Способ формирования полетной траектории летательного аппарата



Способ формирования полетной траектории летательного аппарата
Способ формирования полетной траектории летательного аппарата

 


Владельцы патента RU 2611453:

Акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (АО "РПКБ") (RU)

.

Изобретение относится к способу формирования полетной траектории летательного аппарата (ЛА). Для формирования траектории загружают из бортовой базы данных и накладывают на электронную карту местности маршрут полета в виде последовательности заданных координатами местоположения навигационных точек (HT), соединяют НТ прямолинейными траекториями, формируют заданный курс, при необходимости соединяют НТ между собой траекториями произвольной формы (ТПФ) определенным образом, производят декомпозицию ТПФ на несколько взаимосвязанных прямолинейных микротраекторий (ПМТ) определенным образом, определяют координаты местоположения каждой из точек взаимосоединения (ТВС) ПМТ, запоминают ТВС ПМТ в бортовой базе данных в качестве дополнительных НТ, используют их в дальнейшем как эквивалентные основным НТ. Обеспечивается повышение автоматизации процессов управления ЛА при полете по траектории сложной геометрической формы. 3 ил.

 

Изобретение относится к способу и предназначено для применения в области авиационного приборостроения, в частности, в навигационно-пилотажном оборудовании летательных аппаратов (ЛА).

Известны способы и бортовые системы ЛА, реализующие полет ЛА по маршруту. Различные аспекты функционирования бортового оборудования ЛА при полете по маршруту, а также описание некоторых из систем, реализующих процедуры подготовки к полету ЛА по маршруту и обеспечивающих управление ЛА при полете по маршруту, приведены в следующих работах:

1. Батенко А.П. Управление конечным состоянием движущихся объектов, М.: Советское радио, 1977. 256.

2. Воробьев Л.М. Воздушная навигация, М.: Машиностроение, 1984. 256.

3. Система планирования и подготовки полетных заданий тактической группы самолетов. Патент РФ на изобретение №2147141. ОАО "РПКБ", 1999.

4. Способ автоматического управления ЛА при выходе на линию взлетно-посадочной полосы. Патент РФ на изобретение №2240589. ОАО "РПКБ", 2003.

5. Комплексная система подготовки и навигации ЛА. Патент РФ на изобретение №2434202. ОАО "РПКБ", 2010.

6. Устройство управления траекторией ЛА при полете по маршруту. Патент РФ на изобретение №2444044. ОАО "РПКБ", 2010.

7. Способ управления траекторией ЛА при полете по маршруту. Патент РФ на изобретение №2444775. ОАО "РПКБ", 2010.

8. Способ управления ЛА при возврате на корабль. Патент РФ на изобретение №2450312. ОАО "РПКБ", 2011.

9. Комплексная система навигации и управления ЛА. Патент РФ на изобретение №2481558. ОАО "РПКБ", 2011.

10. Усовершенствованная система планирования полетного задания. Сб. "Новости зарубежной науки и техники", ГОСНИИАС, №11, 1992, с. 11-15.

11. Рогожин В.О. и др. Пилотажно-навигационные комплексы воздушных судов (на украинском языке), К.: НАУ, 2005. 316.

В работах [1, 2, 11] описаны различные теоретические и практические аспекты управления ЛА при полете по маршруту. В патенте [3] и работе [10] описаны наземные системы подготовки полетного задания (СППЗ) для ЛА. В патентах [4, 7, 8] описаны способы управления траекторией полета ЛА по маршруту, а в патентах [5, 6, 9] описаны бортовые системы, обеспечивающие полет ЛА по маршруту.

Одной из функций СППЗ является планирование и построение маршрута полета ЛА из исходного пункта маршрута в конечный пункт маршрута в виде последовательности заданных координатами и высотой пролета геодезических навигационных точек, соединенных пространственными прямолинейными траекториями. Параметры этого маршрута могут передаваться на борт ЛА при подготовке к вылету посредством переносного носителя данных или по соответствующим каналам информационного взаимодействия наземной и бортовой аппаратуры. Параметры маршрута могут также формироваться экипажем и непосредственно на борту ЛА с помощью соответствующих бортовых информационно-управляющих систем, например специализированных или многофункциональных пультов-индикаторов, или передаваться на борт ЛА по соответствующим каналам связи непосредственно в процессе полета.

Учитывая цели и особенности объекта предполагаемого изобретения, а также для большей общности, в дальнейшем тексте заявки не будет акцентироваться внимание на методах формирования маршрута полета и типе оборудования,

с помощью которого он формируется и попадает в бортовые базы данных ЛА.

В патенте [7] описан способ, обеспечивающий выработку заданного курса для полета по маршруту, при котором линии заданного полета (ЛЗП) представляют собой прямые, соединяющие НТ в маршруте. В патенте [4] описан способ, обеспечивающий выход на НТ в маршруте с заранее заданного направления на заранее заданной дальности.

С учетом целей предлагаемого изобретения считаем, что наиболее близким к нему по технической сущности является способ формирования полетной траектории ЛА, описанный одновременно в книгах [2] (главы 6 и 7), [11] (глава 5, разделы 7.8, 7.9 и 8.1) и патенте [7]. С учетом только существенных для предлагаемого изобретения признаков данный способ выбирается в качестве прототипа.

Указанный способ формирования полетной траектории ЛА включает загрузку из бортовой базы данных и наложение на электронную карту местности маршрута полета в виде последовательности заданных координатами местоположения навигационных точек (НТ), соединение НТ прямолинейными траекториями (ПТ) и формирование заданного курса, обеспечивающего движение ЛА по полетной траектории.

Как показывает практика эксплуатации современных ЛА, построение маршрута, состоящего только из прямолинейных траекторий, не всегда и не в полной мере соответствует требованиям по безопасности выполнения полетов. Во многих случаях, например при полете на малой высоте в горных условиях или выполнении посадки/взлета на/с аэродром/а вблизи городских агломераций, единственно возможная траектория полета ЛА имеет сложную геометрическую форму.

В качестве примера фиг. 1 иллюстрирует геометрическую схему возможных траекторий полета в горизонтальной плоскости при выполнении захода на посадку на одну из взлетно-посадочных полос (ВПП) аэропорта Колката (Индия), которая регламентирована соответствующими документами по управлению полетами в зоне этого аэропорта.

Полеты по таким траекториям в настоящее время осуществляются, как правило, в ручном режиме под контролем диспетчера соответствующего центра по управлению полетами с использованием информации от угломерно-дальномерных радиотехнических навигационных систем типа VOR/DME.

Целью предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей ЛА за счет повышения степени автоматизации процессов управления ЛА при полете по траектории, имеющей сложную геометрическую форму.

Достижение поставленной цели в предлагаемом изобретении предлагается путем включения в маршрут полета траекторий произвольной геометрической формы (ТПФ) с последующей декомпозицией ТПФ на несколько взаимосоединенных прямолинейных микротраекторий (ПМТ), количество которых, а также их длину и направление определяют из условия нахождения точек взаимосоединения ПМТ непосредственно на исходной ТПФ, а также из условия о предельно допустимом боковом отклонении ЛА от исходной ТПФ

С учетом только значимых для изобретения признаков достижение указанной цели обеспечивается тем, что в предлагаемом способе формирования полетной траектории ЛА, включающем загрузку из бортовой базы данных и наложение на электронную карту местности маршрута полета в виде последовательности заданных координатами местоположения навигационных точек (НТ), соединение НТ прямолинейными траекториями (ПТ) и формирование заданного курса, обеспечивающего движение ЛА по полетной траектории, НТ, образующие основной маршрут полета, при необходимости, соединяют между собой на электронной карте местности траекториями произвольной формы (ТПФ), графический профиль которых задают в привязке к электронной карте местности таким образом, чтобы они, с учетом динамических свойств летательного аппарата и его систем автоматического управления, имели плавный и безопасный характер, производят декомпозицию ТПФ на несколько взаимосоединенных прямолинейных микротраекторий (ПМТ), количество которых, а также их длину и направление определяют из условия нахождения точек взаимосоединения (ТВС) ПМТ непосредственно на ТПФ, а также из условия о предельно допустимом боковом отклонении ЛА от ТПФ, определяют координаты местоположения каждой из ТВС ПМТ, запоминают ТВС ПМТ в бортовой базе данных в качестве дополнительных НТ, а затем, в полете по ТПФ, при формировании заданного курса используют вновь запомненные дополнительные НТ в качестве точек, эквивалентных по свойствам НТ образующим основной маршрут полета.

На фигурах 2 и 3 представлены чертежи, иллюстрирующие предлагаемый способ. Чертежи иллюстрируют геометрические схемы декомпозиции ТПФ, соединяющие две НТ из маршрута полета, на несколько ПМТ.

На фиг. 2 проиллюстрирована декомпозиция траектории входа в зону аэропорта Колката с направления 122°. В качестве HTi используется геодезическая точка входа в зону аэропорта. В качестве следующей точки HTi+1 используется геодезическая точка, в которой должно происходить переключение бортовых систем индикации и управления ЛА в режим ПОСАДКА по данным от радиотехнической посадочной системы ILS.

На фиг. 3 проиллюстрирована декомпозиция траектории ЛА при облете горных препятствий.

Декомпозиция исходной траектории сложной геометрической формы на несколько прямолинейных микротраекторий может быть осуществлена путем наложения графического образа исходной траектории на изображение карты местности, выбором, с учетом соответствующих критериев, точек взаимосоединения микротраекторий и "скалыванием" с изображения карты местности координат этих точек.

Известно, что основной целью полета ЛА по маршруту является пролет всего маршрута с максимально возможной точностью, т.е. обеспечение на всем маршруте минимального отклонения ЛА от заданной траектории. Как видно из фиг. 2 и 3, в предлагаемом изобретении, при декомпозиции ТПФ на ПМТ, осуществляется учет меняющейся кривизны ТПФ. В результате, текущее отклонение ПМТ от ТПФ не превышает заданного значения бокового отклонения ЛА от ТПФ.

Пример реализации предлагаемого способа может быть описан следующим образом.

Оператор СППЗ на основе целевого задания на полет, с учетом динамических свойств ЛА и его систем автоматического управления в процессе интерактивного взаимодействии с соответствующими устройствами СППЗ формирует графический образ ТПФ, соединяющей две "стандартные" навигационные точки из маршрута полета.

Эта процедура может выполняться оператором путем рисования ТПФ на электронной карте местности. В некоторых случаях, например при построении траектории посадки или взлета, в качестве графического образа ТПФ могут использоваться заранее подготовленные графические шаблоны.

Сформированный графический образ ТПФ в составе общего полетного задания поступает на борт ЛА и запоминается в бортовой базе данных.

На борту ЛА, при необходимости осуществления полета по ТПФ, экипаж вызывает из бортовой базы данных на электронный индикатор карту соответствующей местности и накладывает на нее графический образ ТПФ, а затем в режиме интерактивного взаимодействия с соответствующим бортовым оборудованием производит декомпозицию ТПФ на несколько ПМТ переменной длины. Координаты точек взаимного соединения ПМТ запоминаются в бортовой базе данных для дальнейшего использования в качестве "стандартных" НТ.

В простейшем случае декомпозиция графического образа ТПФ может быть произведена членом экипажа путем выбора, с учетом соответствующих критериев, точек взаимосоединения ПМТ и "скалыванием" с изображения карты местности на электронном индикаторе координат этих точек.

Таким образом, на примерах реализации показано достижение технических результатов.

Способ формирования полетной траектории летательного аппарата (ЛА), включающий загрузку из бортовой базы данных и наложение на электронную карту местности маршрута полета в виде последовательности заданных координатами местоположения навигационных точек (НТ), соединение НТ прямолинейными траекториями (ПТ) и формирование заданного курса, обеспечивающего движение ЛА по полетной траектории, отличающийся тем, что НТ, образующие основной маршрут полета, при необходимости соединяют между собой на электронной карте местности траекториями произвольной формы (ТПФ), графический профиль которых задают в привязке к электронной карте местности таким образом, чтобы они, с учетом динамических свойств летательного аппарата и его систем автоматического управления, имели плавный и безопасный характер, производят декомпозицию ТПФ на несколько взаимосоединенных прямолинейных микротраекторий (ПМТ), количество которых, а также их длину и направление определяют из условия нахождения точек взаимосоединения (ТВС) ПМТ непосредственно на ТПФ, а также из условия о предельно допустимом боковом отклонении ЛА от ТПФ, определяют координаты местоположения каждой из ТВС ПМТ, запоминают ТВС ПМТ в бортовой базе данных в качестве дополнительных НТ, а затем, в полете по ТПФ, при формировании заданного курса используют вновь запомненные дополнительные НТ в качестве точек эквивалентных по свойствам НТ, образующим основной маршрут полета.



 

Похожие патенты:

Способ определения положения мобильной машины на плоскости основан на определении положения мобильной машины на плоскости путем использования электромагнитного излучения, полученного от передатчика и воспринимаемого принимающим устройством, установленным на движущейся мобильной машине, и определения координат мобильной машины.

Изобретение относится к обработке телеметрической информации (ТМИ), получаемой при проведении приемо-сдаточных и летно-конструкторских испытаний беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

Группа изобретений относится к автоматическому управлению трактором для контурной вспашки. Способ местоопределения тракторного агрегата заключается в том, что измеряют величину напряженности магнитного поля, сравнивают измеренное значение с компенсационным и формируют сигнал траекторного рассогласования как разность сравниваемых значений.

Группа изобретений относится к способу и системе проведения испытаний беспилотной авиационной системы (БАС), а также испытательной системе для БАС с внешней подвеской.
Изобретение относится к управлению движением стыкуемых космических аппаратов (КА). Способ обеспечивает касание активного (АК) и пассивного (ПА) КА с требуемыми значениями скорости, для чего регулируют скорость причаливания в зависимости от дальности.

Группа изобретений относится к способу и устройствам ориентации транспортных средств по лазерному лучу. Для ориентации транспортного средства направляют лазерный луч в сторону транспортного средства параллельно или под небольшим углом к траектории его движения, формируют линейную поляризацию излучения, устанавливают положение плоскости поляризации перпендикулярно плоскости, проходящей через лазерный луч и траекторию движения, определяют отклонение от заданной траектории движения.

Группа изобретений относится к способу и системе стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата. Для формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения задают и измеряют цифровой сигнал углового положения, измеряют аналоговый сигнал угловой скорости, формируют цифровой сигнал рассогласования и преобразуют его в аналоговый, измеряют сигнал скоростного напора, формируют ограничения сигнала запаздывания в адаптивной функции и заданного сигнала углового положения в адаптивной функции в зависимости от сигнала скоростного напора, формируют сигнал рассогласования, как разность между сформированными ограниченными сигналами, формируют выходной сигнал определенным образом.

Группа изобретений относится к способу управления самолетом, способу для обозначения потенциального состояния сваливания, системе управления сваливанием. Для управления самолетом идентифицируют угол атаки, коэффициент подъемной силы, воздушную скорость аварийного оповещения для самолета определенным образом.

Группа изобретений относится к способу и устройству формирования сигнала угловой стабилизации по крену летательного аппарата. Для формирования сигнала угловой стабилизации по крену измеряют текущий сигнал углового положения летательного аппарата, сигнал угловой скорости и углового положения элеронов, формируют сигналы оценок динамических параметров, формируют выходной сигнал определенным образом с учетом дополнительно сформированного определенным образом сигнала оценки внешнего возмущения.

Техническое решение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики. Система датчиков цистерны содержит акселерометр для определения ориентации люка, датчик положения для определения глобального местоположения цистерны и блок обработки данных с модулем события.

Модернизированная бортовая адаптивная система стабилизации бокового движения летательного аппарата содержит задатчик сигнала управления по курсу, пять блоков вычитания, три усилителя, сумматор, ограничитель сигнала, измеритель угла курса, измеритель угловой скорости по курсу, управляемый ключ, три задатчика порогового сигнала, адаптивное инерционное звено, два формирователя модульной функции, три однополярных двухпозиционных реле с гистерезисом, два логических элемента «ИЛИ», задатчик сигнала управления по тангажу, датчик скоростного напора, соединенные определенным образом. Обеспечивается повышение устойчивости и качества процессов углового движения беспилотных летательных аппаратов. 1 ил.

Группа изобретений относится к способу и бортовой системе автоматического управления самолетом в случае недееспособности экипажа. Для автоматического управления самолетом в случае недееспособности экипажа определяют недееспособность экипажа путем передачи на индикатор кокпита сообщения, требующего подтверждения экипажем путем введения кода безопасности, подают команду для управления самолетом на автопилот при отсутствии подтверждения от экипажа, управляют самолетом с помощью автопилота к месту приземления, перед приземлением самолета подают другое сообщение, требующее подтверждения от экипажа путем введения кода безопасности, определяют безопасную зону для полета самолета до выработки топлива, производят полет в безопасной зоне до выработки топлива. Бортовая система автоматического управления самолетом содержит процессор, два модуля воздействия на процессор, два автопилота, дополнительный модуль определения безопасной зоны, индикатор кокпита, устройство для ввода подтверждения экипажа, датчик регистрации команд ручного управления, датчик регистрации потери давления в самолете, машиночитаемый носитель со встроенным машиночитаемым программным кодом. Обеспечивается автоматическое управление самолетом в случае недееспособности экипажа. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способу формирования сигнала стабилизации продольного углового движения беспилотного летательного аппарата. Для формирования сигнала производят идентификацию аэродинамических характеристик летательного аппарата на основе восстановления угла атаки определенным образом, измеренных углов тангажа, углов отклонения рулевых поверхностей, угловой скорости тангажа, а также нормального ускорения. Корректируют коэффициенты усиления контура стабилизации продольного углового движения летательного аппарата, формируют сигнал стабилизации продольного углового движения беспилотного летательного аппарата на основе скорректированных коэффициентов. Обеспечивается требуемое качество стабилизации углового движения летательного аппарата в широком диапазоне скоростей и высот полета при действии возмущений.

Изобретение относится к способу точной посадки беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Для точной посадки БПЛА получают временную последовательность кадров с оптической камеры на БПЛА, закодированную в битовый поток и содержащую данные об не менее одной оптической метке, расположенной в точке посадки, определяют не менее двух углов смещения при помощи алгоритмов компьютерного зрения, получают и обрабатывают с помощью рекурсивного фильтра данные о не менее двух углов наклона и высоте БПЛА, определяют вектор смещения БПЛА, формируют и направляют сигналы управления при помощи пропорционально-интегрально-дифференцирующего регулятора на полетный контроллер БПЛА, корректируют траекторию посадки БПЛА. Обеспечивается точность посадки с погрешностью не менее 15 см. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх