2.2. Розробка інтегральної системи автоматизації радіолокаційних комплексів
З розвитком систем і методів навігації, природно, виникло запитання: чи неможна, об'єднавши в єдиний комплекс, тобто в єдину замкнену систему, незалежні технічні засоби навігації, компенсувати недоліки й обмеження одних за рахунок гідностей інших і, тим самим, підвищити точність і рівень автоматизації у визначенні й виробленню радіолокаційних параметрів [12, 13].
Створення радіолокаційних комплексів, у яких за допомогою ЕОМ об'єднані різні джерела навігаційної інформації, дозволило зробити ще один крок уперед у підвищенні точності, надійності й автоматизації цілівизначення.
Навігаційні комплекси різняться по кількості датчиків навігаційної інформації, об'єму вироблюваної інформації, її точності й формі вистави. Основними компонентами радіолокаційних комплексів, як правило, є:
ЕОМ;
вимірники курсу;
приемоіндикатори різних типів;
РЛС;
прилади документування навігаційної інформації;
системи електроживлення;
пульти керування й індикації.
Точність при комплексуванні вдається підвищити завдяки тому, що характер погрішності виміру радіолокаційних параметрів у технічних засобів навігації різний. Наприклад, в автономних приладів-гірокомпасів і лагів погрішності виміру курсу й швидкості міняються повільно, тобто мають низькочастотний характер, погрішності РНС і СНС, навпаки, змінюються з відносно високою частотою. Це дозволяє при спільній обробці сигналів в ЕОМ спеціальними математичними й програмними методами виділити потрібний нам корисний сигнал, отфильтровав його, тобто «очистивши» від різних систематичних, грубих і випадкових погрішностей. Інакше кажучи, ЕОМ порівнює й аналізує інформацію від різних джерел і обчислює найбільш імовірні значення. Таким чином, після обробки операторові будуть представлені узагальнені вихідні параметри, які по точності перевищують дані кожного засобу окремо.
Спрощується радіолокація й по керуванню приладами. Автоматизована система може стежити за роботою кожного засобу й, порівнюючи його показання із сумарним вихідним сигналом, визначати, чи досить точно й надійно воно працює, і виключати з обробки при несправностях. Вигідніше використовувати комплекси й для скорочення встаткування, оскільки при об'єднанні різних засобів і навіть дублюванні їх усі основні обчислювальні й керуючі процеси відбуваються в одній системі.
Комплексування допомагає й розв'язку ергономічних задач — усі органі керування й індикації необхідної операторові інформації можуть бути сконцентровані в одному місці й представлені в найбільш зручному для нього виді, наприклад на спеціальному пульті в операторській або рубанню.
Відображається шлях об'єкта не тільки на індикаторах, але і на спеціальному приладі - автоматичному прокладчике, у якім на карті особливим пером, керованим по сигналах ЕОМ, відзначається траєкторія. Комплексування дозволяє також:
автоматично безупинно счислять шлях;
підвищити надійність інформації;
вибирати засобу корекції навігаційного комплексу на момент уточнення координат місця;
розраховувати виправлення курсу й швидкості;
усувати неоднозначності вимірів;
виявляти в контрольованому районі інші об'єкти й автосупроводжати їх;
оцінювати навігаційну ситуацію;
робити ручне й автоматичне «програвання» маневрів.
Конкретні задачі, склад радіолокаційного комплексу і його структуру визначають призначення об'єкта і його інтерпретацію.
Уперше комплексування технічних засобів навігації для підвищення точності й надійності навігаційного встаткування було реалізовано на атомному підводному човні США «Наутилус» в 1957 р. для забезпечення трансарктичного переходу з Тихого океану в Атлантичний через Північний полюс. Трохи пізніше подібний навігаційний комплекс був установлений на атомному підводному човні «Скейт».
Надалі була створена принципово нова система курсоуказання, що полягає із трьох аперіодичних гірокомпасів і трьох гіроазимутів на кульових гіроскопах, система автоматичного числення координат і прокладки шляхи й ряд інших систем.
У системі курсоуказання були раціонально використані позитивні властивості гірокомпасів і гіроазимутів і виключалися властиві їм окремо недоліки.
Гірокомпаси, як відомо, працюють тривалий час достатній стійко й точно, якщо рух об'єкта відбувається постійними курсами й постійною швидкістю. Однак при маневруванні виникають інерційні погрішності й коливання гірокомпасів щодо меридіана носять періодичний характер.
Використання гірокомпасів обмежується також географічною широтою, де зникає напрямна сила, що змушує їх приходити до меридіана. Гідність же гіроазимутів у тому, що на точність їх показань практично не впливає маневрування. Але в показаннях гіроазимутів через «дрейфи» гіроскопів виникають погрішності, які накопичуються із часом.
Уперше в практиці навігаційного приладобудування творцям комплексу вдалося розв'язати складну технічну задачу автоматичного курсоуказания, числення поточних координат і прокладки курсу як у географічній, так і у квазигеографической системах координат. Результати цього дослідження з'явилися основою для розробки нових, більш точних радіолокаційних комплексів.
Перші навігаційні комплекси були створені у США (навігаційний комплекс фірми «Сперри»), у Норвегії (навігаційний комплекс «Дата Бридж») і в СРСР (навігаційні комплекси «Бриз» і «Бірюза»).
Як приклад розглянемо структурну схему навігаційного комплексу «БирюзаНК», що входить у систему автоматизації процесів навігації.
Рис. 2.3. Структурна схема радіонавігаційного комплексу
« Бірюза-НК» містить у собі датчики навігаційної інформації, такі як [13]:
гіроазимуткомпас «Вега» із двома основними приладами, один з яких є резервним;
магнітний компас КМ-145 з дистанційною передачею магнітного курсу;
індукційний електронний лаг ИЭЛ-2М;
приемоиндикаторы сигналів близької радіонавігації «Декка», середньої радіонавігації РЭ; далекої радіонавігації РО-П; радиодоплеровский лаг РДЛ-3;
автоматизований прокладчик шляхи судна;
приемоиндикаторы СНС «Цикада» — «Шхуна» і «Транзит» — « Бірюза-Сн»;
інформаційно-керуючий модуль « Бірюза-Иу», що містить мультипроцесорну обчислювальну систему з великим ступенем інтеграції й набором засобів сполучення зі споживачами інформації;
навігаційний пульт, виконаний у вигляді окремих стандартних секцій;
вимірник швидкості повороту «Галс»;
прилади харчування, трансляції й сигналізації.
Навігаційний комплекс побудований по модульному принципу, який дозволяє нарощувати або скорочувати самостійні прилади-модулі при створенні комплектацій.
При роботі навігаційного комплексу разом з іншими модулями системи комплексної автоматизації (системою автоматизованої радіолокаційної прокладки « Бриз-Е», комплексом реєстрації даних « Бірюза-Р», комплексом судноводіння « Бірюза-З») вирішуються також задачі:
визначення елементів руху мети, тобто зустрічних і інших об'єктів у контрольованому районі, автоматичного супроводу до двадцяти об'єктів, безперервного визначення їх елементів руху й прогнозування їх місця розташування;
оцінки ступеня небезпеки зближення із цілями;
вибору маневру на розбіжність із об'єктом, а також задачі автоматичного керування рухом об'єкта, включаючи стабілізацію руху на прямому курсі й поворот по заданій програмі.
Управляють рухом об'єкта відповідно до різних критеріїв. Такими критеріями є витрата палива й найменша втрати часу, точність утримання об'єкта на заданій траєкторії руху.