Синтез системы управления летательным аппаратом для мониторинга и применения средств пожаротушения

• Автор: Антипова, Анна Андреевна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ АВИАЦИИ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ КОНТРОЛЯ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРОБЕЗОПАСНОСТИ.
1.1 Использование авиационных средств при решении задач пожаротушения, патрулирования, спасения и десантирования.

1.2. Основные требования, предъявляемые к системе

сам она водящегося средства пожаротушения и прицельной системе.

1.3. Анализ современных систем наведения средств пожаротушения.

1.4 Анализ методов наведения управляемых авиационных средств.

2. СИНТЕЗ АЛГОРИТМА ТРАЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРИ ОБЕСПЕЧЕНИИ ЗАДАННОЙ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ В
РЛС С СА.
2.1. Постановка задачи синтеза оптимального управления траекторией движения носителя РЛС с СА.
2.2. Анализ требуемой траектории движения носителя РЛС с СА в
горизонтальной плоскости.
2тЗ Вывод уравнения промаха при движении носителя, обеспечивающего требуемую разрешающую способность РЛИ
2.4 Синтез закона управления поперечной перегрузкой самонаводящегося средства для формирования требуемой
траектории.
3 СИНТЕЗ АЛГОРИТМА АВТОМАТИЧЕСКОГО
СОПРОВОЖДЕНИЯ НАЗЕМНОГО ОБЪЕКТА
3.1 Разработка двумерного дискриминатора дальности и доплеровской частоты.
Стр.
3.1.1 Модели отраженных сигналов в РЛС с СА.
3.1.2 Синтез оптимального дискриминатора
3.1.3 Разработка практически реализуемого дискриминатора дальности и доплеровской частоты.
3.1.4 Статистические характеристики практически реализуемого дискриминатора дальности и доплеровской частоты
3.2 Синтез алгоритма сопровождения малоразмерного наземного объекта.
3.2.1 Выбор и обоснование исходных математических моделей состояния
3.2.2 Алгоритм фильтрации координат объекта пожаротушения и ориентира в дискретном времени.
3.2.3 Анализ наблюдаемости системы
3.3 Точностные характеристики алгоритма сопровождения.
3.3.1 Выбор и обоснование априорной информации
3.3.1 Исследование влияния траектории движения носителя РСА
на дисперсию оцениваемых координат.
3.3.2 Исследование влияния количества сопровождаемых ориентиров на дисперсию оцениваемых координат цели
ЗгЗтЗ Анализ влияния количества сопровождаемых ориентиров на
вычислительные затраты.
4 ИМИ ТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ТЕХНЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ
4.1 Исследование характеристик алгоритма сопровождения малоразмерного наземного объекта в составе замкнутого контура самонаведения методом математического моделирования
4.2 Цели и задачи имитационного моделирования
4.2.1 Исследование точностных характеристик контура наведения
РЛС с СА.
4.2.2 Анализ срывов сопровождения объекта
4.2.3 Анализ точностных характеристик сопровождения
координат цели.
4.3 Предложения по технической реализации разработанных алгоритмов
4.3.1 Предложения по ТТХ и структуре РЛС с СА в режиме сопровождения объекта пожаротушения.
4.3.2 Обоснование выбора области бессрывного сопровождения ориентиров и минимальной дальности формирования РЛИ.
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА


Для уменьшения вероятности срыва и перенацеливания на более сильные отражения в составе контура слежения радиолокационной головки самонаведения РГС управляемого средства доставки огнегасящего вещества целесообразно использовать информационную избыточность в виде отражений от точечных радиолокационных РЛ отражателей ориентиров. При сопровождении целесообразно использовать набор точечных отражателей ярких точек из различных элементов разрешения радиолокационного изображения РЛИ пространственнораспределенной цели очага пожара, либо точечный отражатель цели и набор мощных точечных отражателей местности, координаты которых функционально связанны с координатами объекта действия. При использовании РЛС с синтезированием апертуры при наведении УСПТ для обеспечения требуемого разрешения при постоянной скорости и интервале синтезирования необходимо обеспечить постоянство угловой скорости линии визирования, равное отношению угла синтезирования к интервалу синтезирования. Закон управления поперечной перегрузкой носителя, обеспечивающий формирование круговой траектории наведения УСПТ обеспечивает формирование требуемого разрешения на траектории и обеспечивает минимизацию промаха. Диссертация содержит 0 листов основного материала, из них рисунков и 2 таблицы. В первой главе проведен анализ обстановки в зоне пожаротушения и особенностей применения авиационных средств при тушении и локализации очагов пожара. Сформулированы требования к режимам функционирования многофункционального радиолокационного датчика перспективного средства пожаротушения. Обоснована необходимость обеспечения обзора местности с высокой детальностью с помощью РЛС в режиме синтезирования апертуры СЛ. Проведен анализ методов наведения управляемых самонаводящихся средств различного диапазона электромагнитных волн и различной физической природы. Во второй главе рассмотрены траектории носителя РЛС с СА в горизонтальной плоскости. Проанализирован промах объекта управления при движении для обеспечения требуемой разрешающей способности синтезированного радиолокационного изображения. Проведен синтез закона управления поперечной перегрузкой самонаводящегося средства пожаротушения для формирования требуемой траектории. Исследованы характеристики синтезированного закона управления. В третьей главе разработан двумерный дискриминатор дальности и доплеровской частоты. Синтезированы алгоритмы сопровождения малоразмерного наземного объекта. Проведен анализ наблюдаемости системы сопровождения наземного объекта с использованием информации от ориентира. Проведены исследования характеристик синтезированных алгоритмов фильтрации. В четвртое главе разработана цифровая имитационная модель, синтезированы и проведены исследования эффективности алгоритма на ведения и сопровождения в составе замкнутого контура управления. Проведено обоснование предложений по технической реализации, определены вычислительные затраты, необходимые для реализации разработанных алгоритмов. Проведено обоснование выбора области бессрывного сопровождения ориентиров и минимальной дальности формирования РЛИ. В конце каждой главы сформулированы основные соответствующие выводы. Результаты работы целесообразно использовать в заказывающих организациях силовых ведомств Росси при обосновании технических требований и технических заданий НИР промышленности, в организациях промышленности при создании роботизированных систем пожаротушения, а также управляемых самонаводящихся авиационных средств. Основные результаты диссертации изложены в материалах отчетов по научноисследовательским работам. Материалы диссертации докладывались автором на 3 научнотехнических конференциях в период гг. Министерства по чрезвычайным ситуациям, а также на заседаниях кафедры СМ5 МГТУ им. Н.Э. Баумана. По теме диссертации опубликованы научные статьи. Обоснование целесообразности применения летательного аппарата для пожаротушения на основе РЛС с синтезированной апертурой. Алгоритмы траекторного управления средством пожаротушения, оснащенного РЛС с синтезированной апертурой, в горизонтальной плоскости.