70. Задачи и методы навигации. Способы счисления пути.

Задачи и методы навигации

Задачей авиационной навигации является определение координат местоположения самолета, с целью его вывода в заданное время в заданную точку пространства.

Приборы и системы, обеспечивающие решение данной задачи называют навигационными.

Линию движения самолета в пространстве называют траекторией, а проекцию траектории на поверхность Земли - маршрутом полета.

В настоящее время задачи навигации решают позиционным методом, методом счисления пути и обзорно-сравнительным методом.

Позиционный метод состоит в определении координат местоположения самолета из геометрических соотношений по измеренным расстояниям и углам взаимного расположения самолета и известных точек (ориентиров, радиомаяков, светил). На этом методе основаны способы астрономической, радиотехнической навигации и визуальная ориентировка.

Счисление пути заключается в вычислении траектории движения самолета по измерениям величины и направления его скорости и координатам начальной точки движения.

Для измерения скорости движения самолета могут использоваться измерители воздушной скорости, доплеровские измерители скорости и инерциальные навигационные системы.

Направление движения самолета определяется с помощью курсовых приборов.

В зависимости от типа применяемых измерителей различают курсо -воздушные, курсо-доплеровские и инерциальные методы счисления пути.

Обзорно-сравнительный метод основан на наблюдении (визуальном или с помощью технических средств) земной поверхности и сравнении ее изображения с картой или системой ориентиров, заложенных в памяти бортовой ЭВМ.

К этим методам относится визуальная, радиолокационная и телевизионная ориентировка и так называемая корреляционно-экстремальная навигация.

Навигационные системы современных самолетов являются комплексными, т.е. они состоят из ряда взаимосвязанных подсистем, реализующих различные методы навигации.

Вывод: главной задачей навигации является постоянное знание местоположение ЛА и ведение счисление пути для решения вопроса возможности и условий выполнения поставленной задачи перед экипажем ЛА.

Методы счисления пути

Системы счисления пути

Счисление пути не обеспечивает высокой точности, тем не менее, этот метод имеет фундаментальное значение для навигации.

В общем случае алгоритм счисления координат описывается соотношениями:

t

X= Xo + Wxdt

to

t

Y= Yo + Wydt

to

, где X и Y – счисленные координаты,

Xo, Yo – координаты начального местоположения самолёта,

Wx, Wy – составляющие путевой скорости самолёта.

Курсо-воздушное счисление координат

Данный метод навигации основан на измерении воздушной скорости V и курса самолёта. Для счисления координат получаемую информацию необходимо преобразовать в путевую скорость.

Путевая скорость W является суммой горизонтальных составляющих воздушной скорости Vг и скорости ветра U, образующих так называемый навигационный треугольник скоростей, т.е.

W=Vг+U

При реализации данного метода навигации обычно углами атаки и скольжения пренебрегают и считают, что воздуш­ная скорость совпадает с продольной осью самолета, поэто­му ее горизонтальная составляющая будет равна

Vг=V cos ,

где  - угол тантажа.

Тогда проекции Vг на оси Х и Y будут равны

Vx = V cos cos,

Vy = V cos sin

Проекции путевой скорости будут равны:

Wx = V cos cos + Ucos,

Wy = V cos sin + Usin,

где  - направление ветра.

По данным значениям путевой скорости и алгоритмам счисле­ния можно определить прямоуголь­ные, географические или геодезические координаты самолета.

Наиболее существенным недостатком курсо-воздушного метода навигации являются большие погрешности из-за неточ­ности данных о ветре, который может изменяться на маршруте в зависимости от местоположения, а также по высоте полета и по времени. В некоторых системах предусматривают учет ветра по данным метеослужбы или по данным его измерений на борту самолета.

В современных навигационных системах этот метод является резервным, поэтому его часто вообще не учи­тывают. Иногда пренебрегают и наклоном вектора скорости, считая Vг=V.

Курсо-доплеровское счисление пути

Датчиками первичной информации в навигационных системах, реализующих данный метод навигации, являются доплеровские измерители скорости и сноса (ДИСС), а также приборы или системы, измеряющие курс самолета.

Доплеровские измерители определяют величину путевой скорости самолета W и угол сноса βсн -отклонение путевой скорости от горизонтальной проекции продольной оси самолета.

Рис.2. Проекции путевой скорости на оси системы координат

В соответствии с рис.2 проекции путевой скорос­ти на оси прямоугольной системы координат равны:

Wx = W cos(+βсн),

Wy = W sin(+βсн)

Используя эти значения путевой скорости в алгоритме счисления можно определять пря­моугольные, географические или геодезические координаты самолета.

Преимущество курсо-доплеровского метода навигации по сравнению с курсо-воздушным заключается в отсутствии учёта ветра.

Кроме того доплеровские измерители имеют гораздо меньшие погрешности определения путевой скорости, чем аэрометри­ческие приборы и системы. Однако применение ДИСС демаски­рует самолет. Следует также отметить, что ДИСС устойчиво работает не на всех режимах полета. При больших углах крена и тангажа, а также при полетах над гладкими водными поверхностями погрешности ДИСС сильно возрастают.

Инерциальные навигационные системы

Инерциальный метод навигации состоит в определении скорости самолета для алгоритмов счисления пути, с по­мощью вычислений, которые производятся над сигналами асклерометров, установленных на самолете и определенным образом ориентированных в пространстве. Навигационные системы, реализующие данный метод навигации, называют инерциальными.

Инерциальные навигационные системы (ИНС) являются полностью автономными, т.е. для своего функционирования они не требуют оборудования,установленного не на самоле­те. Они являются полностью помехозащищенными. Их функцио­нирование не демаскирует самолет. Отмеченные достоинства сделали эти системы основой навигационного оборудования современных самолетов.

Вывод: в тех случаях, когда информация от внешних источников недоступна, для оценки положения и скорости движения самолета может быть использована процедура счисления пути.

Заключение

Выполнение основной задачи воздушной навигации достигается применением разнообразной бортовой и наземной аппаратуры, составляющей технические средства самолетовождения (ТСС). Число их, различных по назначению, принципам построения и действия измеряемым первичным навигационным параметрам, особенностям использования и другим показателям, сравнительно велико.

В громадной степени успешность решения задач навигации зависит от уверенных знаний и твёрдых навыков личного состава эксплуатирующих ЛА в процессе решения задач навигации.