Формирование облика бортовой интегрированной системы навигации и управления перспективного беспилотного вертолета в маловысотном полете

• Автор: Козорез, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 102 с. : ил.

Введение

1. Математические модели и алгоритмы, используемые для определения архитектуры и

алгоритмического состава бортовой интегрированной системы.

1.1. Математическая модель пространственного движения вертолета как объекта

управления с учетом влияния различных неконтролируемых факторов.

1.2. Модели чувствительных элементов с учетом влияния неконтролируемых факторов

различной природы и алгоритмы БИНС.

1.2.1. Акселерометры и датчики угловой скорости.

1.2.2. Навигационный алгоритм и алгоритм определения ориентации.

1.3. Радиобаровысотомер как средство навигационного обеспечения канала высоты.

1.4. Многоканальный СЫББ приемник как источник навигационных данных.

1.4.1. Математическая модель функционирования стандартного вИББ приемника в
режиме кодовых измерений.
1.4.2. Модель функционирования СЫББ приемника в условиях действия активных
помех.
1.4.2.1. Состав вЫББ приемника, предназначенного для работы в условиях
действия помех.
1.4.2.2. Модель влияния белошумной помехи на функционирование вКББ
приемника.
1.4.2.3. Управление диаграммой направленности фазированной антенной
решетки вЫББ приемника.
1.4.2.4. Адаптивная фильтрация сигнала.
1.5. Бортовая РЛС как источник навигационных данных.
1.5.1. Режимы работы БРЛС.
1.5.2. Цифровая карта местности.
1.5.3. Алгоритм формирования кадра.
1.6. Модифицированный корреляционноэкстремальный алгоритм навигации.
1.6.1. Формирование эталонного кадра и решение навигационной задачи
1.6.2. Вероятностный критерий достоверности полученного решения.
1.7. Система стабилизации вертолета.
1.8. Алгоритм управления движением центра масс вертолета идеальный пилот.
1.9. Выводы по главе 1.
2. Алгоритмы интерации навигационных данных с использованием различных архитектур.
2.1. Интеграция данных при слабо связанной архитектуре
2.2. Глубоко интегрированная архитектура.
2.3. Выводы по главе 2.
3. Имитационное моделирование маловысотного полета.
3.1. Программный комплекс для имитационного моделирования процесса МВП с использованием разработанных моделей и алгоритмов.
3.2. Функциональнопрограммный прототип бортовот интегрированного комплекса.
3.3. Имитационное моделирование ФПП интегрированной системы при
слабосвязанной архитектуре.
3.3.1. Исходные данные имитационного моделирования.
3.3.2. Результаты моделирования и их анализ.
3.4. Имитационное моделирование маловысотного полета при глубоко интегрированной архитектуре бортового контура в условиях действия помех.
3.4.1. Исходные данные для моделирования.
3.4.2. Результаты моделирования и их анализ.
3.5. Выводы по главе 3.
Заключение
Литература


В этой связи в комплексном РБВ существует алгоритм первичной обработки измерений, позволяющий учесть информацию от других навигационных подсистем и исключить ошибки смещения высоты, а также часть ошибок, обусловленных динамикой вертолета. Кроме того, стандартный (типовой) РБВ содержит алгоритм зторичной обработки, представляющий собой простейший фильтр Калмана, оценивающий измеренную высоту и параметры методических ошибок радио- и баровысотомеров []. Известно [], что при наличии помех сигналам СЫББ необходимо применение глубоко интегрированной архитектуры интеграции данных и применение специальной навигационной аппаратуры потребителя СНС, которая обеспечивала бы детектирование и фильтрацию помех из навигационного сигнала. Таким образом, необходимо рассматривать не только слабо связанную, но и глубоко интегрированную архитектуры интеграции данных. В результате был определен и обоснован выбор типов архитектур интеграции данных и минимально необходимый состав НК перспективного вертолета для обеспечения МВП. Данные навигационного комплекса используются в дальнейшем для решения задачи управления центром масс в режиме МВП, т. Будем полагать, что вертолет оснащен стандартной системой стабилизации (автопилот) вертолетов одновинтовой схемы [,]. В этом случае задача состоит в формировании алгоритма управления центром масс БЛА, работающего на основании данных навигационного комплекса и цифровой карты подстилающей поверхности, хранимой на борту, в предположении о том, что система стабилизации работает идеально. Алгоритм управления должен обеспечивать выбор типа маневра, определение точки начала маневра и расчет потребного управляющего воздействия. Будем формировать так называемые рациональные алгоритмы, обеспечивающие выбор типа маневра вертолета на основании так называемого "решающего правила" (т. Как указывалось выше, использование БЛА в качестве тактического и БЛА поля боя подразумевает наличие на борту радиолокационной станции (РЛС) миллиметрового диапазона, в задачи которой входит, в частности, обеспечение высокоточного применения средств оснащения. КЭАН). Полученное навигационное решение КЭАН для плановых координат может использоваться в НК, в случае возможной деградации НК, в частности, при отсутствии сигналов в силу тех или иных причин. Здесь необходимо отмстить, что основной проблемой использования решения КЭАН в интегрированной навигационной системе, является отсутствие сведений о достоверности и точности, получаемых с помощью КЭАН оценок навигационных параметров, следовательно, необходимо разработать критерий оценки полученного КЭАН навигационного решения. Таким образом, реализация МВП БЛА вертолетного типа в условиях действия помех и возможной деградации (отсутствие сигналов вЫБв) НК приводит к необходимости решения двух задач: навигации, с учетом всех вышеперечисленных трудностей и управления движением центра масс по данным решения навигационной задачи с учетом перечисленных выше ограничений. Обе эти задачи можно интерпретировать как задачу: формирования облика бортовой интегрированной системы навигации и управления вертолета. Здесь под обликом системы будем понимать се архитектуру, ее аппаратный состав, а также алгоритмы навигации и управления, обеспечивающие выполнение перечисленных выше задач. Таким образом, учитывая вышесказанное, цслыо работы являлось повышение эффективности использования беспилотных ЛА вертолетного типа путем реализации безопасного МВП в режиме огибания местности, в том числе в условиях действия активных помех. Предметом исследования является совокупность аппаратно-программных средств, обеспечивающих достижение поставленной цели, а объектом исследования - бортовая интегрированная система навигации и автоматического управления МВП перспективного вертолета. В соответствии с целью работы была поставлена техническая задача: определить облик, т. МВП, в том числе в условиях помех. В соответствии с этим далее в диссертации рассматривается решение каждой из перечисленных подзадач. В первой главе диссертации приведены математические модели и алгоритмы, используемые при формировании интегрированных систем навигации и управления.