Патент на изобретение №2152078
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) КОМПЛЕКС ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГРУППОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
(57) Реферат: Изобретение предназначено для использования в составе бортового оборудования, обеспечивающего выполнение координированных групповых действий. Технический результат заключается в повышении точностных параметров относительной навигации, а также повышении точностных характеристик параметров целеуказания и формировании параметров целеуказания при потере контакта с целью на одном из взаимодействующих летательных аппаратов, чем достигается расширение функциональных возможностей комплекса и соответственно повышение показателей боевой эффективности группы летательных аппаратов, которые оснащены предлагаемым комплексом. Комплекс содержит инерциально-спутниковый датчик координат, блок приема и передачи данных, датчик координат цели, блок формирования относительных координат и дополнительно введенные блок задержки, блок разделения погрешностей, блок оптимальной фильтрации, блок формирования поправок и блок формирования параметрических функций. 1 ил. Изобретение относится к области авиационного приборостроения, в частности к бортовому информационному оборудованию относительной навигации и целеуказания тактических групп летательных аппаратов – самолетов, вертолетов, крылатых ракет. Известен комплекс информационного обеспечения группового взаимодействия, содержащий инерциально-спутниковый датчик координат, блок приема и передачи данных, датчик (радиолокационный или оптиколокационный) координат цели, блок формирования относительных координат, описание которого приведено в книге [1] под редакцией Харисова В.Н., Перова А.И., Болдина В.А. “Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС”, Москва, ИПРЖР, 1998 г., стр. 177, 178, 343. В данной системе, являющейся наиболее близким аналогом заявляемого изобретения, осуществляется формирование относительных координат любых двух взаимодействующих объектов группы летательного аппарата на основе взаимного обмена через блок передачи данных инерциально-спутниковыми координатами и координатами летательных аппаратов относительно целей, одновременно лоцируемых датчиками координат целей взаимодействующих летательных аппаратов. При этом точностные характеристики относительного инерциально-спутникового режима обеспечиваются только при работе спутниковых систем взаимодействующих объектов по одинаковым созвездиям навигационных спутников, а погрешности относительных координат, определяемых на основе измерений датчиков координат цели, при точных дальномерных измерениях определяются дальностью до цели Д и погрешностью угломерных измерений  , примерно  X =  D, что при дальности Д = 10 км, = 0,6o составит Х = 100 м, что приводит к существенным сложностям при выполнении группового полета летательных аппаратов в плотных боевых порядках (с дистанциями и интервалами 70-300 м) и соответственно является недостатком известной системы. Задачей изобретения является повышение точности работы комплекса и расширение его функциональных возможностей.
Технический результат достигается тем, что в комплекс информационного обеспечения группового взаимодействия летательных аппаратов, содержащий последовательно соединенные инерциально-спутниковый датчик координат, блок приема и передачи данных и блок формирования относительных координат, а также датчик координат цели, выход которого подключен ко второму входу блока приема и передачи данных и ко второму входу блока формирования относительных координат, на третий вход которого подключен первый выход инерциально-спутникового датчика координат, второй выход которого подключен ко входу датчика координат цели, дополнительно введены последовательно соединенные блок задержки, блок разделения погрешностей, блок оптимальной фильтрации, блок формирования поправок, выход которого подключен к четвертому входу блока формирования относительных координат, выход которого подключен к первому входу блока задержки, а также включенный между вторым выходом блока разделения погрешностей и вторым входом блока оптимальной фильтрации блок формирования параметрических функций, второй и третий входы которого соединены соответственно со вторыми и третьими входами блока формирования поправок, блока разделения погрешностей, блока задержки, первым выходом блока приема и передачи данных и выходом датчика координат цели, причем второй выход блока оптимальной фильтрации подключен к пятому входу блока формирования относительных координат.
На чертеже представлена блок-схема предлагаемого комплекса, содержащего:1 – инерциально-спутниковый датчик координат ИСДК; 2 – блок приема и передачи данных БППД; 3 – датчик координат цели ДКЦ; 4 – блок формирования относительных координат БФОК; 5 – блок формирования поправок БФП; 6 – блок задержки БЗ; 7 – блок формирования параметрических функций БФПФ; 8 – блок оптимальной фильтрации БОФ; 9 – блок разделения погрешностей БРП. Комплекс работает следующим образом. ИСДК 1 измеряет координаты местоположения летательного аппарата (ЛА) в земной системе координат – X1 (продольная координата), Z1 (боковая координата), Y1 (высота), которые с первого выхода ИСДК 1 поступают на первый вход БППД 2 и на третий вход БФОК 4, и углы эволюций ЛА –  1 (курс),  1 (тангаж),  1 (крен), которые со второго выхода ИСДК 1 поступают на вход ДКЦ 3. ДКЦ 3 является, например, оптиколокационным или радиолокационным датчиком координат цели, который при локации наземной, воздушной, неподвижной или подвижной цели измеряет дальность Д1 и углы визирования цели  1,  1, которые пересчитываются через углы 1, 1, 1 в координаты цели относительно ЛА: в системе координат, аналогичной измерениям координат ИСДК 1. Например, при 1= 1= 0,  1= 0, Y1ц= 0  при этом погрешности измерений  где  – флюктуационные погрешности типа белого шума, 1 – систематическая погрешность. Координаты цели относительно ЛА X1ц, Y1ц, Z1ц с выхода ДКЦ 3 поступают на второй вход БППД 2 и на второй вход БФОК 4 и на третьи входы БЗ 6, БРП 9, БФПФ 7, БФП 5. БППД 2 обеспечивает прием по третьему входу с взаимодействующего ЛА, датчик координат цели которого лоцирует ту же цель, следующих данных – X2, Y2, Z2, X2ц, Y2ц, Z2ц, которые с первого выхода БППД 2 поступают на первый вход БФОК 4 и на вторые БЗ 6, БРП 9, БФПФ 7, БФП 5. Параметры X1, Y1, Z1, Y1ц, X1ц, Z1ц со второго выхода БППД 2 передаются для приема взаимодействующими ЛА.
В БФОК 4, выполненном на элементах алгебраического суммирования, формируются относительные координаты взаимодействующих ЛА на основе инерциально-спутниковых измерений: (здесь X0, Z0 – точные значения относительных координат, 1, 2 – систематические погрешности,  – флюктуационные погрешности типа белого шума), относительные координаты взаимодействующих ЛА на основе измерений датчиков координат цели:  (здесь  – флюктуационные погрешности типа белого шума, 2/ – систематическая погрешность) и разностные сигналы  где  – белый шум единичной интенсивности, Сигналы X1, Z1 с первого выхода БФОК 4 поступают на первый вход БЗ 6 и на четвертый вход БРП 9.
В БЗ 6, выполненном на элементах задержки, по поступившим сигналам формируются сигналы с задержкой на время  : которые с выхода БЗ 6 поступают на первый вход БРП 9, который по техническому исполнению является арифметическим устройством, выполняющим операции алгебраического суммирования, умножения, деления (см., например, книгу [2] Преснухина Л. Н. , Нестерова П. В. “Цифровые вычислительные машины”, Москва, Высшая школа, 1981 г., стр. 329). В БРП 9 осуществляются следующие операции: – формирование разностей X = X1–X2, Z = Z1–Z2  – формирование разностей X1ц= X1ц(t)-X1ц(t-), X2ц= X2ц(t)-X2ц(t-),Z1ц= Z1ц(t)-Z1ц(t-), Z2ц= Z2ц(t)-Z2ц(t-),– формирование определителя системы Oc= Z1цX2ц+X1цZ2ц,– формирование определителя 1O1= XX2ц+ZZ2ц,– формирование определителя 2O2= ZZ1ц–XX1ц,– формирование 1и, 2и  – формирование сигналов  – формирование сигналов   Сигналы 1и, 2и, 1и, 2и c первого выхода БРП 9 поступают на первый вход БОФ 8.
Сигналы C1, C2, C3, C4 со второго выхода БРП 9 поступают на первый вход БФПФ 7, являющегося арифметическим устройством ([2], стр. 329), в котором по поступившим сигналам на операциях суммирования, умножения и деления формируются параметрические функции:F12 = a02 + a12(Z1ц2 + Z2ц2) + b12(X1ц2 + X2ц2), F22 = a02 + a12(X1ц2 + X2ц2) + b12(Z1ц2 + Z2ц2), n1 = N1-2 = [2(F12 C42 + F22 C22],n2 = N2-2 = [2(F12 C32 + F22 C12],n3 = N3-2 = (F12 + N12 X1ц2 + N22 X2ц2)-1,n4 = N4-2 = (F22 + N12 Z1ц2 + N22 Z2ц2)-1,Сигналы параметрических функций n1, n2, n3, n4 с выхода БФПФ 7 поступают на второй вход БОФ 8, на первый вход которого поступили сигналы  (при i = 1 1= 1; при i = 2 2= 2, при i = 3 3= 1, при i = 4 4= 2 ).
В БОФ 8 (см. [3] книгу Э.Сейджа, Д. Мелса “Теория оценивания и ее применение в связи и управлении”, Москва, Связь, 1976, стр. 287-289) по каждому сигналу ni, iи выполняются операции:– интегрирования  nidt , i = 1; 2; 3; 4,– деления  ;– алгебраического суммирования  ;– умножения  ;– интегрирования  где  – сигналы оптимальных оценок систематических составляющих i на фоне шума  c дисперсией  .
Например, при n1 = 1 = const дисперсия погрешности  (здесь T0-1 – начальное значение дисперсии) со временем стремится к нулю, соответственно математическое ожидание откуда следует, что со временем  , т.е. оптимальная оценка стремится к действительному значению систематической погрешности.
Оптимальные оценки погрешностей  с первого выхода БОФ 8 поступают на первый вход БФП 5, оптимальные оценки погрешностей  со второго выхода БОФ 8 поступают на пятый вход БФОК 4.
В БФП 5 по поступившим сигналам на элементах умножения формируются поправки  которые с выхода БФП 5 поступают на четвертый вход БФОК 4, в котором формируются откорректированные сигналы: которые со второго выхода БФОК 4 выдаются потребителям (в систему индикации, в систему управления групповым полетом),   которые с третьего выхода БФОК 4 выдаются потребителям,  которые с четвертого выхода БФОК 4 выдаются потребителям (в систему индикации, в систему прицеливания, в систему управления ЛА),  которые с пятого выхода БФОК 4 выдаются потребителям. Все откорректированные составляющие координат значительно (на величину систематических составляющих) точнее измеренных величин, а формирование синтезированных откорректированных составляющих координат целеуказания  ,  при отсутствии локации цели на данном ЛА обеспечивает расширение функциональных возможностей комплекса, что свидетельствует о достижении технического результата.
Формула изобретения
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
