Способ повышения точности навигации летательных аппаратов по карте высот местности и система навигации, использующая способ - заявка 2016144626 на патент на изобретение в РФ

1. Способ повышения точности навигации летательного аппарата (ЛА) по карте высот местности содержит получение от бортовых датчиков другой природы текущих данных о местоположении, скорости и угловой ориентации ЛА, в дальнейшем называемых априорными координатами ЛА; получение эталонной цифровой карты высот местности участка коррекции, ориентированной по заданному курсу ЛА на участке коррекции; радиолокационное измерение высот элементов местности, находящихся в полосах, в дальнейшем называемых строками, поперечных линии пути ЛА в связанной с ЛА системе координат (ССК); составление измеренной карты высот местности из строк; преобразование координат элементов измеренной карты высот местности в нормальную систему (НСК) с учетом текущих априорных координат ЛА; вычисление текущей погрешности априорных координат ЛА путем определения сдвига измеренной карты высот местности в НСК относительно эталонной цифровой карты высот местности; коррекцию априорных координат ЛА с учетом оценки местоположения ЛА по карте высот местности; строки ограничены по размеру вдоль линии пути шириной диаграммы направленности (ДН) антенны радиолокационного измерителя в плоскости YoX ССК и поперек линии пути согласно выбираемого размера строки измеряемой местности, отличается тем, что до вычисления текущей погрешности априорных координат ЛА находят и компенсируют усредненную погрешность крена, используемого при преобразовании ССК координат элементов измеряемой карты высот местности в НСК, в дальнейшем называемой погрешностью измерения крена; оценка погрешности измерения крена находится итеративно путем получения последовательности радиолокационных изображений (РЛИ) строк местности в ССК; нахождения самых ярких элементов РЛИ j-той строки, число самых ярких элементов выбирается по результатам моделирования в диапазоне от Q1 до Q2; нахождения высот самых ярких элементов РЛИ j-той строки в ССК; преобразования координат самых ярких элементов j-той строки из ССК в НСК с использованием крена, скорректированного на усредненную оценку погрешности крена предыдущей итерации; совмещения элементов j-той измеренной строки с цифровой картой высот местности с нахождением элементов цифровой карты, соответствующих элементам j-той строки; вычисления погрешности по крену на интервале работы на j-той строке путем расчета угла между линиями регрессии, описывающими зависимость высоты самых ярких элементов j-той строки от Z координаты НСК и соответствующих им элементов эталонной карты; вычисления усредненной погрешности по крену путем весового сложения предшествующей усредненной погрешности крена с текущей оценкой погрешности крена, вес первого слагаемого равен единице минус число, обратное номеру строки, второй вес равен числу, обратному номеру строки; компенсации ошибки измерения крена путем вычитания усредненной оценки погрешности крена из априорной оценки крена; повторения итераций усреднения погрешности по крену и ее компенсации до тех пор, пока модуль текущей оценки погрешности крена не станет меньше допустимого порога; запоминание усредненной оценки погрешности измерения по крену последней итерации и использование ее при компенсации погрешности крена для всех последующих преобразований координат самых ярких элементов строк из ССК в НСК; коррекция априорных данных по ориентации ЛА производится по данным усредненной оценки погрешности измерения крена на последней итерации; совмещение в НСК элементов строки измеренного рельефа с эталонной цифровой картой высот местности также, как и определение сдвига измеренной карты сцены относительно эталонной цифровой карты высот местности выполняется по положению минимума суммы модулей разности измеренных высот элементов местности и соответствующих им высот элементов эталонной карты; наклон плоскости наблюдения строки местности, параллельной поперечной оси ЛА, менее 5 градусов относительно плоскости YoZ ССК
2. Система навигации ЛА по карте высот местности содержит, последовательно соединенные когерентный радиовысотомер, корреляционный процессор и навигационный процессор, выход которого является выходом системы коррекции по карте местности, цифровую карту местности, соединенную с четвертым входом корреляционного процессора, на второй вход навигационного процессора поступают текущие данные инерциальной системы о углах крена, тангажа, рысканья, местоположении и скорости ЛА соответственно, отличающаяся тем, тем, что введены последовательно соединенные вычислитель линии регрессии строки измеренного рельефа, вычислитель погрешности по крену и схема управления, корректор погрешности крена, первый и второй выход которого соединены с вторым входом корреляционного процессора и третьим входом навигационного процессора соответственно; выход схемы управления соединен с третьим входом корреляционного процессора, первым входом корректора погрешности крена и входом когерентного радиовысотомера, вычислитель линии регрессии строк цифровой карты местности, выход которого соединен с первым входом вычислителя погрешности по крену, второй и третий выходы корреляционного процессора соединены с входами вычислителей линии регрессии строки измеренного рельефа и строки цифровой карты соответственно, выход вычислителя погрешности по крену соединен с вторым входом корректора погрешности крена, выход навигационного процессора соединен с третьим входом корректора погрешности крена, пятым входом корреляционного процессора и первым входом схемы управления, схема управления по априорным координатам ЛА, выдаваемым навигационным процессором, определяет момент включения когерентного радиовысотомера, синхронизирует сканирование местности когерентным радиовысотомером в соответствии с расчетной временной циклограммой, вводит на корректор погрешности крена исходную нулевую усредненную оценку погрешности крена, определяет вхождение погрешности измерения крена в допуск и вырабатывает решение остановки или продолжения итеративной оценки погрешности измерения крена, синхронизирует корректор погрешности крена по запоминанию усредненной погрешности крена, соответствующей последней итерации, синхронизирует считывание текущих данных по местоположению, скорости, углов ориентации ЛА, поступающих в корректор погрешности крена и корреляционный процессор с навигационного процессора.
3. Система навигации ЛА по карте высот местности по п. 2, отличающаяся тем, что когерентный радиовысотомер по командам схемы управления построчно дискретно сканирует местность цифровой активной фазированной антенной решеткой в плоскости пеленга, параллельной поперечной оси ЛА, измеряет наклонную дальность и пеленг элементов местности, разрешаемых по дальности и доплеровской частоте, шаг перестройки направления сканирования равен ширине диаграммы направленности антенны, пеленг относительно плоскости XoY ССК измеряется амплитудным моноимпульсным суммарно-разностным способом, угол между проекцией направления на разрешаемый элемент местности и плоскостью YoZ ССК определяется по данным измерений доплеровского сдвига частоты, составляющих вектора скорости и пеленга относительно поперечной оси ЛА.
Наверх