Способ восстановления параметров движения летательного аппарата



Способ восстановления параметров движения летательного аппарата
Способ восстановления параметров движения летательного аппарата

 


Владельцы патента RU 2620786:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может найти применение для восстановления фактических (опытных) параметров движения при проведении летных испытаний летательного аппарата (ЛА). Технический результат – расширение функциональных возможностей. Для этого на основе телеметрической информации о работе бортовой инерциальной навигационной системы (ИНС) и бортовой аппаратуры спутниковой навигации (БАСН), а также данных о координатах точки падения ЛА и моменте встречи ЛА с земной поверхностью апостериорно определяют поправки, согласующие измеренные и расчетные данные, на основании которых восстанавливают параметры движения (поступательного и вращательного) на атмосферном участке полета ЛА. При этом обеспечивают высокоточное определение фактических (опытных) параметров (поступательного и вращательного) движения атмосферного участка траектории полета. 2 ил.

 

Изобретение относится к способам обработки экспериментальных данных и может быть использовано для восстановления параметров фактической (опытной) траектории на атмосферном участке полета при проведении летных испытаний летательного аппарата (ЛА).

Известен «Способ обработки информации о перемещении летательного аппарата» (Патент РФ №2436047, А.И. Клименко, А.А. Клименко, А.В. Абакумов, Е.Н. Скрипаль, Р.В. Ермаков, Л.А. Филиппов, МПК G01C 23/00 (2006.01), опубл. 10.12.2011 г., Бюл. №34), который включает операции, связанные с получением информации об основных параметрах навигации: от инерциальной навигационной системы (ИНС), состоящей из функционирующих в режиме регистрации информации по меньшей мере одного трехосевого акселерометра, по меньшей мере одного трехосевого датчика угловой скорости, по меньшей мере одного трехосевого магнитометра и от спутниковой навигационной системы (СНС). Комплексирование данных СНС осуществляют с возможностью корректировки параметров навигации и ошибок, накапливающихся при функционировании инерциальных навигационных систем. При этом маркируют выбранную траекторию перемещения ЛА точками его возможного нахождения, находящимися друг относительно друга в пространстве на расстоянии, равном заранее заданной величине. Реальные координаты положения ЛА определяют с использованием данных от ИНС и СНС в дискретные моменты времени, значения которых зависят от динамики и направления угловых скоростей ЛА. Данный способ выбран в качестве прототипа.

Известный способ предназначен для восстановления траектории ЛА в процессе полета, техническим результатом способа является повышение эффективности обработки информации путем обеспечения определения и восстановления траектории ЛА. Однако данный способ не обеспечивает высокоточного определения фактических (опытных) значений вектора скорости и параметров ориентации на атмосферном участке полета при проведении летных испытаний управляемых ЛА, что необходимо для подтверждения правильности функционирования бортовых систем навигации и управления, определения экспериментальных значений аэродинамических характеристик (АДХ) корпуса и органов управления ЛА, уточнения его тактико-технических характеристик.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение высокой точности определения фактических параметров поступательного и вращательного движения летательного аппарата на атмосферном участке полета.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в заявляемом способе восстановления параметров траектории ЛА, включающем получение информации о движении ЛА от бортовой инерциальной навигационной системы на всем атмосферном участке полета ЛА и информации об основных параметрах навигации от бортовой аппаратуры спутниковой навигации (БАСН), обработку полученных данных от ИНС и БАСН и определение параметров движения ЛА, в отличие от прототипа, дополнительно получают информацию об основных параметрах навигации от БАСН на доплазменном и не менее чем в двух точках на послеплазменном участке полета ЛА, информацию от ИНС и БАСН получают телеметрически и проводят ее обработку апостериорно. В ходе обработки параметров движения ЛА с использованием информации ИНС и информации о параметрах движения навигационных спутников (НС) производят определение расчетных радиальных скоростей и дальностей ЛА относительно НС; формируют массивы данных об измеренных и расчетных значениях радиальных скоростей и дальностей ЛА относительно НС и с использованием данных о координатах точки падения и моменте встречи ЛА с земной поверхностью, определяют поправки, согласующие измеренные и расчетные данные о значениях радиальных скоростей и дальностей, восстанавливают параметры движения с учетом полученных поправок.

Обеспечение высокой точности определения фактических параметров поступательного и вращательного движения летательного аппарата на атмосферном участке полета достигается за счет использования всей совокупности признаков заявляемого способа.

На фиг. 1 показан алгоритм реализации заявляемого способа обработки; на фиг. 2 - алгоритм обработки информации в соответствии с заявляемым способом, полученной в ходе осуществлении заявляемого способа при помощи математических моделей ИНС и БАСН, а также комплексной модели движения управляемого ЛА при проведении летных испытаний летательного аппарата.

Способ восстановления параметров движения летательного аппарата реализуется следующим образом.

В процессе полета ЛА телеметрически получают информацию:

- данные о параметрах движения (поступательного и вращательного) на атмосферном участке полета летательного аппарата от бортовой ИНС, состоящей из по крайней мере одного трехосевого акселерометра (либо трех одноосевых акселерометров) и по крайней мере одного трехосевого датчика угловой скорости (либо трех одноосевых датчиков угловой скорости), функционирующих в режиме регистрации информации на всем атмосферном участке полета ЛА:

- координаты положения, составляющие вектора скорости и параметры ориентации ЛА в инерциальной геоцентрической системе координат (ИГСК);

- проекции кажущихся скоростей и приращений углов поворотов на измерительные оси трехосевого датчика угловой скорости (ДУС) (либо трех одноосевых датчиков угловой скорости) и измерительные оси трехосевого акселерометра (либо трех одноосевых акселерометров) (АКС) из состава ИНС, измеряемые в каждом цикле навигационных определений;

- информацию об основных параметрах навигации от БАСН на доплазменном и не менее чем в двух точках на послеплазменном участке траектории полета ЛА:

- измеренные значения радиальных скоростей и дальностей до видимых НС;

- моменты измерений радиальных скоростей и дальностей;

- номера навигационных спутников, относительно которых получены измерения радиальных скоростей и дальностей.

После проведения испытаний ЛА из архива Информационно-аналитического центра координатно-временного и навигационного обеспечения (ИАЦ КВНО) ЦНИИмаш получают информацию о:

- параметрах движения навигационных спутников в гринвичской геоцентрической системе координат, относительно которых получены измерения радиальных скоростей и дальностей.

Обработку полученных данных от ИНС и БАСН проводят апостериорно, при этом в ходе обработки параметров траектории ЛА производят определение расчетных радиальных скоростей и дальностей ЛА относительно НС, формируют массивы данных об измеренных и расчетных значениях радиальных скоростей и дальностей.

С использованием полученных данных, данных о координатах точки падения и данных о моменте встречи ЛА с земной поверхностью, полученных с помощью средств контроля, методом наименьших квадратов определяют поправки, согласующие измеренные и расчетные данные о значениях радиальных скоростей и дальностей (поправки к начальным условиям поступательного и вращательного движения), к показаниям акселерометра, а также поправку на рассогласование шкалы времени БАСН и системной шкалы времени навигационных спутников, восстанавливают параметры движения с учетом полученных поправок, то есть для восстановления параметров траектории определяют поправки, согласующие навигационные определения ИНС с результатами траекторных измерений БАСН, включая поправки к начальным условиям поступательного и вращательного движения, к показаниям акселерометра, а также поправку на рассогласование шкалы времени БАСН и системной шкалы времени НС.

Состав поправок ограничивают наиболее значимыми для восстановления опытной траектории и включают поправки в начальные условия для решения навигационной задачи в соответствии с алгоритмом работы ИНС, в том числе: три поправки в координаты положения; три поправки в составляющие вектора скорости; три поправки в параметры ориентации.

Поправки должны минимизировать функционал вида:

,

при условии, что A⋅X=b,

где X - вектор искомых поправок;

M - матрица коэффициентов влияния поправок на изменения величин отклонений квадратов радиальных дальностей (S2) до видимых НС и скалярных произведений радиальных дальностей и скоростей (S-W);

B - вектор, элементами которого являются взвешенные разности расчетных и измеренных значений:

- квадратов радиальных дальностей S;

- скалярных произведений радиальных дальностей S и скоростей W;

A - матрица коэффициентов влияния элементов вектора X на отклонения координат конечной точки траектории (точки падения ЛА);

b - вектор, содержащий отклонения координат фактической точки падения от точки прицеливания.

Искомое решение определяется из уравнений:

,

.

Дополнительно могут быть определены характеристики точности восстановления параметров движения ЛА, так же как ошибки определения поправок (с учетом и без учета идентифицированного вектора поправок), обусловленные совместным влиянием всех погрешностей ИНС, и восстановлены параметры движения с использованием расширенного вектора поправок (три поправки в координаты положения; три поправки в составляющие вектора скорости; три поправки в параметры ориентации; одна поправка в аддитивную погрешность акселерометра; две поправки в мультипликативные составляющие погрешности акселерометра).

Наибольшая точность восстановления параметров движения достигается на завершающем этапе послеполетной обработки телеметрической информации - при интегрировании уравнений движения с использованием измерений приращений кажущихся скоростей и углов поворота ЛА с учетом полученных поправок к начальным условиям и результатам измерений акселерометра. Учет указанных поправок позволяет повысить точность определения координат положения ЛА до единиц метров.

Заявляемый способ восстановления параметров движения летательного аппарата был проверен при помощи математической модели ИНС и БАСН, а также комплексной модели движения управляемого ЛА (см. фиг. 2). Проверка показала работоспособность заявляемого способа и достижение заданной точности восстановления траектории движения ЛА.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает высокоточное определение фактических (опытных) параметров поступательного и вращательного движения ЛА на атмосферном участке траектории полета, при условии наличия полной телеметрической информации о работе бортовой ИНС на всем атмосферном участке и информации от БАСН на доплазменном и не менее чем в двух точках на послеплазменном участке траектории.

Способ восстановления параметров движения летательного аппарата (ЛА), включающий получение информации от бортовой инерциальной навигационной системы (ИНС) на всем атмосферном участке полета ЛА и информации об основных параметрах навигации от бортовой аппаратуры спутниковой навигации (БАСН), обработку полученных данных от ИНС и БАСН и определение параметров движения ЛА, отличающийся тем, что информацию об основных параметрах навигации от БАСН получают на доплазменном и не менее чем в двух точках на послеплазменном участке полета ЛА, информацию от ИНС и БАСН получают телеметрически и проводят ее обработку апостериорно, в ходе обработки параметров движения ЛА с использованием информации ИНС и информации о параметрах движения навигационных спутников (НС) производят определение расчетных радиальных скоростей и дальностей ЛА относительно НС, формируют массивы данных об измеренных и расчетных значениях радиальных скоростей и дальностей ЛА относительно НС, и с использованием данных о координатах точки падения и моменте встречи ЛА с земной поверхностью определяют поправки, согласующие измеренные и расчетные данные о значениях радиальных скоростей и дальностей, восстанавливают параметры движения с учетом полученных поправок.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к способу и системе отображения полетной информации. Для отображения полетной информации отслеживают текущее местоположение самолета на заданной траектории полета, определяют текущий момент времени для текущего местоположения самолета на траектории, обеспечивают плановое время нахождения самолета в текущем положении, вычисляют и отображают отклонение планового и текущего времени, обеспечивают рекомендуемую путевую скорость, вычисляют и отображают отклонение текущей путевой скорости от рекомендованной.

Изобретение относится к области комплексных навигационных систем, систем управления и наведения летательных аппаратов (ЛА). Технический результат изобретения - повышение точности и быстродействия оптимального оценивания и коррекции всех измеряемых инерциальной навигационной системой (ИНС) навигационных и пилотажных параметров в обеспечение эффективного решения навигационных, боевых и специальных задач.

Изобретение относится к области измерительных информационных систем и комплексов боевых летательных аппаратов (ЛА). Технический результат – расширение функциональных возможностей.

Группа изобретений относится к способу построения инерциальных демпфированных систем с произвольным периодом, инвариантным по отношению к маневрированию объекта и инерциальной системе.

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может быть использовано в составе комплексов пилотажно-навигационного оборудования летательных аппаратов (ЛА).

Изобретение предназначено для использования в летательном аппарате в условиях ограниченной видимости, в частности, при выполнении спасательных операций, операций вблизи земли и т.д.

Изобретение относится к области пилотажно-навигационных систем транспортного летательного аппарата. Цифровая пилотажно-навигационная система транспортно-летательного аппарата, содержащая аппаратуру текущих пилотажных навигационных параметров для измерения курса, углов крена, тангажа, инерциальных скоростей (ИС-1), (ИС-2), воздушной скорости, барометрической высоты (СВС), относительной высоты от радиовысотомера (РВ), для определения координат посредством инерциальных радиосистем, блок коммутации (БК), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), блок исполнения команд (БИК), систему радиосвязи с приемником-передатчиком (ПП) связи с пультом управления на начальном пункте маршрута (НПМ) и пультом управления на конечном пункте маршрута (КПМ), также дополнительно включает спутниковую навигационную систему (СНС), блок программы маршрута (БПМ), блок взлета-посадки (БВП), выполнен первый и второй автоматические навигаторы (АН).
Изобретение относится к области инерциальной навигации и может быть использовано в авиационных бесплатформенных инерциальных навигационных системах (БИНС). Технический результат - расширение функциональных возможностей.
Комплекс бортового оборудования содержит бортовое радиоэлектронное оборудование, комплексный потолочный пульт, интегрированную систему сбора, контроля и регистрации полетной информации, систему управления общесамолетным оборудованием, систему управления комплексной системой управления, вычислительную часть маршевой силовой установки, общесамолетные системы с собственными вычислителями, подключенные к бортовой сети информационного обмена определенным образом.
Изобретение, характеризуемое как способ повышения точности начальной выставки бесплатформенной инерциальной системы (БИНС) во время нахождения летательного аппарата (ЛА) на аэродроме, после начальной выставки и перехода БИНС в режим навигации, за все время нахождения ЛА на аэродроме, осуществляют совместную обработку информации инерциального счисления и внешней информации, поступающей, по меньшей мере, от спутниковой навигационной системы (СНС), относится к области инерциальной навигации и может быть использовано в авиационных БИНС.

Изобретение относится к области измерительных систем и комплексов боевых летательных аппаратов (ЛА). Технический результат - повышение точности оценивания и краткосрочного прогноза параметров движения цели на основе субоптимальной процедуры ее углового сопровождения в обеспечение эффективного применения неуправляемых авиационных средств поражения (АСП). Для этого оценивание и прогноз параметров цели осуществляют в проекциях на оси лучевой системы координат. Выбор указанной системы координат не случаен, так как позволяет эффективно реализовать и привязку к цели, и модифицированный прогноз ее параметров на основе углового сопровождения цели. Для этого по окончании режима привязки, ее фильтр-идентификатор редуцируют, выделяя из него дальномерный канал и канал углового сопровождения цели. Фильтр-идентификатор канала углового сопровождения по измерениям углов визирования цели формирует перечень оценок характерных для него параметров, а дальномерный канал, на основе оценок собственных параметров, полученных в режиме привязки, и текущих оценок составляющих скорости канала углового сопровождения реализует прогноз своих параметров, которые используют в процедуре углового сопровождения. 5 ил.

Изобретение относится к способам определения кинематических параметров гребной механической системы и сил, приложенных к ее элементам. При реализации предложенного способа осуществляют прямые измерения ускорения и скорости лодки вдоль ее продольной оси и угол поворота весла в вертлюге вокруг вертикальной оси. Также измеряют угловую скорость поворота весла в вертлюге вокруг вертикальной оси и на основании полученного значения вычисляют угловое ускорение поворота весла. Измеряют перемещение гребца вдоль продольной оси лодки, на основании полученного значения вычисляют его ускорение. Далее, используя полученные значения измеренных величин, вычисляют гидродинамическую силу сопротивления движению лодки, силы инерции, возникающие при поступательных движениях лодки и гребца, а также поступательном и вращательном движениях весел, момент сил инерции весла, возникающий при его вращательном движении и поступательном движении лодки. Определяют силы, приложенные к рукоятке весла, к вертлюгу, к лопасти весла и к подложке. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения сил, определяемых на элементах гребной механической системы, а также уменьшение времени предстартовой подготовки системы в тренировочном процессе. 1 ил.
Наверх