Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов - Анучин О.Н.
ISBN 5-90780-22-8
Скачать (прямая ссылка):
Выработка навигационных параметров (НП) на надводных кораблях и морских судах в нашей стране до последнего времени базируется в основном на использовании метода счисления пути по данным различных лагов и гирокурсоуказателей: гирокомпасов (ГК) и гирогоризонткомпасов (ГТК). Информация от радиотехнических средств, а именно: радионавигационных систем (PHC) наземного базирования, спутниковых навигационных (CHC) и навигационных радиолокационных систем (PJlC) - используется для периодической или квазинепрерывной коррекции счислимых координат места.
Однако, как уже отмечалось, ужесточение требований со стороны потребителей навигационной информации по точности и формату данных, необходимость существенно повысить информационную автономность контура навигации кораблей в условиях естественных и искусственных радиопомех при одновременном снижении его МГХ, энергопотребления и стоимости привели к необходимости поиска новых решений. Сравнительный анализ различных структур построения контура навигации надводных кораблей по критерию эффективности, учитывающему требования по точности и информационной автономности при обеспечении высоких эксплуатационных характеристик (надежности, времени готовности при запуске из холодного состояния, возможности ремонта и технического обслуживания персоналом и ограничений по МГХ и стоимости, показал [34, 58], что информационную основу перспективного НО кораблей различных классов должны составлять бескарданные инерциальные навигационные системы (БИНС) или БИИМ средней точности, ин-
4
формационно интегрированные с ПА CHC GPS (ГЛОНАСС) ЭКНИС, пригашающими также данные навигационных PJl Исходя из требований, прелъявляе.чьк в настоящее время к к рабельному НО, и учитывая современное состояние отечестве ной элементной базы бескарданных инерциальных систем, к к рабельным БИИМ следует отнести прежде всего БИИМ на эле тростатических (ЭСГ) и лазерных гироскопах (ЛГ) [35].
Анализ зарубежного опыта показывает, что там навигационн оборудование кораблей уже в настоящее время строится с учето отмеченных выше требований. В составе НО надводных кора лей ВМС Великобритании начала XXI века серьезное вниман планируется уделять автономным средствам навигации [53]. ВМС США также придается большое значение информационн автономности НО, основу которого в настоящее время составл ют инерциальные системы с интервалами между коррекциями зависимости от класса корабля от нескольких часов до суток более. В 1990 г. на вооружение кораблей стран НАТО поступи в качестве стандартной навигационной системы прецизионн БИНС на ЛГ Мк.49 разработки фирм Sperry и Honeywe (США)[см. Приложение П1.2]. Ее стоимость порядка 300 — 4 тыс. долл. США. Создана была также в 80-е годы и корабельн БИНС на ЭСГ N2000 (фирма Autonetics, США), которая, однак пока не получила широкого применения [см. Приложение Ш. 1
С появлением более дешевой гироскопической элементн базы; динамически настраиваемых (ИНГ), волоконно-оптичес (ВОГ), волновых твердотельных (ВТГ), микромеханических роскопов (ММГ) и акселерометров неизбежна установка и вспомогательных кораблях и морских судах высоконадежных и тегрнрованных систем, содержащих дешевые (20 — 30 тыс. до-США) малогабаритные БИИМ. В качестве примера такой сис мы является система SEAPATH 400, разработки норвежек фирмы Seatex [см. Приложение П2].
Отличительной чертой контура навигации, содержащ БИНС, является то, что в нем вырабатываются НП (курс, ко динаты места, составляющие вектора линейной скорости), хар теризуюшие поступательное движение центра масс (ц.м.) кораб в низкочастотной области его спектра, и динамические парам ры (ДП) - углы и угловые скорости качки и рыскания, дина, ческие составляющие векторов линейной скорости или лине ных перемещений, характеризующих высокочастотное угловое линейное движение точки расположения БИНС на корабле.
Задача начальной выставки и стабилизаици
Как известно [45], грубый режим начальной выставки бортовых систем корабельных потребителей, например, инерциальньгх систем пилотажно-навигащюнных комплексов (ПНК) палубной авиации, использует эталонные данные о курсе Kw углах и/ килевой и 9 бортовой качки. Точный режим базируется на использовании метода векторного согласования линейных скоростей или перемещений, т.е. первых или вторых интегралов от действующих на объект ускорений.
Формально постановка данной задачи сводится к оцениванию на конечном интервале времени параметров модели погрешностей бортовой навигационной системы рассматриваемого корабельного потребителя, т.е. в данном случае инерциальной системы ПНК палубного самолета, при обработке по методу наименьших квадратов (MHK) или алгоритму фильтра Кал мана (ФК) измерений, представляющих собой разности составляющих в географических осях векторов соответственно линейной скорости или линейных перемещений от бортовой системы ПНК и корабельной системы, принимаемой в качестве эталонной. При использовании MHK модель погрешностей бортовой системы приближенно может быть аппроксимирована полиномами второй или третьей степени от интервала времени выставки (калибровки) бортовой системы, В этом случае коэффициенты полинома на интервале времени решения задачи считаются постоянными и определяются в основном погрешностями задания начальных условии по скорости, погрешностями горизонтирования и дрейфами гироскопов бортовой системы.
