Особенности влияния внешней среды на навигационное обеспечение бла на высоких широтах.

В настоящее время существует немного разработок беспилотных летательных аппаратов, которые могу использоваться в гражданских целях на высоких широтах, к ним можно отнести Норвежский Cryo Wing и Российский ЭЛЕРОН-3. Арктическая экспедиция «Северный полюс-38» активно использует в своей работе комплекс беспилотной воздушной разведки и наблюдения «Элерон-3», разработанной компании «ЭНИКС», беспилотные комплексы осматривают ледовую обстановку в радиусе 15 км.

Условия самолётовождения на высоких широтах характеризуются рядом особенностей[27,28]:

1) Местность однообразна, с малым количеством ориентиров, для визуальной и радиолокационной ориентировки. Малым количеством наземных радиотехнических средств навигации. В высоких широтах, над океанами и труднодоступными районами отсутствует радиолокационный контроль

2) Метеорологическая обстановка неустойчива, преобладают низкие температуры. Наличие частично открытых и частично закрытых льдом больших водных бассейнов. Близость океанических течений (теплого течения Гольфстрим и холодного северного течения), что создает специфические метеорологические условия погоды. Происходит резкое изменение направления и скорости ветра (от штиля до шторма), часто изменяются высота и характер облачности, неожиданно натекает туман с моря на побережье, сильные ветры приносят пургу.

3) В Арктике наблюдаются длительные периоды полярного дня, сумерек и полярной ночи. Лучшее время для полётов в Арктике - период с начала марта до середины мая, так как в это время заканчивается полярная ночь, улучшаются погодные условия. Арктические полярные сияния значительно затрудняют применение астрономической ориентировки из-за того, что небесные светила трудно различить в переливах сияния.

4) Большая величина магнитного склонения и резкое его изменение на небольших расстояниях, наличие магнитных аномалий и магнитных бурь. В районе Арктики магнитное склонение бывает очень высоким и довольно резко изменяется на небольших расстояниях, из-за близости полюса и наличия магнитных аномалий, связанных, в том числе, с солнечной активностью. Проявляется неустойчивость показаний магнитных и гиромагнитных компасов вследствие малой величины горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Районы Арктики отличаются от других районов распределением земного магнетизма. Горизонтальная составляющая магнитного поля Земли по мере приближения к району магнитного полюса сильно уменьшается и с широты 78° становиться настолько мала, что магнитные компасы ведут себя очень неустойчиво и пользоваться ими почти невозможно.

5) Неустойчивостью распространения радиоволн, особенно коротких, и наличием помех от радиотехнических средств. Во время магнитных бурь распространение радиоволны становиться неустойчивым, что ухудшает радиосвязь и ограничивает применение радиотехнических средств (РТС). При полёте в среде, насыщенной ледяной крошкой или снегом, возникают помехи РТС, которые образуются местными разрядами между разноименно заряженными частицами. ОВЧ не подвергаются влиянию ионосферных и атмосферных помех, но дальность их распространения равна дальности прямой геометрической видимости.

8) Особенностями географического положения, вызывающими большие углы схождения меридианов и быстрое изменение долготы при полёте самолёта. В связи с большими углами схождения меридианов затрудняется выполнение полёта по маршруту с помощью магнитного компаса. Линия фактического пути, при полёте по магнитному компасу имеет большую кривизну, что приводит, с одной стороны, к значительному удлинению пути, а с другой – к ухудшению работы некоторых навигационных приборов. Большая кривизна локсодормии требует непрерывного доворота самолёта в горизонтальной плоскости. Эти довороты вызывают ускорения, которые влияют на точность работы некоторых навигационных приборов. Поэтому при полётах в высоких широтах курс самолёта лучше измерить относительно не истинных или магнитных меридианов, а относительно условных меридианов.

Требование к навигационному обеспечению.

Требования к навигационному обеспечению БЛА определяются в первую очередь безопасностью выполнения полётов. При выборе критериев качества работы средств навигационного обеспечения полётов БЛА в высоких широтах необходимо учитывать требования руководящих документов ИКАО, ЕВРОКОНТРОЛЯ и МТ РФ [30].

Готовность навигационных средств работать в условиях воздействия неоднородностей ионосферы, тропосферы и подстилающей поверхности, определяются следующими характеристиками:

1) Точностные характеристики (погрешности определения координат местоположения, проекций скорости, параметров угловой ориентации).

Согласно требованиям к точности определения координат и высоты полёта ВС[22], в таблице 1.2. приведены требуемые среднеквадратичные погрешности определения плановых координат и высоты полёта воздушного судна.

Таблица 1.2

Решаемые задачи	Точность определения координат (СКО),м	Точность определения высоты (СКО),м
Маршрутный полёт: Над океаном (безориентирная местность) Трассы шириной 20 км	5800   2500	30…40   30…40
Трассы шириной 10 км	1250	30…40
Местные воздушные линии I категории	500	30…40
Местные воздушные линии II категории	250	30…40
Полёт в зоне аэродрома	200
Специальные полёты (для разведки полезных ископаемых, поиска и спасения и др.) - геодезические океанографические измерения - картографическая съемка	1…10	1-5   1,5-3
Неточный заход на посадку	50
Заход на посадку по I-категории H=30 м	4,5…8,5	1,5…2
Заход на посадку по II-категории H=15 м	2,3…2,6	0,7…0,85
Заход на посадку по III-категории H=2,4 м	2	0,2…0,3

Т.к. на данный момент основная цель использования БЛА, это специальные полёты, то для эффективного и безопасного использования беспилотных летательных аппаратов на высоких широтах, необходимо, чтобы НК соответствовал требованиям по определению координат СКО=1…10 м и высоты СКО=1-5 м.

Высокая точность функционирования в сложных условиях на высоких широтах, должна обеспечиваться высокой надежностью работы каждого из средств или комплекса в целом при подготовке к применению в течение заданного промежутка времени.

2) Надежностные характеристики:

- доступность (готовность), мерой которой является вероятность работоспособности перед выполнением той или иной навигационной задачи (НЗ) или в процессе ее выполнения, согласно требованиям должна составлять 0,999…0,99999 при маршрутных полётах и при полёте в зоне аэродрома 0,99999;

- целостность, мерой которой является вероятность выявления отказа в течение времени, не превышающее заданное, должна составлять 0,999 и при заходах на посадку по категориям 0,999999;0,9999999;0,9999999995;

- непрерывность обслуживания, мерой которой служит вероятность работоспособности системы в течение наиболее ответственных отрезков времени выполнения навигационного задания (НЗ). Непрерывность работы средств навигационного обеспечения полётов ВС в условиях влияния на сигналы неоднородностей ионосферы, тропосферы и подстилающей поверхности Земли является основным требованием к надежности и точности работы средств навигации. Временные или полные отказы этих средств могут привести к необратимым процессам при полёте ВС на высоких широтах.