CC BY
58
УДК 527
КРИТЕРИИ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ НАЗЕМНОЙ НАВИГАЦИИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ЗАДАЧ
В.В. Устинов
В статье проводится анализ точностных характеристик и приборного состава систем навигации подвижных наземных объектов, их сравнение с требуемыми характеристиками в зависимости от решаемой задач, а также оптимальный состав перспективных систем для решения задач в различных областях народного хозяйства и в военной отрасли.
Ключевые слова: система наземной навигации, среднее квадратическое отклонение, спутниковая навигационная система, корреляционно-экстремальная навигационная система, инерциальная навигационная система, бесплатформенная инерциаль-ная навигационная система.
В настоящее время существует большое разнообразие вариантов построения систем наземной навигации (СНН) различного состава, конфигурации и сложности, которые во многом зависят от конструктивных особенностей подвижных объектов, их целевых задач, а также среды, в которой эти задачи выполняются. СНН включает в свой состав нерадиотехнические и радиотехнические измерители [1].
Нерадиотехнические измерители (НРТИ) предназначены для определения координат, параметров движения и пространственного положения продольных осей СНН.
В качестве таких измерителей могут быть использованы следующие устройства:
- измеритель ускорения и углов крена и тангажа - инерциальная навигационная система (входит в состав большинства навигационных систем);
- измеритель магнитного поля Земли: 3-осный магнитометр (система «КомпаНав-2М», Ekinox-N);
- измеритель скорости, выполненный в виде механического («Гам-ма-1») или доплеровского датчика скорости («ГАЛС-Д2М»);
- измеритель высоты - барометрический высотомер (система «Ком-паНав-3»);
- измеритель пройденного пути, который может выполняться в виде одометра (система «БИНС-Тек», «Азимут», Ellipse-N).
В качестве радиотехнических измерителей используются аппаратура приема сигналов радионавигационных систем (РНС) (приемник спутниковой навигационной системы (СРНС) (ГЛОНАСС/GPS) и приемники систем дальней навигации («Чайка» и «LORAN-C»)) и доплеровский измеритель скорости (ГАЛС-Д2М) [2].
СНН с помощью РНС и НРТИ определяют координаты местоположения объекта и параметры его движения, углы ориентации подвижного объекта и выдают необходимую информацию пользователю. Эта информа-
273
ция может быть использована для обеспечения безопасности движения и организации перевозок пассажиров и грузов в процессе хозяйственной деятельности, вызова полиции, пожарных, скорой помощи, поиска гостиницы, ресторана и т.д., определения места транспортного средства; построения маршрута, определения места аварии.
В соответствии с перечисленными задачами в табл. 1 [3] представлены требования к точностным характеристикам СНН, а в табл. 2 - характеристики существующих систем.
Таблица 1
Требуемые точностные характеристики
Задача СКО координат, м
Управление транспортом 100
Вызов полиции, пожарных, скорой помощи 10
Использование сервиса(гостиницы, рестораны и т.д.) 10
Нахождение маршрута 25
Возвращение украденных транспортных средств 10
Управление транспортом на маршруте 5
Определение места транспортного средства 30
Определение места аварии транспортного средства 5
Таблица 2
Точностные характеристики систем навигации подвижных наземных объектов
Система Режим работы Координаты (СКО)
1 2 3
КомпаНав-2Т Р2 5 м
Р1 500м
БИНС-Тек Р2 5 м
Р1 0,25% от пр. пути
Ellipse-N Р2 2 м
Р1 190 м
Ектох-К Р2 1,5 м
Р1
ББАБ 0,6 м
БОРБ 0,4 м
1 2 3
ЯТ2500 Р2 3 м
Р1 190 м
ББАБ 2
БОРБ 0,9
ЯТ2502 Р2 3 м
Р1 0,25% от пр. пути
ББАБ 2
БОРБ 0,9
Бигуеу+Ь 1 Р2 1,8 м
Р1
ББАБ 0,6 м
БОРБ 0,4 м
«Азимут» Р2 25 м
Р1 1,2 % от пр. пути
КомпаНав-3 Р2 6 м
Р1 500 м
Окончание таблицы 2
Система Режим работы Координаты (СКО)
1 2 3
Ориентир Р2 50 м
Р1 0,2 % от пр. пути
«Трона-1» Р2 10 м
Р1 0,7 % от пр. пути
ТНА-4 Р2
Р1 0,9 % от пр. пути
«Гамма-1» Р2 25 м
Р1 0,6 % от пр. пути
ГАЛС-Д2М-4 Р2 8 м
Р1 0,05 % от пр. пути
В табл. 2 приняты следующие обозначения: Р1 - автономный режим; Р2 - режим с коррекцией от СРНС; пр. путь - пройденный путь; 8БЛ8 - режим работы, при котором дифференциальные поправки определяются с помощью космических систем дифференциальной коррекции; БОР8 - режим работы, при котором дифференциальные поправки определяются с помощью локальной системы дифференциальной коррекции.
В табл. 2 [3] приведены систем навигации, часть из которых имеет точностные характеристики, которые полностью удовлетворяют приведенным выше требованиям. В число данных систем входит в основном системы иностранного производства и две модели навигационных систем отечественного производства. В иностранных системах для определения координат массово используется дифференциальный режим работы СРНС. Его использование позволяет получать точность порядка 0,4 м. Координаты, полученные с точностью от 6 м до 25 м в режиме с коррекцией от СРНС от систем КомпаНав-3, «Азимут», «Трона-1» «Гамма- 1», ГАЛС-Д2М-4 не могут быть использованы при решении задач управления на маршруте и определения места аварии.
Системы, имеющие точность определения координат от 33 м до 60 м в режиме с коррекцией от СРНС могут быть использованы только для управления транспортом. Для систем, имеющих точность от 6 до 60 м, необходимо повысить точность используя:
- приемники СРНС имеющие более высокую точность определения координат и других параметров;
- дифференциальный режим СРНС и локальные системы на основе псевдоспутников.
А какими же характеристикам должна обладать система навигации, которую возможно применить на подвижных военных объектах? Системы навигации (СН) данных комплексов должны удовлетворять ряду требований, обусловленных необходимостью выполнения боевых задач в любых условиях обстановки, а именно: автономность, высокая точность определения текущих координат, помехозащищенность, скрытность, оперативность выработки данных и т.д.
И вот здесь возникает вопрос: какую выбрать систему навигации? В автономном режиме работы ни одна из выше рассмотренных СНН не удовлетворяет требованиям по точности в автономном режиме работы. Исходя из требований автономности и оперативности выработки данных для военных подвижных объектов целесообразно рассматривать инерциальную навигационную систему (ИНС).
Основными недостатками ИНС является нарастание погрешностей с течением времени и от пройденного пути. В связи с этим требуется периодическая коррекция показаний (измерений) ИНС по внешней информации. К настоящему времени рассматривались многие источники дополнительной информации, например, спутниковые навигационные системы (СНС), одометрические навигационные системы (ОНС), корреляционно-экстремальные навигационные системы (КЭНС) [1].
Использование СНС для коррекции ИНС устанавливаемой на борту подвижного объекта очень проблематично: во-первых, в связи с большой вероятностью экранирования сигналов с навигационных спутников зданиями, деревьями, складками местности, во-вторых, в связи с возможностью искусственного кратковременного или постоянного экранирования сигналов, поступающих с навигационных космических аппаратов средствами радиоэлектронной борьбы противника [2]. Погрешности СНС вызваны целым рядом факторов - от местонахождения до неблагоприятных погодных условий, ионосферные и тропосферные задержки, многолучевая интерференция, ошибки в ходе атомных часов и орбитах спутников. Наиболее эффективным средством исключения ошибок является дифференциальный способ - дифференциальная система спутниковой навигации. Недостатком этого метода является повышение сложности аппаратуры потребителя. При решении стратегических задач СНС, как радиосистема, в нужный момент может быть легко выведена из строя физически, или либо путем введения ложных навигационных сигналов. Поэтому невозможно гарантировать определение координат при помощи СНС в любых условиях обстановки.
Известные способы применения доплеровских датчиков скорости для коррекции ИНС позволяют снизить погрешности уже комплексной системы до уровня погрешностей неинерциальной СН, но не устраняют нарастание погрешностей по координатам [2]. КЭНС по пространственным и поверхностным геофизическим полям (ГФП) являются единственной альтернативой СНС, обладая в большинстве применений практически равными с СНС потенциальными возможностями в отношении точности, универсальности, способности интеграции с другими системами, невысокой стоимостью аппаратуры.
Глобальность и непрерывность пространственных полей позволяет обеспечить практически непрерывную коррекцию. Это дает возможность использовать достаточно грубые ИНС на уровне 0,1-0,05 град/ч. Глобальность их привлекательность. Степень картографической изученности аномального гравитационного поля Земли (АГПЗ) и аномального магнитного поля Земли (АМПЗ) приближается к 100%, но детальность и информатив-
276
ность аномальных компонент пока что существенно отличается от района к району. Соответственно точность навигации колеблется от десятков до сотен метров. Достижимая точность навигации по поверхностным полям составляет первые десятки и единицы метров. АГПЗ менее информативны, но имеют огромный плюс - отсутствие вариаций и точность плановой привязки модели АГПЗ, около 30 метров.
Итак, рассмотрев критерии применимости систем наземной навигации, можно сделать следующие выводы:
- применение СНН в народном хозяйстве, в основном, зависит от требуемых точностных характеристик. Диапазон таких систем, их состав разнообразен, включает в себя все методы навигации и возможность корректировки по различным источникам внешней информации. Наибольшее применение здесь нашли СНС, как в качестве самостоятельных навигационных систем (благодаря точности определения координат, при благоприятных погодных условиях), так и в составе комплексных, где играют роль корректирующей системы;
- в военной сфере главными критерием являются автономность работы СНН, точность определения местоположения объекта, которая сравнима с самыми высокими точностными требованиями к системам в народном хозяйстве, помехозащищенность и т.д. В связи с этим необходимо разрабатывать комплексную навигационную систему, в основе которой лежит ИНС, корректируемая по внешним источникам информации. В качестве такого источника предлагается использовать АГПЗ, степень картографической изученности которого приближается к 100%.
Список литературы
1. Котов Н.И. Физико-теоретические основы навигации: Тексты лекций. Серпухов: МО РФ, 2007. 231с.
2. Нгуен Д.Т. Разработка алгоритмов коррекции навигационных систем летательных аппаратов в условиях аномальных измерений: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 2017. 139с.
3. Сурков В.О. Анализ точностных характеристик СН подвижных объектов и их сравнение с требуемыми характеристиками в зависимости от решаемой задачи // Молодой ученый- 2016, 2016. №14. С. 170-173.
Устинов Владимир Владимирович, адъюнкт, uvv_88@mail.ru, Россия, Серпухов, Филиал военной академии Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого
CRITERIA FOR THE APPLICA TION SYSTEMS NA VIGA TION TO DIFFERENT TASKS
V.V. Ustinov 277
The article analyzes the accuracy characteristics and instrument composition of the navigation systems of mobile ground objects, their comparison with the required characteristics depending on the tasks, as well as the optimal composition of advanced systems for solving problems in various areas of the economy and in the military.
Key words: ground navigation system, mean square deviation, satellite navigation system, correlation-extreme navigation system, inertial navigation system, strapdown inertial navigation system.
Ustinov Vladimir Vladimirovich, postgraduate, uvv_88@mail.ru, Russia, Serpukhov, Branch of the military academy of the Strategic Missile Forces named after Peter the Great
УДК 004.056
ПОРЯДОК ЗАЩИТЫ И ОБНАРУЖЕНИЕ ИНЦИДЕНТОВ В ПРОЦЕССЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ПРОЦЕССОМ
ПРЕДПРИЯТИЯ
А.Н. Баранов, Е.М. Баранова, Н.Н. Глухов, И.А.Кирилин
Представлена действующая система защиты информационных ресурсов промышленного предприятия, которые обрабатываются в автоматизированной системе, состоящей из двух модулей; представлены средства технической, программно-аппаратной и организационной защиты автоматизированной системы.
Ключевые слова: автоматизированная система управления, информационный ресурс, производственный процесс, система защиты, каналы утечки информации, угрозы, уязвимости.
Сегодня важным элементом при организации автоматизированных систем, обрабатывающих информацию производственных предприятий, является защита информационных активов.
В зависимости от уровня значимости для предприятия информационного актива могут быть разработаны различные подходы к их защите.
Поскольку город Тула является оборонной столицей России, то крупные промышленные предприятия города - это предприятия, занимающиеся производством соответствующей продукции. Подобного рода производственные технологии сводятся к деформированию металлов и получению изделия заданной конструктором конфигурации и обладающего свойствами и размерами в соответствии с технологической документацией [1].
Промышленные технологии не стоят на месте, регулярно развиваются в зависимости от того:
- какие новые изделия требуется произвести;
- какие новые металлы и сплавы используют для получения изделий;
