Радионавигационные системы счисления пути

Под системой счисления пути (ССП) понимается система, предназначенная для определения местоположения ЛА по резуль­татам интегрирования составляющих вектора скорости ЛА, изме­ряемых с помощью бортовых датчиков. В зависимости от типа датчика скорости различают радиотехнические и нерадиотехни­ческие ССП. Датчиками радиотехнических ССП служат ДИСС. Из нерадиотехнических датчиков скорости наиболее широко исполь­зуются инерциальные навигационные системы (ИНС). В таких системах определяются, например, продольная, поперечная и вер­тикальная составляющие вектора скорости ЛА путем интегриро­вания измеряемых специальными приборами (акселерометрами) ускорений ЛА по соответствующим направлениям.

Принцип действия радиотехнической ССП проще всего пояс­нить на примере определения местоположения при горизонталь­ном полете ЛА (вертикальная составляющая скорости ЛА равна нулю). Такой режим ССП характерен для большинства самоле­тов. В рассматриваемом варианте ССП в качестве датчика используется ДИСС (рис. 2.10, а). Допустим, что ССП начинает ра­ботать в начальном пункте маршрута НПМ, координаты которого (Х₀, 0, Z₀) в некоторой системе координат X,Y, Z известны.

Двигатели ЛА создают вектор воздушной скорости , направление которого совпадает с продольной осью ЛА. С этой скоростью ЛА перемещается относительно окружающих его воз­душных масс. Кроме того, на ЛА действует ветер, смещающий его со скоростью (вектор считается горизонталь­ным). В результате вектор горизонтальной скорости ЛА W_Г в об­щем случае отличается от и составляет с продольной осью ЛА угол β. Векторы , и W_Г образуют треуголь­ник скоростей. Значения W_Г и β определяются с помощью ДИСС.

 

 

Рис. 2.10. Навигационный треугольник и структурная схема ССП

 

Пусть курс ЛА в выбранной системе координат известен по измерениям курсовой системы (КС) ЛА. Тогда по значениям β _c и можно найти проекции и вектора W_Г на оси координат. Интегрирование и за вре­мя наблюдения дает путь, пройденный ЛА в на­правлении и в направлении . Сложение и с координатами НПМ , соответствующими момен­ту включения ССП, дает искомые координаты ЛА в момент t:

 

(2.24)

 

Подобным образом работает и ССП с ИНС в качестве дат­чика скорости. Структурная схема ССП показана на рис. 2.10 б.

Основное уравнение идеальной (не обладающей погрешностя­ми) ССП имеет вид

(2.25)

где - искомые координаты ЛА в момент - вектор скорости.

Основной особенностью всех ССП является ухудшение точности определения местоположения со временем, причина которой заключается в накоплении (интегрировании) по­грешностей датчика скорости. Пусть, например, определяется только составляющая пути, пройденного ЛА, а скорость находится по результатам измерений датчика скорости с систе­матической погрешностью . Для ДИСС эта погрешность за­висит от характера отражающей земной поверхности, над которой происходит полет, и учету практически не поддается. Эта же причина приводит к погрешности определения угла сноса. Тогда выражение (2.24) принимает вид

 

,

где - погрешность измерения текущей координаты .

Значение можно найти дифференцированием выражения (2.24) и переходом к конечным приращениям в виде

где - погрешность курсовой системы, a - погрешность вычислителя координат.

На рис. 2.11 сплошной линией показана приближенная зави­симость погрешности от времени работы ССП. Пунк­тирная линия соответствует допустимому значению погрешности местоопределения.

Рис. 2.11. Зависимость погрешности определения текущей координаты местоположения ЛА от времени работы ССП

 

Из приведен­ного графика следует, что условие может быть выполнено либо при ограничении времени не­прерывной работы ССП, либо путем периодической коррекции (в моменты ) ССП по другим навигацион­ным средствам (например, по позиционной системе местоопределения [2]. В этом случае точность местоопределения бу­дет характеризоваться штрихпунктирной кривой.