Комплексная навигационная система

 

Изобретение относится к области разработки навигационного оборудования самолетов и вертолетов, на которых в полете производится выставка инерциальной навигационной системы по курсу после ее повторного запуска. Технико-экономическим эффектом является выставка инерциальной навигационной системы по курсу в полете после ее повторного запуска по известным точным координатам летательного аппарата и визуально видимому наземному ориентиру. Технико-экономический эффект достигается за счет поиска летчиком видимого наземного ориентира, координаты которого известны и зафиксированы в блоке памяти 5, с выхода которого по команде с пульта управления 1 они заводятся на вход блока вычисления азимута ориентира 8, одновременно с этим при помощи оптико-локационной станции 4 определяется азимут ориентира, после чего с помощью информации об углах крена и тангажа от инерциальной навигационной системы 2 и высоте от радиовысотомера 6 определяется угол курса объекта, что позволяет выставить инерциальную навигационную систему по курсу в полете после ее повторного запуска. 5 ил.

Изобретение относится к области разработки навигационного оборудования самолетов и вертолетов (ЛА), на которых в полете производится выставка инерциальной навигационной системы по курсу после ее повторного запуска.

Известна комплексная навигационная система, в которой после отказа инерциальной навигационной системы (ИНС) в полете при повторном ее включении для выставки ИНС по курсу используется курс, выдаваемый датчиком магнитного курса (ДМК). Комплексная навигационная система (КНС) выбрана в качестве прототипа.

КНС прототип содержит инерциальную навигационную систему, пульт управления, радиотехническую систему дальней навигации, оптико-локационную станцию, радиовысотомер, причем выход пульта управления соединен с входом инерциальной навигационной системы.

КНС-прототип работает следующим образом.

В полете при отказе ИНС для ее повторного включения самолет выводит на горизонтальный участок полета и в прямолинейном равномерном полете на пульте управления летчик нажимает кнопку ПЗ (повторный запуск) и сигнал повторного запуска поступает на ИНС для ее включения. После повторного запуска ИНС работает в режиме курсовертикали: гироплатформа выдерживается в горизонте по сигналам от акселерометров гироплатформы, а по курсу по сигналам датчика магнитного курса с учетом магнитного склонения. Для этого в режиме повторного запуска летчик на пульте управления нажимает кнопку "МК" (магнитная коррекция) и с задатчика магнитного склонения (ЗМС) вводит ориентировочно известную величину магнитного склонения ΔM. При этом в ИНС поступает магнитный курс Ψ_м от датчика магнитного курса, магнитное склонение ΔM от ЗМС и гироплатформа ИНС выставляется по курсу в соответствии с зависимостью Ψ_ми= Ψ_м+ΔM, где Ψ_ми - истинный магнитный курс.

Однако в местах магнитных аномалий, когда величина Ψ_м, выдаваемого ДМК, достигает погрешностей десятков градусов, в случае отказа ДМК, на полюсах и в местах полета, когда магнитное склонение неизвестно или известно достаточно грубо, производить выставку ИНС по курсу в полете после ее повторного запуска от датчика магнитного курса не представляется возможным.

Технико-экономическим эффектом, достигаемым при использовании изобретения, является выставка ИНС по курсу в полете после ее повторного запуска по известным точным координатам ЛА и визуально видимому наземному ориентиру.

Декларируемый технико-экономический эффект достигается тем, что в комплекснмую навигационную систему, содержащую инерциальную навигационную систему, пульт управления, радиотехническую систему дальней навигации, оптико-локационную станцию, радиовысотомер, причем первый выход пульта управления соединен с первым входом инерциальной навигационной системы, введены блок памяти, блок преобразования координат, блок вычисления азимута ориентира, блок вычисления курсового угла, коммутирующий элемент, первый сумматор, причем второй выход пульта управления через блок памяти соединен с первым входом блока вычисления азимута ориентира, третий выход пульта управления через оптико-локационную станцию соединен с первым входом блока вычисления курсового угла, выход радиотехнической системы дальний навигации соединен с первым входом блока преобразования координат и с вторым входом блока вычисления азимута ориентира, выход радиовысотомера соединен со вторым входом блока преобразования координат и со вторым входом блока вычисления курсового угла, выход инерциальной навигационной системы соединен с третьим входом блока вычисления курсового угла, первый и второй выходы блока вычисления курсового угла соединены соответственно с первым и вторым входами коммутирующего элемента, первый, второй и третий выходы блока преобразования координат соединены соответственно с третьим, четвертым и пятым входами блока вычисления азимута, выход блока вычисления азимута ориентира соединен с третьим входом коммутирующего элемента, первый и второй выходы коммутирующего элемента соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, выход которого соединен со вторым входом инерциальной навигационной системы.

На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема предлагаемой КНС; на фиг. 2 представлена блок-схема блока преобразования координат (БПК); на фиг. 3 - блок-схема блока вычисления азимута ориентира (БВАО); на фиг. 4 - блок-схема блока вычисления курсового угла (БВКУ); на фиг. 5а - блок-схема коммутирующего элемента; на фиг. 5б - системы координат (географическая, горизонтальная, связанная с ЛА, связанная с лучом визирования ориентира); на фиг. 5в - схема соотношения систем координат.

Комплексная навигационная система (фиг. 1) содержит: пульт управления (ПУ) 1; инерциальную навигационную систему (ИНС) 2; радиотехническую систему дальней навигации (РСДН) 3; оптико-локационную станцию (ОЛС) 4; блок памяти (БП) 5; радиовысотомер (РВ) 6; блок преобразования координат (БПК) 7; блок вычисления азимута ориентира (БВАО) 8; блок вычисления курсового угла (БВКУ) 9; коммутирующий элемент (КЭ) 10; сумматор (СУМ.1) 11. Выходом КНС является выход сумматора - вычисленный курс для выставки гироплатформы ИНС по курсу после ее повторного запуска в полете.

Блоки БПК, БВАО, БВКУ и КЭ выполнены следующим образом.

На фиг. 2 приведена блок схема блока преобразования координат (БПК) - блока 7. На фигуре обозначено: первый, второй косинусные преобразователи (сos1, соs2) - блоки 12, 13; первый, второй синусные преобразователи (sin1, sin2) - блоки 14, 15; первый, второй, третий, четвертый блоки умножения (БУ-1, БУ-2, БУ-3, БУ-4) - блоки 16, 20, 21, 22; первый, второй блоки преобразований (БП-1, БП-2) - блоки 17, 19; второй сумматор (СУМ.2) - блок 18. Выходы второго, третьего и четвертого блоков умножений являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока БПК.

В комплексной навигационной системе первый вход в блок преобразования координат фиг. 2 соединен в блоке через первый косинусный преобразователь с первыми входами второго и третьего блоков умножений, через второй косинусный преобразователь со вторым входом второго блока умножения, через первый синусный преобразователь с первым входом четвертого блока умножения и с первым и со вторым входами первого блока умножения, через второй синусный преобразователь со вторым входом третьего блока умножения, второй вход в блок преобразования координат соединен в блоке с первым входом второго сумматора и со вторым входом второго блока преобразований, выход первого блока умножения через первый блок преобразований соединен со вторым входом второго сумматора и с первым входом второго блока преобразований, выход второго сумматора соединен с третьими выходами второго и третьего блоков умножений, выход второго блока преобразований соединен со вторым входом четвертого блока умножений, выходы второго, третьего и четвертого блоков умножений подаются соответственно на первый, второй и третий выходы блока преобразований координат.

Блок БПК работает следующим образом.

С первого входа в БПК на синусные и косинусные преобразователи поступают текущие координаты ϕ и λ от РСДН. При этом на cos1 и cos1 поступает текущая широта ϕ, а на cos2 и sin2 - текущая долгота λ (указанные преобразователи идентифицируют параметры ϕ и λ по адресам соответствующих слов по ГОСТ 18977-73 и РТМ 1495-75).

Со второго входа в БПК на первый вход СУМ.2 и на второй вход блока 19 поступает геометрическая высота Hr от радиовысотомера. В блоках 12 и 14 текущая широта преобразуется соответственно в величины cosϕ и sinϕ, а в блоках 13 и 15 текущая долгота λ преобразуется соответственно в величины cosλ и sinλ. На первый и второй входы блока 16 поступает величина sinϕ в блоке 16 производится расчет величины sin²ϕ, которая поступает на вход блока 17, где вычисляется соотношение Величина a_ζ с выхода блока 17 поступает на второй вход СУМ.2, в котором производится вычисление (a_ζ+H_г) и на первый вход блока 19, в котором вычисляется соотношение [a_ζ(1-l²)+H_г]. Величина (a_ζ+H_г) с выхода СУМ.2 поступает на третьи входы блоков 20 и 21, а величина [a_ζ(1-l²)+H_г] с выхода блока 19 поступает на второй вход блока 22. На первый и второй входы блока 20 поступают соответственно величины cosϕ и cosλ и в блоке 20 определяется величина: X = (a_ζ+H_г)cosϕ·cosλ. На первый и второй входы блока 21 поступает величины cosϕ и sinλ и в блоке 21 определяется величина y = (a_ζ+H_г)·cosϕ·sinλ.
На первый вход блока 22 поступает величина sinϕ и в блоке 22 определяется величина: Z = [a_ζ(1-l²)+H_г]·sinϕ.
Выходы блоков 20, 21, 22 поступают соответственно на первый второй и третий выходы блока БПК.

На фиг. 3 приведена блок схема блока вычисления азимута ориентира (БВАО) - блока 8. На фигуре обозначено: третий, четвертый косинусные преобразователи (cos3, cos4) - блоки 23, 24; третий, четвертый синусные преобразователи (sin3, sin4) - блоки 25, 26; третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, сумматоры (СУМ.3, СУМ.4, СУМ.5, СУМ.6, СУМ.7, СУМ.8) - блоки 27, 28, 29, 36, 35, 37; пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый блоки умножений (БУ-5, БУ-6, БУ-7, БУ-8, БУ-9) - блоки 30, 31, 32, 33, 34; первый делитель (ДЛ-1) - блок 38; арктангенсный преобразователь (Arctg) - блок 39. Выход блока 39 является выходом блока БВАО.

В комплексной навигационной системе третий выход в блок вычисления азимута ориентира фиг.3 соединен в блоке со вторым входом третьего сумматора, четвертый вход в блок вычисления азимута ориентира соединен в блоке со вторым входом четвертого сумматора, пятый вход в блок вычисления азимута ориентира соединен в блоке со вторым входом пятого сумматора, первый вход в блок вычисления азимута ориентира соединен в блоке с первыми входами третьего, четвертого и пятого сумматоров, второй вход в блок вычисления азимута ориентира соединен в блоке через третий косинусный преобразователь с первым входом седьмого блока умножения, через четвертый косинусный преобразователь с первым входом пятого блока умножения и со вторым входом восьмого блока умножения, через третий синусный преобразователь с третьим входом пятого блока умножения и с первым входом шестого блока умножения, через четвертый синусный преобразователь со вторыми входами шестого и девятого блоков умножений, выход третьего сумматора соединен со вторым входом пятого и с первым входом девятого блоков умножений, выход четвертого сумматора соединен с третьим входом шестого и с первым входом восьмого блоков умножений, выход пятого сумматора соединен со вторым входом седьмого блока умножений, выходы пятого и шестого блоков умножений соединены соответственно с первым и со вторым входами седьмого сумматора, выходы седьмого сумматора и седьмого блока умножений соединены соответственно с первым и со вторым входами восьмого сумматора, выходы восьмого и девятого блоков умножений соединены соответственно с первым и со вторым входами шестого сумматора, выходы восьмого и шестого сумматоров соединены соответственно с первым и со вторым входами первого делителя, выход первого делителя через арктангенсный преобразователь подается на выход блока вычисления азимута ориентира.

Блок БВАО работает следующим образом.

С третьего, четвертого, пятого входов в блок БВАО на вторые входы и с первого входа в блок БВАО на первые входы блоков СУМ.3, СУМ.4, СУМ.5 поступают соответственно координаты X, Y, Z из блока БПК и координаты X₀, Y₀, Z₀ из блока БП.

В сумматорах СУМ. 3, СУМ.4, СУМ.5 вычисляются разности (X-X_o), (Y-Y_o), (Z-Z_o).

С второго входа в блок БВАО в блоки cos3, sin3 поступает широта ϕ от РСДН, а в блоки cos 4, sin 4 - долгота λ от РСДН.

Текущая широта ϕ в блоках 23 и 25 преобразуются в величины cosϕ и sin ϕ, а текущая долгота λ в блоках 24 и 26 преобразуются в величины cosλ и sinλ.

С выхода блока 27 на второй вход блока 30 и на первый вход блока 34 поступает величина (X-X_o). В блоке 30, на первый и третий входы которого поступают соответственно значения cosλ и sinϕ, производится перемножение трех величин; (X-X_o)·cosλ·sinϕ, а в блоке 34, на второй ВХОД которого поступает значение sinλ, производится умножение двух величин: (X-X_o)·sinλ. С выхода блока 28 на третий вход блока 31 и на первый вход блока 33 поступает величина (Y-Y_o). В блоке 31, на первый и второй входы которого поступает соответственно значения sinϕ и sinλ, производится перемножение трех величин (Y-Y_o)·sinϕ·sinλ, а в блоке 33, на второй вход которого поступает значение cosλ, производится умножение: (Y-Y_o)·cosλ. В блоке 32, на первый вход которого поступает значение cosϕ, а на второй вход с выхода блока 29 значение (Z-Z_o), производится умножение: Вычисленные в блоках 30 и 31 величины поступают в сумматор СУМ.7, где производится их сложение: (X-X_o)·cosλ·sinϕ+(Y-Y_o)·sinϕ·sinλ.
На первый вход СУМ.8 поступает величина (X-X_o)·cosλ·sinϕ+(Y-Y_o)·sinϕ·sinλ, а на второй вход с выхода блока 32 величина (Z-Z_o)·cosϕ и в сумматоре СУМ.8 вычисляется сумма (алгебраическая): (X-X_o)·cosλ·sinϕ+(Y-Y_o)·sinϕ·sinλ-(Z-Z_o)·cosϕ.
В сумматоре СУМ.6, на первый вход которого поступает значение (Y-Y_o)·cosλ с выхода блока 33, а на второй вход -значение (X-X_o)·sinλ с выхода блока 34, вычисляется разность: (X-X_o)·sinλ-(Y-Y_o)·cosλ. В блоке 38, на первый вход которого поступает значение, вычисленное в блоке 37, а на второй вход - значение, вычисленное в блоке 36, определяется отношение:

которое поступает в блок 39. В блоке 39 определяется арктангенс этого отношения, который равен значению азимута ориентира A_ор. Выход блока 39, вычисленное значение A_ор, является выходом блока БВАО.

На фиг. 4 представлена блок схема блока вычисления курсового угла (БВКУ) - блок 9. На фигуре обозначено: пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый косинусные преобразователи (cos 5, cos 6, cos 7, cos 8, cos 9) - блоки 40, 41, 44, 45, 52; пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый синусные преобразователи (sin 5, sin 6, sin 7, sin 8, sin 9) - блоки 42, 43, 46, 47, 53; десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый блоки умножений (БУ-10, БУ-11, БУ-12, БУ-13) - блоки 48, 49, 50, 57; девятый, десятый и одиннадцатый сумматоры (СУМ.9, СУМ.10, СУМ.11) - блоки 55, 56, 51; второй и третий делители (ДЛ-2, ДЛ-3) - блоки 54, 59; пороговое устройство (ПОР) - блок 58; арккосинусный преобразователь (Arccos) - блок 60.

Выходы блоков 58 и 60 являются соответственно первым и вторым выходами блока БВКУ.

В комплексной навигационной системе второй вход в блок вычисления курсового угла фиг. 4 соединен в блоке со вторым входом второго делителя, третий вход в блок вычисления курсового угла соединен в блоке со вторым входом одиннадцатого сумматора, через пятый косинусный преобразователь с первым входом десятого блока умножения, через шестой косинусный преобразователь с первым входом одиннадцатого блока умножения, через пятый синусный преобразователь со вторым входом двенадцатого блока умножения, через шестой синусный преобразователь со вторым входом десятого и с первым входом двенадцатого блоков умножений, первый вход в блок вычисления курсового угла соединен в блоке с первым входом одиннадцатого сумматора, через седьмой косинусный преобразователь со вторым входом одиннадцатого блока умножения, через восьмой косинусный преобразователь с третьими входами одиннадцатого и двенадцатого блоков умножений, через седьмой синусный преобразователь с четвертым входом двенадцатого блока умножения, через восьмой синусный преобразователь с третьим входом десятого блока умножения, выходы десятого и одиннадцатого блоков умножений соединены соответственно с первым и со вторым входами девятого сумматора, выходы девятого сумматора и двенадцатого блока умножения соединены соответственно с первым и со вторым входами десятого сумматора, выход десятого сумматора соединен с первым входом третьего делителя, выход одиннадцатого сумматора соединен через девятый синусный преобразователь с первым входом второго делителя, через девятый косинусный преобразователь с первым входом тринадцатого блока умножения и со вторым входом третьего делителя, выход второго делителя соединен со вторым входом тринадцатого блока умножения, выход третьего делителя через арккосинусный преобразователь подается на второй выход блока вычисления курсового угла, выход тринадцатого блока умножения через пороговое устройство подается на первый выход блока вычисления курсового угла.

Блок БВКУ работает следующим образом.

С второго входа блока БВКУ на второй вход блока 54 поступает геометрическая высота от радиовысотомера Hr.

С третьего входа в блок БВКУ в блоки cos 5, sin 5 поступает текущее значение угла крена с ИНС, а в блоки cos 6, sin 6 и на второй вход блока 51 поступает текущее значение угла тангажа с ИНС. С первого входа БВКУ в блоки cos 7, sin 7 поступает текущее значение угла ϕ_y от ОЛС, а в блоки cos 8, sin 8 и на первый вход блока 51 поступает текущее значение угла ϕ_z от ОЛС. Углы крена γ и тангажа υ в блоках 40, 41, 42 и 43 преобразуются соответственно в величины: cosγ, cosυ, sinγ, sinυ, а углы ϕ_y и ϕ_z в блоках 44, 45, 46, 47 преобразуются соответственно в величины: cosϕ_y, cosϕ_z, sinϕ_y и sinϕ_z. В блоке 48, на первый, второй и третий входы которого поступают соответственно значения cosγ, sinυ и sinϕ_z, производится перемножение этих значений: cosγ·sinυ·sinϕ_z.
В блоке 49, на первый, второй и третий входы которого поступают соответственно значения cosυ, cosϕ_y, cosϕ_z, производится перемножение: cosυ·cosϕ_y·cosϕ_z. В блоке 50, на первый, второй, третий и четвертый входы которого поступают соответственно значения: sinυ, sinγ, cosϕ_z и sinϕ_y, производится перемножение: sinυ·sinγ·cosϕ_z·sinϕ_y. В сумматоре СУМ.9, на первый и второй входы которого поступают соответственно значения cosγ·sinυ·sinϕ_z и cosυ·cosϕ_y·cosϕ_z, определяется разность: cosυ·cosϕ_y·cosϕ_z-cosγ·sinυ·sinϕ_z, а в сумматоре СУМ.10, на первый и второй входы которого поступают соответственно значения с выхода блоков СУМ.9 и 50, определяется сумма (алгебраическая)
,
которая поступает на первый вход блока 59.

В сумматоре СУМ.11, на первый и второй входы которого поступают значения углов ϕ_z и υ, производится сложение (υ+ϕ_z). Величина (υ+ϕ_z) поступает далее в блоки cos 9 и sin 9, где преобразуется соответственно в величины cos(υ+ϕ_z) и sin(υ+ϕ_z). Величина cos(υ+ϕ_z) поступает на первый вход блока 57 и на второй вход блока 59. В блоке 59 вычисляется отношение которое поступает в блок 60. В блоке 60 определяется арккосинус этого отношения, который равен расчетному значению курсового угла ϕ^*_y. Выход блока 60 поступает на второй выход блока БВКУ.

Значение sin(υ+ϕ_z) поступает на первый вход блока 54, в котором вычисляется наклонная линейная дальность от ЛА до ориентира (см. фиг. 5в) по формуле

В блоке 57, на второй вход которого с выхода блока 54 поступает значение Д_л, производится расчет проекции Д_л на горизонтальную плоскость (см. фиг. 5в) по формуле:

Значение Д^г_л поступает в пороговое устройство, в котором проверяется следующее условие
Д^г_л ≥ 6 км.
При выполнении этого условия формируется разовая команда "Соответствие по дальности" уровнем +27 B, которая с выхода порогового устройства поступает на первый выход блока БВКУ.

На фиг. 5а представлена блок схема коммутирующего элемента (КЭ) - блока 10. На фигуре обозначено: К1 - реле; А, Б - обмотки реле, 1, 2 - первая группа нормально-разомкнутых контактов реле К1; 3, 4 - вторая группа нормально-разомкнутых контактов реле К1. Контакты 2 и 4 соединены соответственно с первым и со вторым выходами КЭ.

В комплексной навигационной системе первый вход в коммутирующий элемент фиг. 5а соединен в коммутирующем элементе с обмоткой реле, третий и второй входы в коммутирующий элемент соединены в коммутирующем элементе соответственно с первым и с третьим нормально-разомкнутыми контактами реле, второй и четвертый контакты реле соединены соответственно с первым и со вторым выходами коммутирующего элемента.

Блок КЭ работает следующим образом.

С третьего входа в КЭ на нормально-разомкнутый контакт 1 реле К1 поступает значение A_ор из блока БВАО, со второго входа в КЭ на нормально-разомкнутый контакт 3 со второго выхода блока БВКУ поступает значение ϕ^*_y. С первого входа в КЭ на обмотку "А" реле К1 с первого выхода блока БВКУ поступает разовая команда "Соответствие по дальности" уровнем +27 B, при этом на обмотку "Б" реле К1 постоянно подается корпус (-27 B). По этой разовой команде срабатывает реле К1, замыкаются его контакты 1-2 и 3-4 и значения A_ор и ϕ^*_y поступают соответственно с первого и со второго выходов КЭ на первый и на второй входы первого сумматора СУМ.1. При отсутствии разовой команды на первом входе в КЭ, реле К1 обесточено, его контакты 1-2 и 3-4 разомкнуты и значения A_ор и ϕ^*_y не поступают на выходы 1 и 2 КЭ.

Устройство работает следующим образом.

В полете при отказе ИНС летчик выводит ЛА на горизонтальный участок полета и в прямолинейном равномерном полете с пульта управления нажатием кнопки "ПЗ" включает ИНС в режиме повторного запуска.

Для выставки ИНС по курсу после ПЗ летчик осуществляет поиск видимого наземного ориентира, координаты которого известны и хранятся в блоке памяти, при этом каждому ориентиру присвоен свой номер. В тот момент, когда i-ый наземный ориентир виден с борта ЛА, летчик проводит следующие операции:
1. Набирает на ПУ номер i-го видимого наземного ориентира (идентифицированного им, например, по карте над пролетаемой местностью), нажимает на ПУ кнопку "ВВОД" и команда "Номер i-го ориентира" со второго выхода ПУ поступает на вход блока памяти БП. По этой команде с выхода БП на первый вход блока БВАО поступают координаты этого ориентира в прямоугольной системе координат X_o, Y_o, Z_o.

2. Наводит оптический прицел на видимый наземный ориентир и при совмещении перекрестия оптического прицела с ориентиром нажимает на ПУ кнопку "ВИЗ. КОРР." (визуальная коррекция).

Сигнал ВИЗ. КОРР. с третьего выхода ПУ поступает на вход оптико-локационной станции (ОЛС). ОЛС по этому сигналу по кодовой линии связи (см. РТМ 1495-75 и ГОСТ 18977-73) выдает курсовой угол ориентира ϕ_y (угол между продольной осью самолета OX_с и проекцией луча визирования OX_л ориентира на плоскость X_сOZ_с самолетной системы координат см. фиг. 5б) и угол места ориентира ϕ_z (угол между проекцией луча визирования ориентира на плоскость X_сOZ_с и лучом визирования ориентира), поступающие на первый вход блока вычисления курсового угла БВКУ.

Радиотехническая система дальней навигации РСДН выдает по кодовой линии связи параметры ϕ,λ. Координаты ϕ,λ с выхода РСДН поступают на первый вход блока БПК и на второй вход блока БВАО. С выхода радиовысотомера РВ на второй вход блока БПК и на второй вход блока БВКУ поступает геометрическая высота (H_г) ЛА. В блоке БПК производится пересчет географических координат ϕ,λ от РСДН в прямоугольные координаты X, Y, Z по следующим зависимостям


где
a - большая полуось референц-эллипсоида Красовского (a = 6378245 м);
l² - квадрат первого эксцентриситета (l² = 0,006692).

Рассчитанные в БПК по формуле (1) координаты X, Y, Z с первого, второго и третьего выходов блока БПК поступает соответственно на третий, четвертый и пятый входы блока БВАО, где с учетом координат наземного ориентира X_o, Y_o, Z_o, географических координат ϕ,λ от РСДН производится расчет азимута ориентира A_ор (угла между географическим меридианом в точке полета и проекцией луча визирования OX_л на ориентир на горизонтальную плоскость) по следующей зависимости

Вычисленное значение A_ор с выхода блока БВАО поступает на третий вход коммутирующего элемента КЭ.

В блоке вычисления курсового угла БВКУ по значениям углов крена и тангажа ЛА (γ и υ), поступающих с выхода ИНС на третий вход БВКУ, по значениям углов визирования ориентира (ϕ_y и ϕ_z), поступающих с выхода ОЛС на первый вход БВКУ и по значению геометрической высоты (H_r) ЛА, поступающей от радиовысотомера на второй вход БВКУ, вычисляются: курсовой угол ориентира ϕ^*_y в горизонтальной плоскости (угол между проекцией продольной оси самолета на плоскость горизонта OX_г и проекцией луча визирования OX_л на плоскость горизонта см. фиг. 5в) и проекция линейной дальности от ЛА до ориентира на плоскость горизонта Д^г_л (см. фиг. 5в) по формулам (4), (5)


Величина ϕ^*_y, вычисленная по формуле (4) со второго выхода блока БВКУ, поступает на второй вход коммутирующего элемента КЭ.

В блоке БВКУ вычисленное по формуле (5) значение Д^г_л проверяется на соответствие допуску
Д^г_л ≥ 6 км. (6)
Если условие (6) не выполняется (т.е. Д^г_л < 6 км ), то значения A_ор и ϕ^*_y поступают на нормально разомкнутые контакты КЭ и при отсутствии управляющей команды на первом входе КЭ значения A_ор и ϕ^*_y/ на первый сумматор не поступают.

При выполнении условия (6) в БВКУ формируется разовая команда "Соответствие по дальности" уровнем +27 B, которая с первого выхода БВКУ поступает на первый вход КЭ.

По этой команде срабатывает реле КЭ, замыкаются его нормально-разомкнутые контакты и значения A_ор с первого выхода КЭ и ϕ^*_y со второго выхода КЭ поступают соответственно на первый и на второй входы сумматора СУМ.1.

В первом сумматоре производится вычисление истинного курса ЛА по формуле
Ψ_и= A_ор+ϕ^*_y. (7)
Вычисленное в первом сумматоре СУМ.1 по формуле (7) значение истинного курса ЛА с выхода СУМ.1 поступает на второй вход ИНС для выставки ее по курсу.

Погрешность определения курса ΔΨ_и будет определяться погрешностью вычисления азимута ориентира ΔA_ор, поскольку погрешность определения курсового угла Δϕ^*_y на порядок меньше величины ΔA_ор. Величина Δϕ^*_y будет определяться погрешностью определения углов ϕ_y и ϕ_z системой ОЛС (≈ 10 угл.мин) и погрешностью определения углов γ и υ, выдаваемых ИНС в режиме повторного запуска (≈ 30 угл. мин), и при разложении ϕ^*_y в ряд Тейлора по параметрам Δϕ_y, Δϕ_z, Δγ и Δυ в первом приближении величина Δϕ^*_y будет составлять 0,2^o-0,3^o.

Погрешность вычисления азимута ориентира ΔA_ор будет определяться зависимостью:

где
ΔS_E и ΔS_N - погрешности определения географических координат РСДН,
Д^г_л - вычисляется в блоке БВКУ и для определения истинного курса ЛА по формуле (7) выбрана из условия Д^г_л ≥ 6 км.

РСДН в режимах МАРС и ИФРНС определяет координаты с погрешностью ≈ 300 м.

Тогда при условии, что ΔS_N≈ 300 м, ΔS_E≈ 300 м и Д^г_л = 6 км

а погрешность определения курса Ψ_и по формуле (7) будет составлять с учетом ΔA_op≈ 2,8° и Δϕ^*_y ≈ 0,2°-0,3° величину порядка 3^o, что позволяет в рабочем режиме после повторного запуска с достаточной степенью точности выставить ИНС в полете по курсу.

На фиг. 5б представлены системы координат (СК).

На фигуре обозначено:
ONEH - географическая СК,
OX_гY_гZ_г - горизонтальная СК,
OX_сY_сZ_с - СК связанная с ЛА,
OX_лY_лZ_л - СК связанная с лучом визирования на ориентир,
Ψ_н,γ,υ - углы курса, крена, тангажа ЛА,
ϕ_y, ϕ_z - курсовой угол и угол места визуально-видимого наземного ориентира,
т. О - центр масс ЛА,
т. А - наземный ориентир.

На фиг. 5в представлена схема соотношений систем координат.

На фигуре обозначено:
Д_л - линейная дальность между ЛА и наземным ориентиром,
H_г - геометрическая высота ЛА,
Д^г_л - проекция линейной дальности на плоскость горизонта,
Д^г_x - проекция линейной дальности на ось OX горизонтальной СК,
ϕ^*_y - курсовой угол ориентира в горизонтальной плоскости,
OX_л - ось связанная с лучом визирования ориентира.

Формула изобретения

Комплексная навигационная система, содержащая инерциальную навигационную систему, пульт управления, радиотехническую систему дальней навигации, оптико-локационную станцию, радиовысотомер, причем первый выход пульта управления соединен с первым входом инерциальной навигационной системы, отличающаяся тем, что в нее введены блок памяти, блок преобразования координат, блок вычисления азимута ориентира, блок вычисления курсового угла, коммутирующий элемент, первый сумматор, причем второй выход пульта управления через блок памяти соединен с первым входом блока вычисления азимута ориентира, третий выход пульта управления через оптико-локационную станцию соединен с первым входом блока вычисления курсового угла, выход радиотехнической системы дальней навигации соединен с первым входом блока преобразования координат и с вторым входом блока вычисления азимута ориентира, выход радиовысотомера соединен с вторым входом блока преобразования координат и с вторым входом блока вычисления курсового угла, выход инерциальной навигационной системы соединен с третьим входом блока вычисления курсового угла, первый и второй выходы блока вычисления курсового угла соединены соответственно с первым и вторым входами коммутирующего элемента, первый, второй и третий выходы блока преобразования координат соединены соответственно с третьим, четвертым и пятым входами блока вычисления азимута ориентира, выход блока вычисления азимута ориентира соединен с третьим входом коммутирующего элемента, первый и второй выходы коммутирующего элемента соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, выход которого соединен с вторым входом инерциальной навигационной системы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5