Разработка методов решения навигационных задач в условиях отсутсвтвия наземного навигационного обеспечения Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Секция «Техническая эксплуатация электросистем и авионики»

УДК 656.7.022; 656.7.05

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ НАВИГАЦИОННЫХ ЗАДАЧ В УСЛОВИЯХ ОТСУТСВТВИЯ НАЗЕМНОГО НАВИГАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

К. А. Леонтьева Научный руководитель - И. А. Акзигитова

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: pnk-sibsau@mail.ru

Рассмотрены навигационные задачи при отсутствии наземного авиационного обеспечения.

Ключевые слова: навигация, авиационные перевозки, высокие широты.

DEVELOPMENT OF NAVIGATION MANAGEMENT METHODS UNDER NOLAND

NAVIGATION EQUIPMENT

K. A. Leont'yeva Scientific supervisor - I. A. Akzigitova

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: pnk-sibsau@mail.ru

In the reportnavigationtasksin the absence ofground-air support.

Keywords: navigation, airtransport, highlatitude.

Гражданская авиация РФ является одной из основных составляющих Единой транспортной системы России и выполняет огромные объемы работ по перевозке людей и грузов в пределах страны и за рубеж. В то же время имеются такие регионы в стране, куда может производить доставку грузов и людей только авиация, где практически отсутствуют железнодорожные и автомобильные коммуникации. Отсюда возникает достаточно сложная задача обеспечения своевременной доставки грузов и людей в заданную точку с обеспечением необходимых требований по безопасности полетов [1].

Таким образом, возникает важная и актуальная научная проблема обеспечения навигации ВС авиации различного назначения в отдаленных и труднодоступных районах России. Обратим внимание, что эта проблема по существу распадается на 2 взаимосвязанных проблемы: проблема проводки воздушного судна по маршруту в отсутствии единого радионавигационного поля, вывода ВС в заданную точку, где отсутствуют специальные навигационные реперные ориентиры и проблема обеспечения посадки ВС в местах, для этой цели не предназначенных.

Целью работы является разработка принципов и методов решения навигационных задач в условиях отсутствия соответствующего наземного навигационного обеспечения путем использования в качестве навигационных средств штатного бортового радиотехнического оборудования.

Поставленная цель достигается решением следующих основных задач [2-4] :

^ Разработка общих принципов навигации ВС на основе пространственно-временной селекции сигналов.

^ Анализ и обоснование методов управления радиовидимостью наземных навигационных ориентиров на основе общих принципов пространственно-временной селекции сигналов.

> Выбор пространственно-временных характеристик сигнала для получения максимальной точности определения местоположения ВС.

Поскольку в работе решается задача навигации ВС в труднодоступных районах страны, то возможности использования для этого спутниковых систем навигации в настоящее время весьма ограничены и вряд ли будут решены в ближайшем будущем. Это значит, что, в первую очередь, необходимо обеспечить полное использование возможностей современного пилотажно-навигационного

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2015. Том 1

комплекса (ПНК), который обеспечивает достаточно высокую точность определения местоположения ВС в пространстве. Однако, как известно, в процессе движения по маршруту в навигационной информации, получаемой при помощи ПНК, нарастает систематическая ошибка счисления пути, которая может достигать значения 1,8 км за один час полета.

Такая ошибка может привести к возникновению ситуаций, когда появляется предпосылка к конфликтной ситуации, что существенно снижает уровень безопасности полетов, задаваемой требованиями 1САО. С целью корректировки возникающих ошибок ПНК воздушных судов комплекси-руется с радионавигационными системами, что позволяет существенно повысить точность в определении местоположения ВС. Однако, радионавигационное сопровождение ВС требует наличия единого радионавигационного поля по всей территории России. В настоящее время единое радионавигационное поле покрывает примерно 80-82 % территории РФ, а отсутствует оно именно в районах за Полярным кругом, на Крайнем Севере, на Дальнем Востоке, в горах Алтайского края, в тайге Красноярского края и т. д. Это хорошо видно из рисунка на пятом слайде, где показано радионавигационное поле, обеспечиваемое системами навигации установленными до 1994 г. и модернизированными в период с 1994г по 2000г. На шестом слайде показано радиолокационное поле, из которого видно, что на определенных территориях РФ, указанных выше, вообще нет никакого радиополя. Задача создания радионавигационного поля на всей территории РФ с использованием наземных средств не ставится по причине огромных экономических затрат на ее решение.

Отсутствие единого радионавигационного поля требует поиска естественных наземных репер-ных образований, которые могли бы играть роль навигационных ориентиров и могли бы обеспечить навигационную привязку ВС к местности [5].

Естественно, соответствующие наземные навигационные ориентиры должны наблюдаться с борта ВС не визуально, что в большинстве случаев невозможно (пожар, туман, облачность и т. д.), а инструментально, например радиотехническими методами.

Соответственно, и первую, и вторую из указанных выше задач необходимо решать непосредственно на борту ВС при условии, что соответствующего навигационного оборудования на борту ВС нет, установка же дополнительного оборудования на борту ВС часто не желательна, а для ряда типов ВС она просто невозможна.

Радионавигационное оборудование использует различные методы навигации по способу определения текущего местоположения ВС и разделяются на три группы: счисление пути, позиционные и обзорно- сравнительные.

Очевидно, что для повышения вероятности правильного обнаружения малоразмерных навигационных ориентиров бортовая станция должна иметь высокую разрешающую способность с тем, чтобы отраженные сигналы, соответствующие фону местности, были меньше сигналов, отраженных от реперных структур. Если же разрешающая способность постоянна, то повышение вероятности обнаружения малоразмерного навигационного ориентира можно достичь путем использования различий в пространственно- временных характеристиках этого ориентира и фона.

Узловой, таким образом, является задача повышения видимости (радиолокационного контраста) навигационного ориентира на подстилающей земной поверхности, чему препятствует всегда присутствующие сигнал, отраженный от поверхности земли, и собственные шумы радиотехнической аппаратуры, большие поперечные размеры элемента разрешения из-за слабых направленных характеристик имеющихся на борту антенных систем, угловые флуктуации воздушного судна в пространстве, приводящие к возникновению, так называемого, углового шума, и ряд других менее существенных факторов.

Основу решения названной выше узловой задачи составляли находящие в последние годы все более широкое применение, особенно в системах дистанционного зондирования и экологического мониторинга, методы пространственно-временной селекции сигналов, опирающиеся на пространственно-временные характеристики наблюдаемых объектов. Для каждого из рассмотренных методов получены аналитические зависимости, связывающие между собой значения коэффициентов различимости наблюдаемых реперных структур и статистические характеристики, отраженных от них сигналов, а также проведена оценка эффективности подавления мешающих наблюдению помеховых и шумовых сигналов [6].

Таким образом, в работе теоретически обоснована возможность навигации в труднодоступных районах, неохваченных единым навигационным полем, исключительно при помощи имеющегося на борту воздушного судна радиотехнического оборудования, что дает возможность говорить о решении крупной народнохозяйственной задачи.

Секция «Техническая эксплуатация электросистем и авионики»

Библиографические ссылки

1. АИП Российской Федерации [Сайт] // Продукция. URL: http://www.caiga.ru/products.php (дата обращения: 25.03.2015).

2. Геонавигатор [Сайт] // База данных. URL: http://www.geonavigator.net/base (дата обращения: 25.03.2015).

3. Globalstar [Сайт] // URL: http://www.globalstar.com. (дата обращения: 27.03.2015).

4. ФГПУ «ГосНИИАС» [Сайт] // Перспективная авионика гражданской авиации. URL: http://www.gosniias.ru (дата обращения: 27.03.2015).

5. Honeywell [Сайт] // URL: http://honeywell.com/Pages/Home.aspx (дата обращения: 25.03.2015).

6. Транзас [Сайт] // Авиация. URL: http://www.transas.ru./#industry (дата обращения: 27.03.2015).

© Леонтьева К. А., 2015