КОМПЛЕКС ГРУППОВОГО БОЕВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВЕРТОЛЕТОВ АВИАЦИИ СУХОПУТНЫХ ВОЙСК Российский патент 1999 года по МПК G01C23/00 B64D7/00 

Изобретение относится к авиастроению, в частности к комплексам бортового оборудования вертолетов, обеспечивающих боевое применение на основе целераспределения и целеуказания между взаимодействующими в группе ударными и разведывательными вертолетами при выполнении координированных фронтовых операций.

Из известных комплексов в качестве прототипа выбирается комплекс, структурная схема которого приведена в книге [1] Гришутина В.Г. "Лекции по авиационным системам стрельбы", Киев, КВВИУ, 1980 г., стр. 356, содержащий на борту каждого взаимодействующего вертолета взаимосвязанные прицельно-навигационную систему (ПНС), индикационно-отрабатывающую систему (ИОС), систему связи (СС) каждого взаимодействующего вертолета с каждым.

Целераспределение осуществляется через СС передачей координат обнаруженных целей, а целеуказание и боевое применение осуществляется при непосредственном контакте (активная локация) с целями средствами ПНС каждого объекта, что приводит к возможности обнаружения вертолетов средствами противодействия лоцируемых наземных и воздушных целей.

Техническим результатом, обеспечиваемым при использовании предлагаемого технического решения, является расширение функциональных возможностей комплекса.

Достигается технический результат тем, что в комплекс группового боевого взаимодействия вертолетов, содержащий взаимосвязанные по каналу информационного обмена прицельно-навигационную систему, индикационно-отрабатывающую систему и систему связи, дополнительно введены устройство формирования координат мерцающих, невидимых и пассивно-лоцируемых целей, устройство формирования и коррекции курса и координат взаимодействующих вертолетов, устройство формирования траектории движения подвижных наземных и воздушных целей, взаимосвязанные между собой и с прицельно-навигационной системой, индикационно-отрабатывающей системой и системой связи, обеспечивающие режимы скрытного группового применения по невидимым, мерцающим и пассивно-лоцируемым воздушным и наземным подвижным и неподвижным целям.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого комплекса, содержащего:
1 - прицельно-навигационная система ПНС,
2 - индикационно-отрабатывающая система ИОС,
3 - система связи СС,
4 - устройство формирования и коррекции курса и координат взаимодействующих вертолетов УККК,
5 - устройство формирования координат мерцающих, невидимых и пассивно-лоцируемых целей УМНПЦ,
6 - устройство формирования траектории движения подвижных наземных и воздушных целей УПДЦ.

Двойной линией со стрелками обозначены бортовые информационные линии проводной связи, например, выполненные по мультиплексному каналу информационного обмена (интерфейс магистральный последовательный).

Зигзагообразной линией со стрелками обозначены входы-выходы СС3 по сигналам радиосвязи и каналы локации целей средствами ПНС1 по радиолокационным и оптиколокационным сигналам.

На фиг. 2 представлена блок-схема УККК4, содержащего:
7 - блок ввода-вывода БВВ,
8 - блок коррекции БК,
9 - блок преобразования координат БПК.

На фиг. 3 представлена блок-схема УМНПЦ5, содержащего:
10 - первый блок преобразования координат БПК1,
11 - блок ввода-вывода БВВ,
12 - второй блок преобразования координат БПК2,
13 - третий блок преобразования координат БПК3,
14 - блок алгебраического суммирования БАС.

На фиг. 4 представлена блок-схема УПДЦ6 содержащего:
15 - блок ввода-вывода БВВ,
16 - блок алгебраического суммирования БАС,
17 - блок умножения БУ,
18 - блок интеграторов БИ,
19 - блок формирования функций времени БФФВ.

Примеры технического выполнения блоков приведены:
- БАС, БИ, БУ, БФФВ, БПК в книге [2] Тетельбаума И.М. "400 схем для АВМ", М.: Энергия, 1978 г., стр. 8, стр. 9, стр. 10, стр. 85, стр. 134;
- БВВ в книге [3] Преснухина Л.Н. "Цифровые вычислительные машины", М.: Высшая школа, 1981 г., стр. 394 - 406;
- БК в книге [4] Сейдж Э. "Теория оценивания и ее применение в связи и управлении", М.: Связь, 1976 г., стр. 288.

Комплекс работает следующим образом.

Локационными средствами ПНС1 обнаруживаются воздушные и наземные цели и ориентиры (i - количество лоцируемых объектов), их координаты относительно вертолета (в земной системе координат) - X_1цi, Z_1цi, H_1цi - продольная, боковая и вертикальная координаты и в полярной системе координат D_1цi, ϕ_1цi, θ_1цi - дальности и углы визирования целей фиксируются в ПНС-1, в которой также запрограммированы координаты известных целей (ориентиров) - X_цi, Z_цi, H_цi в земной системе координат. В ПНС1 также формируются навигационные параметры движения вертолета - продольная - X₁, боковая - Z₁ и вертикальная координаты - H₁ в земной системе координат и углы географического курса ψ₁, крена γ₁, тангажа ν₁ и относительные координаты относительно любого взаимодействующего вертолета (индекс "2") - X₁₂ = X₂ - X₁, Z₁₂ = Z₂ - Z₁, H₁₂ = H₂ - H₁, где координаты X₂, Z₂, H₂ получены через канал информационного обмена с СС3, по каналу радиосвязи которого принимаются и выдаются в канал информационного обмена углы ψ₂, γ₂, ν₂, координаты лоцируемых целей X_2цi, Z_2цi, H_2цi, D_2цi, ϕ_2цi, θ_2цi.
Канал информационного обмена через вход УККК4 (см. фиг. 2) подключен к первому входу БВВ7, осуществляющего выбор параметров для передачи в подключенные к нему блоки БК8 и БПК9.

При одновременной локации двух (i=1; 2) запрограммированных наземных неподвижных целей сигналы параметров X₁, Z₁, H₁, X₂, Z₂, H₂, ψ₂, ψ₁, X₁₂, Z₁₂, H₁₂, X_ц1, Z_ц1, H_ц1, X_ц2, Z_ц2, H_ц2 с первого - семнадцатого выходов БВВ7 поступают на первый - семнадцатый вход БК8, а сигналы параметров D_1ц1, D_1ц2, ϕ_1ц1, ψ_1ц2, θ_1ц1, θ_1ц2, X_ц1, X_ц2, Z_ц1, Z_ц2, H_ц1, H_ц2, D_2ц1, D_2ц2 ϕ_2ц1, ψ_2ц2, θ_2ц2, θ_2ц1, с восемнадцатого - сорок первого выходов БВВ7 поступают на первый - двадцать четвертый входы БПК9, в котором в соответствии с поступившими параметрами по уравнениям пространственной локации множества целей (не менее двух) в едином времени на основе зависимостей локации одной цели (см. книгу [5] , Мубаракшина Р.В. "Комплексное наведение летательных аппаратов и отдельных средств", Москва, Машиностроение, 1990 г., стр. 85, формируются параметры например, в горизонтальной плоскости при θ_1ц1 = 0, θ_1ц2/= 0

и аналогичные формулы для второго взаимодействующего вертолета с заменой первого индекса "1" на индекс "2". (Здесь с индексом "0" обозначены точные значения параметром, флюктуационные центрированные погрешности), сигналы которых с первого - семнадцатого выходов БПК9 поступают на восемнадцатый - тридцать четвертый входы БК8, на первый - семнадцатый входы которого, как представлено выше, поступают сигналы координат запрограммированных целей X_ц1, Z_ц1, H_ц1, X_ц2, Z_ц2, H_ц2, координаты и углы курса первого и второго взаимодействующих вертолетов

относительные координаты взаимодействующих вертолетов

где под индексом "0" обозначены точные значения параметров, Δ - медленно меняющиеся во времени погрешности параметров.

БК8 реализован на семнадцати оптимальных корректирующих фильтрах (см. [4] , стр. 288), обеспечивающих компенсацию медленно меняющихся погрешностей Δ и подавление практически до нуля флюктуационных погрешностей в БК8 формируются откорректированные значения параметров
которые с первого - семнадцатого выходов БК8 поступают на второй - восемнадцатый входы БВВ7, с сорок второго выхода которого вышеперечисленные параметры поступают через канал информационного обмена во все взаимодействующие системы и устройства для осуществления точной навигации, индикации, управления, наведения, при необходимости применения средств поражения по лоцируемым целям и передачи через СС3 на взаимодействующие вертолеты. При отключении режима локации запрограммированных целей (ориентиров) значения откорректированных параметров
остаются точными в рамках соответствия реальных погрешностей их моделям, реализованных в оптимальных корректирующих фильтрах блока БК8.

Вход УПДЦ6 подключен к первому входу БВВ15 осуществляющего выбор координат местоположения вертолета относительных координат наземных и воздушных подвижных целей, лоцируемых с другого взаимодействующего объекта, (здесь i - номер цели) и относительных координат взаимодействующих вертолетов сигналы которых с первого - девятого выходов БВВ15 поступают на первый - девятый входы БАС16, на десятый - n-ый входы которого поступают корректирующие сигналы U₁₀,...,U_1k; U₂₀,..., U_2k; U₃₀,..., U_3k.

В БАС16 формируются сигналы траектории целей

и сигналы

где точные координаты траекторий целей представляются степенным рядом флюктуационные центрированные погрешности измеряемых сигналов X_2цi, Z_2цi, H_2цi, при этом n = 3K + 13.

Сигналы m₁, m₂, m₃ с первого - третьего выходов БАС16 поступают на первый - третий входы БУ17.

В БФФВ19 формируются сигналы функций времени F₁, F₂,...,F_m (здесь m = K + 1), которые с первого -m-ого выходов БФФВ19 поступают на четвертый -(m+4)-ый входы БУ17, на первом - третьем выходах которого формируются сигналы m₁•F_m, m₂•F_m, m₃•F_m, поступающие на первый - третий входы БИ18, формирующего сигналы интегралов

которые с первого - 3m-го выходов БИ18, поступают на (m+5)-ый - (4m+4)-ый входы БУ17, где формируются сигналы U₁₀=F_к•V₁₀, U₂₀=F_к•V₂₀, U₃₀= F_к•V₃₀, U₁₁= F_к-1•V₁₁, U₂₁= F_к-1•V₂₁, U₃₁=F_к-1•V₃₁,..., U_1m=K₀•V_1m, U_2m= K₀•V_2m, U_3m=K₀•V_3m, которые с четвертого - (3m+4)-го выходов БУ17 поступают на десятый - (3m+10)-ый (n-ый) входы БАС16.

В замкнутом контуре коррекции с функциями времени F₁,...,F_m, реализующими процедуру оптимальной фильтрации - подавления до нуля флюктуационных погрешностей и быстрое выделение коэффициентов аппроксимации A_к, B_к, C_к (см, например, книгу [6], Солодовников В.В. "Теория автоматического управления", кн. 3, ч. 1, М.: Машиностроение, 1969 г., стр. 98),

где с индексом "0" обозначены точные значения составляющих траекторного движения цели во времени.

Например, при к=1 для продольной составляющей

соответственно и при
Дисперсия погрешности при центрированный белый шум (см. книгу [7] Бабич О.А. "Обработка информации в навигационных комплексах", М.: Машиностроение, 1991 г., стр. 49).

d = d₀(6t³+8tτ)•(t+τ)^-4,
(здесь d₀ - спектральная плотность белого шума откуда следует, что с течением времени d (d₀, t) ---> 0. С течением времени или при прекращении локации цели в БИ18 запоминаются коэффициенты A_к, B_к, C_к, и, соответственно, осуществляется прогнозирование движения цели во времени.

С четвертого-шестого выходов БАС 16 сигналы составляющих траектории движения цели поступают на второй-четвертый входы БВВ15, с десятого выхода которого через выход УПДЦ6 эти сигналы поступают в канал информационного обмена.

На вход УМНПЦ5 поступают сигналы параметров с выхода УККК4, сигналы параметров вновь обнаруженных воздушных или наземных целей с первого и второго (любого взаимодействующего) вертолета - D_1цi, ϕ_1цi, θ_1цi, D_2цi, ϕ_2цi, θ_2цi, сигналы параметров с выхода УПДЦ6, поступающие со входа УМНПЦ5 (см. фиг. 3) на вход БВВ11. При этом возможна ситуация отсутствия информации о дальностях D_1цi, D_2цi до цели обоих взаимодействующих объектах, например, при неработоспособности дальномерных каналов, при постановке противником помех или при отключении дальномерных каналов для уменьшения возможности обнаружения вертолетов средствами противодействия, тогда в БВВ11 осуществляется выборка параметров которые с первого-девятого выходов БВВ11 поступают на первый-девятый входы БПК3 (13), осуществляющего формирование параметров D_1цi (П), D_2цi (П), здесь П - параметры, поступившие в БПК3 (13).

Например в горизонтальной плоскости при θ_1цi = θ_2цi = 0

Сигналы D_1цi (П), D_2цi (П) с первого и второго выходов БПК3 (13) поступают на третий и четвертый входы БВВ11.

При пропаданиях информации D_1цi, ϕ_1цi, θ_1цi, например, из-за затенения целей рельефом местности (эффект мерцающей цели) на первом взаимодействующем вертолете в БВВ11 осуществляется выборка параметров которые с десятого-восемнадцатого выходов БВВ11 поступают на первый-восьмой входы БПК1(10), осуществляющего формирование параметров здесь П - параметры, поступившие в БПК1 (10).

Например, в горизонтальной плоскости при θ_1цi = θ_2цi = 0

Параметры с первого-третьего выходов БПК1(10) поступают на пятый-седьмой входы БВВ11. Параметры с девятнадцатого - двадцать седьмого выходов БВВ11 поступают на первый-девятый входы БАС14, формирующем сигналы которые с первого - шестого выхода БАС14 поступают на восьмой - тринадцатый входы БВВ11 и на первый - шестой входы БПК2 (12), на седьмой - двенадцатый входы которого поступают сигналы с двадцать восьмого - тридцать третьего выходов БВВ12. БПК2 преобразует линейные координаты целей относительно вертолетов в полярные здесь П - параметры, поступившие в БПК2 (12), например в горизонтальной плоскости при Сигналы с первого-шестого выходов БПК2 (12), поступают на четырнадцатый-девятнадцатый входы БВВ11, с тридцать четвертого выхода которого сигналы дальностей до пассивно-лоцируемых целей - D_1цi (П), D_2цi (П), дальностей и углов визирования мерцающих целей - дальностей и углов визирования невидимых целей - поступающих через выход БВВ11 и через канал информационного обмена в подключенные системы ПНС1, ИОС2, СС3 для целеуказания, применения средств противодействия, управления вертолетом, индикации и передачи по каналу радиосвязи СС3 на взаимодействующие вертолеты, наземные и воздушные пункты наведения и применения средств поражения.

Таким образом вновь введенные блоки УККК4, УМНПЦ5, УПДЦ6, реализация которых возможна в вычислительных модулях бортовых вычислительных машин, обеспечивают скрытное боевое применение группы ударных вертолетов по пассивно-лоцируемым целям, группы ударных и разведывательных вертолетов по мерцающим и невидимым целям, что значительно расширяет функциональные возможности комплекса и, следовательно ведет к уменьшению вероятности обнаружения средствами противодействия, повышению показателей безопасности и боевой эффективности выполнения координированных фронтовых операций вертолетами авиации сухопутных войск.

Комплекс используется в авиастроении для оснащения и обеспечения боевых действий групп ударных и разведывательных вертолетов. Комплекс боевого группового взаимодействия содержит на борту взаимодействующих вертолетов взаимосоединенные прицельно-навигационную систему, систему связи с взаимодействующими вертолетами и наземными и воздушными объектами наведения и применения средств поражения и индикационно-отрабатывающую систему, устройство формирования и коррекции курса и координат взаимодействующих вертолетов, устройство формирования координат мерцающих, невидимых и пассивно-лоцируемых целей и устройство формирования траектории движения подвижных наземных и воздушных целей. Обеспечены режимы скрытного целеуказания и применения средств поражения, что расширяет функциональные возможности комплекса и соответственно повышает показатели безопасности и боевой эффективности групп ударных и разведывательных вертолетов при выполнении координированных фронтовых операций. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Комплекс группового боевого взаимодействия вертолетов авиации сухопутных войск, содержащий взаимосоединенные по каналу информационного обмена прицельно-навигационную систему, индикационно-отрабатывающую систему и систему связи, отличающийся тем, что в нее введены устройство формирования и коррекции курса и координат взаимодействующих вертолетов, устройство формирования координат мерцающих, невидимых и пассивно-лоцируемых целей и устройство формирования траектории движения подвижных наземных и воздушных целей, взаимосоединенные между собой и с прицельно-навигационной системой, индикационно-обратабывающей системой и системой связи. 2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что устройство формирования и коррекции курса и координат взаимодействующих вертолетов выполнено на блоке преобразования координат, блоке коррекции и первом блоке вводе-вывода, первый - семнадцатый выходы которого подключены соответственно к первому - семнадцатому входам блока коррекции, первый - семнадцатый выходы которого подключены соответственно ко второму - восемнадцатому входам блока ввода-вывода, восемнадцатый - сорок первый выходы которого подключены соответственно к первому - двадцать четвертому входам блока преобразования координат, первый - семнадцатый выходы которого подключены соответственно к восемнадцатому - тридцать четвертому входам блока коррекции, при этом сорок второй выход и первый вход блока ввода-вывода является соответственно выходом и входом устройства формирования и коррекции курса и координат взаимодействующих вертолетов. 3. Комплекс по п.1 или 2, отличающийся тем, что устройство формирования координат мерцающих, невидимых и пассивно-лоцируемых целей выполнено на трех блоках преобразования координат, первом блоке алгебраического суммирования и подключенном первым входом ко входу устройства втором блоке ввода-вывода, первый - девятый выходы которого подключены соответственно к первому - девятому входам третьего блока преобразования координат, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам второго блока ввода-вывода, десятый - восемнадцатый выходы которого подключены соответственно к первому - восьмому входам первого блока преобразования координат, первый - третий выходы которого подключены соответственно к пятому - седьмому входам второго блока ввода-вывода, девятнадцатый - двадцать седьмой выходы которого подключены соответственно к первому - девятому входам первого блока алгебраического суммирования, первый - шестой выходы которого подключены соответственно к первому - шестому входам второго блока преобразования координат и к восьмому - тринадцатому входам второго блока ввода-вывода, двадцать восьмой - тридцать третий выходы которого подключены соответственно к седьмому - двенадцатому входам второго блока преобразования координат, первый - шестой выходы которого подключены соответственно к четырнадцатому - девятнадцатому входам второго блока ввода-вывода, тридцать четвертый выход которого является выходом устройства формирования координат мерцающих, невидимых и пассивно-лоцируемых целей. 4. Комплекс по п.1 или 2, отличающийся тем, что устройство формирования траектории движения подвижных наземных и воздушных целей выполнено на втором блоке алгебраического суммирования, блоке умножения, блоке интегрирования, блоке формирования функций времени и подключенном первым входом ко входу устройства третьем блоке ввода-вывода, первый - девятый выходы которого подключены соответственно к первому - девятому входам второго блока алгебраического суммирования, первый - третий выходы которого подключены к первому - третьему входам блока умножения, на четвертый - (m + 4)-й входы которого подключены соответственно первый m-й выход бока формирования функций времени, а первый - третий выходы блока умножения подключены соответственно к первому - третьему входам блока интегрирования, первый - 3m-й выходы которого подключены соответственно к (m + 5) - (4m + 4)-му входам блока умножения, четвертый - (3m + 4)-й выходы которого подключены соответственно к десятому - (3m + 10)-му входам второго блока алгебраического суммирования, четвертый - шестой выходы которого подключены соответственно ко второму - четвертому входу третьего блока ввода-вывода, десятый выход которого является выходом устройства формирования траектории движения подвижных наземных и воздушных целей.