
- •Глава 1. Анализ требований к навигационному обеспечению беспилотных летательных аппаратов (бла) для решения задач народного хозяйства страны на высоких широтах ………………..………………………………..16
- •Глава 2 Анализ факторов, влияющих на навигационные системы, эксплуатируемые на высоких широтах………………………………………44
- •Глава 3 Синтез навигационного комплекса бла для использования на высоких широтах.………………………………………………………………85
- •Глава 4 Глава 4 Моделирование и оценка параметров, методов компенсирования погрешностей бла при их использовании на высоких широтах…………………………………………………………………….…111
- •Глава 1. Анализ требований к навигационному обеспечению беспилотных летательных аппаратов для решения задач народного хозяйства страны на высоких широтах.
- •1.1.Требования к обеспечению безопасности полётов беспилотных летательных аппаратов в общем воздушном пространстве.
- •1.1.1 Нормативная база для эксплуатации бла в общем воздушном пространстве.
- •1.1.2 Обеспечение безопасности полётов бла в общем воздушном пространстве.
- •1.1.3 Организация эксплуатации бла в общем воздушном пространстве.
- •1.2 Классификация беспилотных летательных аппаратов.
- •1.3 Особенности эксплуатации бла на высоких широтах и требования к навигационному обеспечению бла.
- •1.3.1 Особенности влияния внешней среды на навигационное обеспечение бла на высоких широтах.
- •1.3.2 Требование к навигационному обеспечению.
- •1.4. Методы управления беспилотными летательными аппаратами.
- •Навигационный комплекс бла
- •Бортовая система связи бла
- •1.5 Основные выводы и результаты.
- •Глава 2 Анализ факторов, влияющих на навигационных систем эксплуатируемые на высоких широтах.
- •2.1 Анализ погрешностей автономной навигационной системы.
- •2.1.1 Погрешности бинс.
- •2.3.2 Оценка погрешностей бинс .
- •2.2 Характеристики внешних факторов на высоких широтах, влияющих на качество функционирования снс.
- •9)Геометрический фактор.
- •2.3.1 Результаты наземных испытаний.
- •2.3.2 Летные испытания
- •Глава 3 Синтез навигационного комплекса бла для использования на высоких широтах.
- •3.1 Неавтономная система управления
- •3.2Автономная система управления с использованием компонентоы искуственного интеллекта.
- •3.4 Основные результаты и выводы
- •Глава 4 Моделирование и оценка параметров, методов компенсирования погрешностей бла при их использовании на высоких широтах.
- •4.2 Способы оценки и прогнозирования погрешности измерительных систем.
2.3.1 Результаты наземных испытаний.
Оценка функционирования бортового приемника спутниковой навигации БПСН-2 и многорежимного приемника MMR при работе по сигнала СНС «GPS» и «GLONASS+GPS».
Функционирование GPS и GLONASS оценивалось по результатам анализа параметров, зарегистрированных СБИ и КБТИ-М. При этом оценивались следующие параметры:
- время готовности и получения первого отсчёта;
- устойчивость и непрерывность работы навигационных спутников;
- количество отслеживаемых навигационных спутников;
- пределы изменения прогнозируемой погрешности;
- состояние контроля целостности.
При наземной отработки БПСН-2 были видимы и отслеживались спутники GLONASS от 5 до 8(см. фото 1..3 Приложение №2), и от 4 до 6 спутников в другое время (Графики 1…2 в Приложении №3). Четырех спутников GLONASS достаточно для обеспечения выдачи горизонтальных координат, путевой скорости и ее составляющих и путевого угла без оценок RAIM.
При наземной обработке MMR№1,2 видимых спутников GPS было 10, а количество отслеживаемых спутников от 5 до 10 (в основном 10). Приём спутников устойчивый, выдача географических координат постоянная, без сбоев и отличалась в показаниях между MMR№1,2 и БПСН-2 по долготе в 0.01 минуты.
После включения БПСН-2 видимые спутники появились через 8с, а время получения первого отчета составило =20 с.
Приёмники MMR№1,2 после включения стали видеть спутники через 1 мин. 36 с, а первый захват спутников и получение первого отчета составило 5 мин 15с.
Дважды при наземной обработки 14 апреля 2012г. Между первой и второй выставками IRS зафиксированы отказы системы БПСН-2 с выдачей на MCDU сообщений GLONASS INPUT LOST.Следует учитывать, что согласно логике работы БПСН-2 (GLONASS) для целей навигации может использоваться экипажем только в консультативных целях. Также следует иметь ввиду, что БПСН-2 (GLONASS) работает только в совмещенном режиме: GPS+GLONASS.
2.3.2 Летные испытания
Оценка функционирования и определения погрешности измерения географических координат самолета бортовым приемником спутниковой навигации БПСН-2 и многорежимным приемником MMR.
Оценка функционирования и определения погрешности измерения географических координат самолета при работе по сигналам СНС «GLONASS+GPS» выполнялась в комплексных маршрутных полётах на широтах более 70° СШ.
При этом оценивались:
-устойчивость и непрерывность выдачи навигационных параметров;
- количество отслеживаемых навигационных спутников;
-пределы изменения прогнозируемой погрешности;
-состояние контроля целостности.
Многорежимный приемник MMR обеспечивал устойчивый прием и обработку сигналов НКА GPS(вплоть до 78°), определение текущего времени, координат, высоты, составляющих вектора скорости, путевой скорости и путевого угла. Осуществлялся прием сигналов 7-10 НС GPS, что обеспечивало удовлетворительный геометрический фактор (HDOP<1,5) для определения навигационных параметров с необходимой точностью. При маневрировании самолета с креном более 25° возможна потеря слежения за одним НКА.
Бортовое оборудование спутниковой навигации (MMR1,2) по сигналам GPS обеспечивает определение и выдачу оценки прогнозируемой ошибки определения текущих координат. Реальные погрешности координат во время полёта не превышали прогнозируемые. Во время полётов обеспечивался автономный контроль целостности (RAIM- Receiver Autonomous Integrity Monitoring) горизонтальных координат.
Погрешность определения географических координат оценивалась по результатам регистрации навигационных параметров на средства бортовых измерений (СБИ) и эталонных значений координат на комплекса бортовых траекторных измерений (КБТИ-М).
В таблице представлены погрешности (P=0.95) комплектов MMR1,2:
- погрешности географических координат местоположения (dFi,dLa);
- северной (dVn) и восточной (dVe) составляющих путевой скорости;
- истинного курса (dPsi);
- углов tx, ty отклонения расчетной гироплатформы по ее осям X и Y от истинной вертикали.
Таблицы 2.8, 1 –й комплект
Дата |
ΔFi, м |
ΔLa, м |
ΔH, м |
ΔVn, м |
ΔVe, м |
ΔVh, м |
ΔW, м |
ΔPU, м |
11.04.12
|
3,1 |
4,3 |
22,0 |
0,186 |
0,072 |
0,074 |
0,065 |
0,031 |
13.04.12 (1-й полет) |
3,8 |
3,8 |
9,9 |
0,122 |
0,116 |
0,093 |
0,077 |
0,044 |
13.04.12 (2-й полет) |
4,0 |
3,7 |
9,9 |
0,139 |
0,137 |
0,092 |
0,079 |
0,056 |
16.04.12 (1-й полет) |
6,5 |
3,8 |
10,6 |
0,144 |
0,125 |
0,094 |
0,070 |
0,065 |
16.04.12 (2-й полет) |
4,0 |
3,4 |
10,7 |
0,149 |
0,147 |
0,117 |
0,081 |
0,077 |
17.04.12 (1-й полет) |
5,1 |
3,5 |
11,6 |
0,124 |
0,114 |
0,074 |
0,073 |
0,057 |
17.04.12 (2-й полет) |
5,1 |
3,5 |
9,3 |
0,138 |
0,145 |
0,116 |
0,075 |
0,066 |
18.04.12 |
6,4 |
3,0 |
9,0 |
0,116 |
0,107 |
0,120 |
0,116 |
0,047 |
19.04.12 |
4,6 |
2,5 |
39,7 |
0,090 |
0,091 |
0,099 |
0,060 |
0,044 |
Таблица 2.9 2 –й комплект
Дата |
ΔFi, м |
ΔLa, м |
ΔH, м |
ΔVn, м |
ΔVe, м |
ΔVh, м |
ΔW, м |
ΔPU, м |
11.04.12
|
2,8 |
3,5 |
22,6 |
0,087 |
0,075 |
0,075 |
0,066 |
0,033 |
13.04.12 (1-й полет) |
3,3 |
3,2 |
10,4 |
0,123 |
0,116 |
0,093 |
0,075 |
0,045 |
13.04.12 (2-й полет) |
3,3 |
3,2 |
10,3 |
0,140 |
0,138 |
0,093 |
0,077 |
0,057 |
16.04.12 (1-й полет) |
5,9 |
3,3 |
10,6 |
0,148 |
0,129 |
0,087 |
0,068 |
0,066 |
16.04.12 (2-й полет) |
3,3 |
2,9 |
10,8 |
0,147 |
0,149 |
0,107 |
0,075 |
0,079 |
17.04.12 (1-й полет) |
4,3 |
3,1 |
11,5 |
0,125 |
0,116 |
0,075 |
0,072 |
0,059 |
17.04.12 (2-й полет) |
4,6 |
3,1 |
10,2 |
0,138 |
0,147 |
0,106 |
0,074 |
0,068 |
18.04.12 |
4,4 |
2,1 |
7,4 |
0,077 |
0,074 |
0,084 |
0,078 |
0,034 |
19.04.12 |
4,2 |
2,0 |
39,6 |
0,091 |
0,091 |
0,100 |
0,059 |
0,045 |
Погрешности комплектов MMR в определении координат высоты, составляющих вектора скорости, путевой скорости и путевого угла по все полётам составили (таблица 2.10):
Таблица 2.10
Широта Долгота Высота Северная составляющая скорости Восточная составляющая скорости Вертикальная скорость Путевая скорость Путевой угол |
28,7 м 24,4 м 7,5 м 0,12 м/c
0,11 м/c
0,09м/c 0,07 м/c 0,05 град |
В полетах №755,757, 758 и 760 БПСН-2обеспечивал устойчивый прием и обработку сигналов НКА GLONASS, определение текущего времени, координат, высоты, составляющих вектора скорости, путевой скорости и путевого угла.
В таблице представлены погрешности (P=0.95) БПСН-2
Таблица 2.11
Дата |
ΔFi, м |
ΔLa, м |
ΔH, м |
ΔVn, м |
ΔVe, м |
ΔVh, м |
ΔW, м |
ΔPU, м |
11.04.12
|
3,0 |
2,3 |
10,1 |
0,264 |
0,302 |
0,198 |
0,182 |
0,172 |
13.04.12 (1-й полет) |
31,4 |
31,2 |
9,1 |
0,226 |
0,219 |
0,192 |
0,118 |
0,058 |
13.04.12 (2-й полет) |
4,0 |
3,5 |
4,9 |
0,336 |
0,365 |
0,200 |
0,133 |
0,139 |
16.04.12 (1-й полет) |
25,5 |
26,1 |
4,1 |
0,288 |
0,262 |
0,183 |
0,106 |
0,124 |
16.04.12 (2-й полет) |
31,0 |
27,2 |
7,0 |
0,283 |
0,310 |
0,202 |
0,111 |
0,098 |
17.04.12 (2 полета) |
35,1 |
30,2 |
7,7 |
0,262 |
0,312 |
0,198 |
0,116 |
0,081 |
19.04.12 |
30,7 |
14,3 |
4,0 |
0,151 |
0,180 |
0,167 |
0,095 |
0,050 |
Таблица 2.12
Широта Долгота Высота Северная составляющая скорости Восточная составляющая скорости Вертикальная скорость Путевая скорость Путевой угол |
28,7 м 24,4 м 7,5 м 0,25 м/c 0,27 м/c 0,19м/c 0,11 м/c 0,10 град |
Исходя, из полученных данных можно сделать вывод, что для обеспечения специальных полётов, оцениваемое навигационное оборудование не подходит
Выводы.
Основные результаты полученные во второй главе состоят в следующем:
Систематизированы основные типы погрешностей, присущих инерциальным системам и их элементам.
С использованием полунатурного моделирования получены данные о точностных характеристиках ИНС. Произведено сравнение работы ИНС без СНС и работы ИНС с СНС.
Проведен анализ подверженности СНС в высоких широтах по отношению к воздействию непреднамеренных и преднамеренных помех, влияние которых представляется наиболее важным из-за низкой энергетики навигационного сигнала.
В аэропорту «Тикси», проведены дополнительные сертификационные наземные и летные испытания самолета RRJ-95 B в соответствии с программой по главному изменению «Расширение условий эксплуатации по выполнению полетов в условиях северных широт.
На основе этих результатов можно сделать следующие выводы:
1.На основе анализа погрешностей БИНС, было выявлено, что наибольший вклад в суммарную погрешность, вносит погрешность обусловленная дрейфом гироскопа
2. При длительной работе автономной режиме накопление погрешностей приводит к тому, что вырабатываемая ИНС навигационная информация утрачивает необходимую адекватность и тогда целесообразно корректировать БИНС с помощью внешних или внутренних источников навигационной информации
3. Применение СНС на высоких широтах, обусловлено рядом проблем, таким как распространение радиоволн в ионосфере, трапосфере и геометрическим фактором.
4. Для того, чтобы навигационная система соответствовало требованиям для специальных полётов, СНС необходимо дополнять