Комплекс информационного обеспечения группового взаимодействия летательных аппаратов

 

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, Y= 0


при этом погрешности измерений
где - флюктуационные погрешности типа белого шума,
1 - систематическая погрешность. Координаты цели относительно ЛА X, Y, Z 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, X, Y, Z, 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, Y, X, Z 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
X= X(t)-X(t-), X= X(t)-X(t-),
Z= Z(t)-Z(t-), Z= Z(t)-Z(t-),
- формирование определителя системы
Oc= ZX+XZ,
- формирование определителя 1
O1= XX+ZZ,
- формирование определителя 2
O2= ZZ-XX,
- формирование ,


- формирование сигналов

- формирование сигналов


Сигналы , , , 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(Z2 + Z2) + b12(X2 + X2),
F22 = a02 + a12(X2 + X2) + b12(Z2 + Z2),
n1 = N1-2 = [2(F12 C42 + F22 C22],
n2 = N2-2 = [2(F12 C32 + F22 C12],
n3 = N3-2 = (F12 + N12 X2 + N22 X2)-1,
n4 = N4-2 = (F22 + N12 Z2 + N22 Z2)-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, 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

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, отличающийся тем, что в него 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 предназначен для подачи сигналов на первый вход блока задержки и четвертый вход блока разделения погрешностей, 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 вторым и третьим входами блока формирования поправок, блока разделения погрешностей, блока задержки, первым выходом блока приема и передачи данных, выходом датчика координат цели, причем второй выход блока оптимальной фильтрации подключен к пятому входу блока формирования относительных координат.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к авиационной технике, в частности, пилотажно-навигационным комплексам, и предназначено для установки на летательные аппараты (ЛА)

Изобретение относится к области авиации, в частности к способу управления воздушным движением

Изобретение относится к способам и средствам навигации и может быть использовано в береговых оптических маяках

Изобретение относится к навигационным системам, а именно к инерциально-спутниковым навигационным системам (ИСНС)

Изобретение относится к авиационному приборостроению, в частности к информационным средствам навигации, прицеливания и пилотирования летательных аппаратов

Изобретение относится к авиационному приборостроению, в частности к бортовым комплексным системам, обеспечивающим боевое применение средств противодействия и поражения

Изобретение относится к авиастроению, в частности к комплексам бортового оборудования вертолетов, обеспечивающих боевое применение на основе целераспределения и целеуказания между взаимодействующими в группе ударными и разведывательными вертолетами при выполнении координированных фронтовых операций

Изобретение относится к бортовому оборудованию самолетов, обеспечивающему применение средств поражения, в частности по наземным запрограммированным неподвижным целям

Изобретение относится к авиационному приборостроению и может быть использовано в составе бортового оборудования летательных аппаратов, обеспечивающего их навигацию, управление и наведение

Изобретение относится к авиационному приборостроению и может быть использовано в составе бортового самолетного оборудования, обеспечивающего выполнение задач навигации и целеуказания

Изобретение относится к авиационному приборостроению и может быть использовано в составе бортового оборудования летательных аппаратов, обеспечивающего их управление и наведение

Изобретение относится к авиационному приборостроению и может быть использовано в составе бортового оборудования летательных аппаратов для решения задач наведения, прицеливания и применения боевых средств

Изобретение относится к области навигации и может быть использовано в навигационных комплексах летательных аппаратов, преимущественно многоцелевых истребителей
Наверх