаны на рисунке 3.

Рис. 3. Уязвимости системы управления БЛА [2]

Такими образом, при выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию и совершенствованию систем управления БЛА будут актуальными задачи выбора состава АСНО и схем их построения. Обоснование комплектов приборов и характеристик системы для различных БЛА необходимо проводить с учётом целевого предназначения и условий полёта аппаратов, закономерностей и особенностей влияния разнородных помех на функциональные возможности. Важное значение будет иметь выявление лётно-технических показателей и качественно-количественных оценок эффективности функционирования автономной системы навигации и ориентирования БЛА в городских условиях. Появление и совершенствование автономных робототехнических комплексов в перспективе может стать одним из оснований для исключения возможности возникновения ряда локальных конфликтов.

3. Малышев В. Г. Маленькие хитрости уличного боя // Независимое военное обозрение. — 2003. — № 30.

4. Попов И. М. О долгосрочных характеристиках войн и вооруженных конфликтов // Некоторые аспекты анализа военно-политической обстановки: монография / под ред. А. И. Подберезкина, К. П. Боришполец. МГИМО (ун-т) МИД России, центр военно-полит. исследований. — М.: МГИМО–Университет, 2014. — С. 659–836.

5. FM 3–06 (FM 90–101) Urban Operations. Washington, 2003 June. — С. 2–2.

Основные термины (генерируются автоматически): автономная система навигации, окружающее пространство, городская среда, задача, ориентирование, подстилающая поверхность, точность позиционирования, AUDS, воздушная разведка, летательный аппарат.

Ключевые слова

беспилотный летательный аппарат (БЛА), полёт, автономная система навигации и ориентирования (АСНО), пространство, городская среда, подстилающая поверхность, задачи, требования, функционирование

Похожие статьи

Автономная система ориентирования беспилотного.

Автономная система позиционирования в составе управления.

Анализ и выбор систем навигации робота для.

Автономная система ориентирования беспилотного.

Системы автоматического управления БПЛА | Статья в журнале.

Общие принципы построения навигационных систем.

Концепция построения навигационных систем подвижных.

Применение геоинформационных систем в отраслях.

Эпоха открытия радиоволн существенно упростила задачу навигации и открыла новые перспективы

Воздушная навигация – прикладная наука о точном, надёжном и

Космическая навигация – управление движением космического летательного аппарата; включает в себя.

Системы навигации подвижных наземных объектов и их.

Навигационная автономная система НАС-1-134 предназначена для непрерывного измерения путевой скорости и угла сноса (УС), счисления координат места самолета и выдачи сигналов в автопилот для автоматического выдерживания линии заданного пути.

При отсутствии доплеровской информации об УС предусматривается автономный режим работы от датчика воздушной скорости и задатчика ветра.

Для применения системы в режиме счисления координат от ДИСС необходимо:

— задатчиком угла карты установить ОПУ первого участка маршрута;

— стрелку индикатора ЛБУ установить на 0;

— ручку включения САУ перевести в крайнее положение против часовой стрелки;

— на расстоянии до следующего ППМ, равном ЛУР, дать команду экипажу на разворот, на ЗУК установить ОПУ следующего участка маршрута;

В режиме счисления координат автономно порядок работы прежний, за исключением следующего: перед каждым изменением ОПУ его величину необходимо устанавливать на задатчике ветра, а после этого выставить навигационное значение ветра (направление и скорость).

Перед выполнением, автоматического полета необходимо установить:

— стрелку на индикаторе ЛБУ — на 0;

— ручку включения САУ — в крайнее положение против часовой стрелки;

— переключатели на индикаторе ДИСС-013 (НАС-1-134):

— установить ручку включения САУ в крайнее положение по часовой стрелке;

— включить счетчик координат.

Самолет будет автоматически выполнять полет по ЛЗП.

Для выхода на очередной участок маршрута при подходе к ППМ на расстояние, равное ЛУР, необходимо установить:

— на ЗУК — значение ОПУ следующего участка маршрута;

— на индикаторе ЛБУ — расчетное значение бокового уклонения относительно следующего участка маршрута;

Рассчитываются они таким образом: В=ЛУР*sinУР°; С = ЛУР*sin УР°.

После этого самолет автоматически начнет разворот и выйдет на ЛЗП.

При небольших углах разворота выход на очередной участок маршрута можно выполнить от задатчика угла карты.

Автономная навигационная система – навигационная система, в состав которой входят приборы и устройства, позволяющие космическому аппарату осуществлять измерение и обработку навигационных параметров в автономном режиме. На борту космического аппарата эта система включена в состав бортового комплекса управления. В зависимости от целей и поставленных задач может подразделяться на два типа: орбитальные и межпланетные автономные навигационные системы. В состав системы могут входить следующие приборы и устройства:

1) радиотехнические (дальномеры, высотомеры), которые применяются вблизи поверхности планеты;

2) оптические (угломер, секстант), используются на аппаратах, осуществляющих межпланетные перелеты;

3) инерциальные (гировертикаль, гироорбитант, гироплатформа и др.), применяются на активных участках полета для контроля ориентации аппарата в пространстве и измерении параметров орбит для коррекции траектории. Обработка результатов работы систем осуществляется бортовым цифровым вычислительным комплексом, входящим в состав бортового комплекса управления. Предусмотрена возможность ввода измерительных данных в ручном режиме экипажем, но при этом система снабжена альтернативным информационным контролем данных по результатам наземной обработки сеансной информации.

Хотелось бы отметить инерциальную навигационную систему и инерциальную систему отсчета, которые позволяют сделать процесс навигации полностью автономным. Тем не менее они могут использовать в своей работе и внешние средства навигации для коррекции местоположения. Инерциальная навигационная система осуществляет определение и регистрацию изменения направления и скорости летательного аппарата при помощи ряда акселерометров и гироскопа. Начиная с момента взлета, происходит сбор данных многочисленными датчиками, реагирующими на движение самолета, космического аппарата, с последующим преобразованием сигнала в информацию о местоположении. Во второй системе вместо механических гироскопов применяют лазерные кольцевые, представляющие собой кольцевой лазерный резонатор, имеющий два лазерных луча, распространяющихся по различным замкнутым траекториям в противоположных направлениях.

В результате наличия углового смещения возникает разность частот, которая и регистрируется в ходе работы. Обработанные навигационные данные поступают на плановый навигационный прибор, который представляет собой комбинированный индикатор: курсоуказатель, индикатор пеленга и дальности и радиомагнитный индикатор, а данные о положении в пространстве подаются на командный авиагоризонт.

Помимо описанной системы, существует система обработки и индикации пилотажных данных, которая обеспечивает непрерывное представление траектории полета. С ее помощью происходит определение наиболее экономичных с точки зрения потребления топлива значений скорости точек подъема и снижения, а также высоты полета. Система обеспечивает дополнительную автономную навигацию с момента взлета до момента приземления.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Навигационная система GPS

Навигационная система GPS С помощью приемника GPS определяется не только местоположение движущегося объекта, но и скорость его движения, пройденное расстояние, рассчитываются расстояние, и направление до намеченного пункта, время прибытия и отклонения от заданного

Автономная некоммерческая организация

Автономная некоммерческая организация АВТОНОМНАЯ НЕКОММЕРЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ — не имеющая членства некоммерческая организация, учрежденная гражданами и (или) юридическими лицами на основе добровольных имущественных взносов в целях предоставления услуг в области

Автономная область

Автономная область АВТОНОМНАЯ ОБЛАСТЬ — разновидность государственной (областной, административной, национально-территориальной) автономии.В период существования СССР А.о. входили в соответствующие союзные республики, в том числе и РСФСР. В Конституции РСФСР 1978 г. они

Автономная республика

Автономная республика АВТОНОМНАЯ РЕСПУБЛИКА — форма государственной (областной, политической, национально-территориальной) автономии. В соответствии с Конституцией СССР 1977 г. и Конституцией РСФСР 1978 г. в РСФСР насчитывалось 16 А.р.А.р. имели более высокий статус, чем

1963 г. система PAL, на ТВ — Битлз, ТВ в Чите, всемирная система связи, калькулятор, ПАВ, дисплей LCD, компакт-кассета Philips, трагедия в Далласе

1963 г. система PAL, на ТВ — Битлз, ТВ в Чите, всемирная система связи, калькулятор, ПАВ, дисплей LCD, компакт-кассета Philips, трагедия в Далласе В 1963 году, в начале января, инженер Уолтер Брух предложил кодирование цветного телевидения по методу PAL.В 1963 году, 19 января, на

Еврейская автономная область

8. Центральная нервная система, периферическая нервная система, вегетативная нервная система

8. Центральная нервная система, периферическая нервная система, вегетативная нервная система Причины угнетения функций ЦНС у спортсменов – физическая и психоэмоциональная нагрузки, выходящие за пределы физиологической нормы.Как следствие регистрируется ухудшение

8. Дворцово-вотчинная система управления. Система кормления

8. Дворцово-вотчинная система управления. Система кормления Расширение территории государства и усложнение его деятельности обусловили постепенное отмирание дворцово-вотчинной системы и зарождение нового приказного управления.Система управления подразделялась на

Читайте также: