Корреляционно-экстремальные системы навигации.

Совершенно новым, бурно развивающимся направлением науки и техники является навигация по физическим полям с использованием методов радиолокации. Системы навигации, использующие подобный метод, относятся к автономным. Автономные системы навигации отличаются тем, что информация о положении объекта (часто это летательный аппарат) относительно требуемой траектории движения извлекается из параметров заранее известного физического поля после обработки выходных сигналов бортовых датчиков. Автономные системы навигации обычно реализуют корреляционно-экстремальный (здесь корреляция — связь) принцип работы, основанный на сравнении изображений земной поверхности или совокупности ориентиров текущего изображения с эталонным, полученным заранее, и поэтому носят название корреляционно-экстремальных систем навигации (КЭСН). Упомянутые изображения формируются с помощью различных искусственных и естественных физических полей: магнитных и гравитационных полей Земли; изображения поля рельефа участка поверхности Земли в оптическом, тепловом, инфракрасном диапазонах и радиодиапазонах волн; поля радиолокационного контраста. Магнитные и гравитационные поля создаются соответственно магнитными породами и массой Земли, рельеф которой как навигационное поле обладает высокой стабильностью и хорошими картографическими параметрами. Использование этих полей в КЭСН основано на взаимно однозначном соответствии распределения параметров поля конкретной географической местности Земли аналогично тому, как каждый человек обладает неповторимыми отпечатками пальцев. Измерение параметров этих полей производится активным зондированием с учетом барометрических данных. Оптическое поле земных покровов формируется в видимом диапазоне излучений и характеризуется яркостными и спектральными характеристиками отражения. Тепловые поля Земли в инфракрасном, сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн зависят от термодинамической температуры и физико-химических свойств ее поверхностного слоя. Датчиками теплового поля служат радиометры. Поле радиолокационного контраста характеризуется значениями удельных ЭПР земных покровов. Поле достаточно эффективно и при больших высотах над относительно ровной местностью, когда рельефометрические системы не обеспечивают заданной точности. Карту удельных ЭПР интерпретируют как радиолокационное изображение местности, полученное РЛС с высоким разрешением. При применении широкого луча диаграммы направленности реальному радиолокационному изображению соответствует карта удельных ЭПР поверхности с размытыми контурами. Использование поля в радионавигации — одно из перспективных направлений. Упрощенно принцип действия КЭСН можно пояснить следующим образом. В бортовую память летательного аппарата вводятся эталонные изображения (их может быть 2 ... 20) различных участков поверхности Земли на предполагаемой траектории полета. Источником измерительной информации является бортовая система, регистрирующая реальные изображения под летательным аппаратом. В бортовом коррелометре над участком коррекции происходит сравнение текущего изображения с эталонным, выбранным из бортового устройства памяти в предполагаемых координатах местоположения. Результатом сопоставления является определение наиболее близкого к наблюдаемому изображению эталона и осуществление по нему точной привязки текущих координат летательного аппарата к местности. Отличительной особенностью КЭСН является наличие мощной и развитой памяти для хранения эталонной информации, которая обычно представлена в цифровом виде. Для этого исходная информация о поле преобразуется в цифровые карты. Поэтому эталоном в общем случае является детальная цифровая радиолокационная карта местности.