CC BY
68
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
УДК 621.396.932.1
И. С. Моховиков Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
УЛУЧШЕНИЕ ТОЧНОСТНЫХ И НАДЕЖНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АППАРАТУРЫ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
В ВЫСОКИХ ШИРОТАХ
Данная работа направлена на решение актуальной научно-технической задачи улучшения точностных и надежностных характеристик АП СРНС при проведении полетов воздушных судов гражданской авиации в высоких широтах и обеспечения операций захода на посадку, посадки и взлета в соответствии с требуемыми навигационными характеристиками.
Спутниковые радионавигационные системы (СРНС) типа ГЛОНАСС (РФ) и GPS (США) позволяют, в принципе, решать практически все навигационные задачи, возникающие при эксплуатации воздушных судов (ВС) гражданской авиации (ГА). Тем не менее, при использовании аппаратуры потребителей (АП) СРНС существуют навигационные задачи (НЗ), требующие не только высокой точности определения навигационных параметров объекта, но и обеспечения более высоких показателей доступности и непрерывности навигационных определений (НО), чем те, которые предоставляют орбитальные группировки ГЛОНАСС и GPS [1]. Особенно остро такие требования предъявляются в высоких широтах (выше 65°00' 00" с.ш.), где радиовидимость навигационных космических аппаратов (НКА) СРНС имеет низкий показатель доступности, а также велико влияние высокоширотной ионосферы на рассеивание радиоволн [2].
На рисунке показаны значения позиционного геометрического фактора (ГФ) по земной поверхности, отображающего во сколько раз радиальная ошибка местоопределения превышает ошибку определения псевдодальности (ПД) до НКА СРНС ГЛОНАСС на 8 декабря 2009 года в 15:09 по декретному Московско-
му времени (показатель минимального угла места НКА > 5°).Проанализировав данные, приведенные на рисунке, можно сделать вывод, что в высоких широтах имеет место возникновение плохой навигационной обстановки, когда значения позиционного геометрического фактора будут >6.
С учетом того, что безопасность полетов ВС в значительной степени зависит от надежности и точности навигационной информации, необходимо создавать функциональные дополнения СРНС для повышения этих показателей. Задача может быть решена при использовании некоего наземного дополнения, работающего совместно с космическим сегментом системы. В качестве одного из вариантов такого дополнения могут рассматриваться псевдоспутники (ПС).
Под псевдоспутником подразумевают радиотехническое устройство с наземным базированием, сигнал которого должен быть синхронизован с сигналами СРНС ГЛОНАСС (далее по тексту «СРНС»), а параметры сигнала и его формат близки к параметрам и формату сигналов СРНС [3].
Радиус действия псевдоспутников невелик (от 1 до 50 км), а геометрические особенности их расположения (в плоскости горизонта) не позволяют эффектив-
Секция « Техническая эксплуатация электросистем и авионика »
но определять третью координату (высоту) при использовании навигации только по сигналам псевдоспутника, поэтому для обеспечения навигации ВС целесообразно комплексирование ПС с космическим сектором СРНС. При этом обеспечение навигационного поля в высоких широтах является наиболее привлекательной сферой применения систем на базе псевдоспутников. В этом случае посредством размещения псевдоспутников в стационарных точках возможно обеспечить оптимальную геометрию излучателей и, соответственно, стабильное навигационное обеспечение пользователей.
В работе рассматриваются вопросы расширения функциональных возможностей СРНС, в частности обеспечения решения задач посадки ВС в высоких широтах на необорудованные площадки. При решении этих задач, в первую очередь, необходим сравнительный анализ точностных и надежностных показателей НО, перспективных с точки зрения применимости их для обеспечения посадки ВС в высоких широтах. Кроме того, необходим анализ факторов, влияющих на точность местоопределения ВС при полетах в высоких широтах. При этом особый интерес представляет рассмотрение и совершенствование относительных НО, которые обладают тем преимуществом перед обычными дифференциальными НО, что не требуют геодезической привязки контрольной стан-
ции и следовательно применимы для обеспечения посадки ВС на необорудованные площадки типа льдины или палубы корабля.
Помимо решения навигационных задач, связанных с грузопассажирскими перевозками в высоких широтах, осуществляемыми ВС гражданской авиации, система навигации на базе ПС и НКА СРНС открывает широкие перспективы в проведении специальных работ с применением авиации, связанных с необходимостью высокоточного местоопределения подвижных объектов. Сюда относятся, в частности, задачи поиска и спасения терпящих бедствие, ледовой разведки, топогеодезии и др.
Библиографический список
1. URL: http://www.mstuca.ru/scientific_work/autore-ferats/AnornoHoe%20AA.
2. Горбачев О. А. Влияние высокоширотной ионосферы на рассеивание сигналов СРНС. // Научный Вестник МГТУ ГА. Сер. «Радиофизика и радиотехника». № 117. 2007.
3. Псевдоспутники в локальных системах расширения функциональных возможностей СРНС. Вып. № 27. РИРВ. СПб., 2002.
© Моховиков И. С., 2012
УДК 669.713.7
А. С. Орленко Научный руководитель - М. В. Тюпкин Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ОПТИМИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА СТАТИЧЕСКОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПЕРВИЧНЫХ ДАТЧИКОВ НАВИГАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА
Рассматриваются датчики комплексных навигационных систем, алгоритмы фильтрации погрешностей датчиков и возникающие при их разработке задачи. Целью работы является разработать оптимальный алгоритм обработки информации датчиков навигационного комплекса.
В настоящее время в качестве первичных датчиков навигационных комплексов наибольшее распространение получили:
• инерциальные системы
• доплеровские измерители скорости
• радиотехнические системы дальней навигации
• системы спутниковой навигации
• пеленгаторы светил и визиры наземных ориентиров в виде бортовых оптических или радиолокационных станций.
Навигационная информация должна поступать от комплекса непрерывно и в объеме, необходимом для осуществления текущего режима полета, и, кроме того, удовлетворять предъявляемым к ней требованиям по точности и надежности [1].
Комплексная навигационная система строится следующим образом: информация от отдельных датчиков поступает в вычислительную систему, с выхода которой после соответствующей обработки поступает информация о координатах ЛА, его скорости и уско-
рения. В некоторых случаях к выходной информации относят также значения углов курса, тангажа и крена. В комплексных системах возможно не только поступление информации от датчиков в вычислительную систему, но и наоборот, от вычислителя в датчики. В этом случае можно добиться повышения качества работы датчиков. Например, подавая информацию (приблизительную) о дальности между самолетом и источником радиоизлучения в соответствующий радиоприемник, можно добиться более устойчивого приема сигналов. Приблизительное значение расстояния может быть рассчитано, например, по показаниям систем счисления координат и известным координатам источника радиоизлучений [2].
Координаты любого подвижного объекта могут быть определены двумя способами:
- путем прямого их вычисления при помощи геометрических соотношений, когда исходной информацией являются дальности, азимуты или курсовые углы до точек с известными координатами, а также
