CC BY
58
Секция ««Техническая эксплуатация электросистем и авионики»
УДК 656.7
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПУТНИКОВЫХ НАВИГАЦИОННЫХ
СИСТЕМ НА ВС
А. А. Палухин, Д. А. Зайцев Научный руководитель - А. Р. Акзигитов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Рост интенсивности воздушного движения делает необходимым повышение эффективности эксплуатационных показателей спутниковых навигационных систем отечественных и зарубежных воздушных судов. Проблема повышения точности навигационных систем актуальна, в первую очередь, с точки зрения увеличения безопасности полета во время всего цикла полета, так как существует множество факторов, влияющих на точность определения местоположения воздушного судна, особенно в горной местности.
Ключевые слова: авиация, воздушное судно, ГЛОНАСС, GPS.
IMPROVING EFFICIENCY OF SATELLITE NAVIGATION SYSTEMS ON AIRCRAFT
A. A. Palukhin, D. A. Zaytcev Scientific Supervisor - A. R. Akzigitov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The growth of air traffic makes it necessary to increase the operating characteristics efficiency of satellite navigation systems of domestic and foreign aircrafts. The problem of improving the navigation systems accuracy is relevant, first of all, in terms of increasing the safety of the flight during the flight cycle, since there are many factors that affect the accuracy of determining the positioning of the aircraft, especially in the mountainous terrain.
Keywords: aviation, aircraft, GLONASS, GPS.
Использование спутниковых технологий в системе управления воздушным движением характеризуют современную тенденцию развития средств навигации. Это связано с тем, что воздушные суда в настоящее время оснащаются аппаратурой зональной навигации, использующей спутниковые радионавигационные системы типа ГЛОНАСС (РФ) и GPS (США), которая позволяет внедрить гибкую систему маршрутов, обеспечивающую воздушному судну выполнение полета по любой заданной траектории. Спутниковые радионавигационные системы (СРНС) типа GPS (США) или ГЛОНАСС (РФ), обеспечивают при полете по трассе точность определения плановых координат ВС ~100 м, а высоты - 150 м [1].
Применение этой аппаратуры дает возможность воздушным судам определять свое местоположение в строго определенном районе воздушного пространства с требуемой точностью. Это позволит существенно повысить эффективность использования воздушного пространства.
Точность определения вектора местоположения воздушного судна в спутниковых радионавигационных системах (СРНС) на порядок и более превышает точность, реализуемую в радионавигационных системах с наземным базированием опорных станций. В спутниковых радионавигационных системах вектор состояния воздушного судна содержит расширенный набор навигационных параметров, который включает в себя вектор координат и сдвига бортовой шкалы времени воздушного судна относительно шкалы времени навигационной системы и вектор скорости их изменения. Этот набор параметров позволяет решать разнообразные навигационные задачи, обеспечивая пользователей трехмерной маршрутной навигацией [2].
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 1
Однако при осуществлении полетов в условиях горной местности использование СРНС имеет ряд специфических проблем. Существующие ГЛОНАСС / GPS приемники разработаны для приема прямого сигнала от каждого из спутников, однако в точке нахождения приемной антенны помимо прямого сигнала всегда присутствует отраженный от различных местных предметов и горных образований сигнал, уровень которого может быть достаточно высоким [3].
Отраженный сигнал вносит искажения в так называемую корреляционную вершину, на основании которой производятся измерения псевдодальностей, что приводит к значительным погрешностям в определении местоположения воздушного судна. Эта проблема усугубляется тем, что одновременно может происходить затенение части орбитальной группировки космических аппаратов рабочего созвездия, когда приемник СРНС размещается непосредственно на воздушном судне.
Другой специфической проблемой применения СРНС для обеспечения полетов воздушных судов в сильно пересеченной, холмистой и горной местностях является появление так называемых «ложных спутников», возникновение которых связано с отражениями сигналов КА от горных образований в условиях отсутствия прямого прохождения их на вход антенны приемника СРНС из-за затенения КА другими горными образованиями. Наличие «ложных спутников» в случае включения их в рабочее созвездие приводит к появлению аномальных ошибок местоположения воздушного судна.
Один из возможных и достаточно эффективных путей решения задач, связанных с обеспечением непрерывности и повышения точности навигационного обеспечения воздушного судна является использование многоканального (8-и канальный и более), многосистемного (ГЛОНАСС/GPS) приёмника с внешней антенной. Должны быть видимы, как минимум, три спутника GPS и два ГЛОНАСС. Чем их больше, тем лучше результат. Необходима, так же, хорошая видимость небосвода (открытый горизонт). Это дает возможность существенно уменьшить ошибки в определении местоположения воздушного судна [2].
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
1. Проведение анализа причин понижения точности определения местоположения воздушных судов и возникновения аномальных ошибок спутниковых навигационных систем в условиях горной местности.
2. Рассмотрение спутниковых систем навигации и определение достоинства и недостатков систем GPS и ГЛОНАСС при использовании в качестве средств навигации.
3. Разработка методов устранения аномальных ошибок определения местоположения воздушных судов спутниковыми навигационными системами в условиях горной местности.
4. Разработка методов повышения точности определения местоположения воздушных судов в условиях горной местности.
Также, несмотря на то, что точность определения координат с помощью ГЛОНАСС и GPS находится в пределах 35-50 м, бортовая аппаратура этих систем, исходя из указанных соображений, оказывается пригодной для выполнения поставленных задач [1].
По выявлению отказов и оповещению потребителей о возможных нарушениях в работе напрямую не позволяют считать СРНС пригодной для использования в качестве основного средства навигации ВС без принятия собственных специальных мер по выявлению и исключению измерений, подверженных нарушениям. Такими мерами, являются разработка и реализация алгоритмов контроля целостности в приемнике и в навигационном комплексе.
Таким образом, для повышения эффективности эксплуатационных показателей спутниковых навигационных систем отечественных и зарубежных воздушных судов необходимо провести оценки возможностей применения многоканальных и многосистемных приемников для анализа изменения пространственно-временных характеристик электромагнитных волн при движении воздушного судна в условиях горной местности, а также разработать методы разделения прямого и отраженного сигналов СНРС, и реализовать алгоритмы контроля целостности в приемнике и в навигационном комплексе.
Библиографические ссылки
1. Соловьев Ю. А. Системы спутниковой навигации. М. : Эко-Трендз, 2000. С. 98-102.
2. Маслов В. Ю. Аномальные ошибки спутниковых навигационных систем. М., 2007. 212 с.
3. Изгутдинов М. С. Повышение эффективности навигационного обеспечения воздушных судов. М., 2006. С. 23-26.
© Палухин А. А., Зайцев Д. А., 2016
