СПОСОБ СОЗДАНИЯ ТОПОГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ БОЕВЫХ ДЕЙСТВИЙ РАКЕТНЫХ ВОЙСК, АРТИЛЛЕРИИ И ПРОТИВОВОЗДУШНОЙ ОБОРОНЫ СУХОПУТНЫХ ВОЙСК Российский патент 2016 года по МПК F41H13/00 G01C21/00 

Изобретение относится к геодезии, в частности к способам топогеодезической подготовки боевых действий ракетных войск, артиллерии и противоздушной обороны Сухопутных войск.

Известен способ функционирования топопривязчика в составе автоматизированной системы управления войсками (патент RU №2511207 С1, МПК G01C 21/00, опубл. 10.04.14 г.), принятый за прототип.

Изобретение относится к военной технике, а именно к способам функционирования мобильных комплексов навигации и топопривязки в условиях взаимодействия в автоматизированной системе управления войсками (АСУВ), и может быть использовано для решения задач топогеодезической подготовки боевых действий Сухопутных войск. Топопривязчик включен в систему информационного обмена АСУВ и связан с автоматизированными рабочими местами (АРМ) объектов АСУВ, информационный обмен осуществляется по унифицированному протоколу обмена объектов АСУВ высокоточной навигационно-временной информацией, а в режиме контрольно-корректирующей станции - сформированными дифференциальными поправками, полученными в результате анализа качества навигационных полей космических навигационных систем (КНС) ГЛОНАСС и GPS, в связи с этим взаимодействие ССПД топопривязчика со средствами связи объектов АСУВ осуществляется за счет применения однотипных технических средств, обеспечивающих их техническую и информационную совместимость путем автоматизированного взаимообмена сообщениями, построенными по единой структуре с использованием единых правил формализации и единых оперативно - тактических понятий, в соответствии с планом распределения информации, на основе которого осуществляется передача информации по сети от абонента-источника до абонента-получателя, цифровая топогеодезическая информация представлена в виде цифровой картографической базы данных, содержащей информацию о местности, координаты точек локальной геодезической сети, созданной топопривязчиком, данные об оперативной обстановке, наносимые должностными лицами органов управления АСУВ, оперативную базу данных о реальном маршруте движения и взаимном расположении элементов боевого порядка, работа топопривязчика в режиме контрольно - корректирующей станции осуществляется в двух основных режимах: в режиме оперативной передачи информации и в режиме постобработки накопленных данных от космических аппаратов (КА) КНС ГЛОНАСС и GPS для последующей дифференциальной коррекции.

Недостатками способа, взятого за прототип, являются:

- высокая погрешность при определении параметров геодезических сетей;

- недостаточная точность обеспечения функционирования высокоточных систем вооружений;

- сложность реализации звеньев топогеодезического обеспечения, отвечающих за развитие специальных геодезических сетей (СГС) и привязку опорных геодезических точек (создание артиллерийских топогеодезических сетей (АТГС));

- отсутствие для реализации способа высокоточных топогеодезических комплексов (топопривязчиков).

Предлагаемым изобретением решается задача по повышению эффективности топогеодезического обеспечения Сухопутных войск.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в создании способа создания топогеодезических сетей для подготовки боевых действий ракетных войск, артиллерии и противовоздушной обороны Сухопутных войск, в котором осуществляется на стратегических направлениях, слабо обеспеченных в топогеодезическом отношении, формирование специальных геодезических сетей (СГС) и привязка опорных геодезических точек - создание артиллерийских топогеодезических сетей (АТГС) за счет применения высокоточных топогеодезических комплексов.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе создания топогеодезических сетей для подготовки боевых действий ракетных войск, артиллерии и противовоздушной обороны Сухопутных войск, включающем в себя определение топопривязчиком топогеодезических данных в условиях взаимодействия по унифицированному протоколу обмена объектов в автоматизированной системе управления войсками, реализацию режима базовой контрольно-корректирующей станции и передачу объектам автоматизированной системы управления войсками сформированных дифференциальных поправок, полученных в результате анализа качества информации навигационных полей космических навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, новым является то, что при топогеодезическом обеспечении боевых действий ракетных войск, артиллерии и противоздушной обороны Сухопутных войск (РВ и А и ПВО СВ) формирование специальных геодезических сетей (СГС) и артиллерийских топогеодезических сетей (АТГС) производится после определения стратегических направлений, слабо обеспеченных в топогеодезическом отношении, где точность определения координат огневых позиций (ОП), наблюдательных позиций (НП) и пунктов артиллерийской разведки (ПАР) не отвечает требованиям полной подготовки, для проведения работ по топогеодезическому обеспечению (ТГО) на стратегических направлениях создаются структурные подразделения ТГО, оснащенные топопривязчиками (ТП), обладающими свойствами высокоточного топогеодезического комплекса, выполненного с возможностью автономного функционирования при одновременной тесной интеграции в АСУВ, с возможностью ручного и автоматического определения и ввода начальных координат в бортовую ЭВМ, с возможностью выполнения работ без выхода расчета из ТП на начальной или привязываемых точках, с возможностью обеспечения средней квадратической погрешности (СКП) (σ_Х, σ_Y, σ_Н) определения приращений координат и высоты - не более 3 м по координатам и 5 м по высоте, с возможностью обеспечения СКП определения дирекционного угла продольной оси ТП - не более 2 угл.мин, с возможностью обеспечения СКП определения углов крена и тангажа в движении - не более 4 угл. мин, на стоянке через 1 мин после прекращения движения - не более 0,5 угл. мин, с возможностью сохранять информацию о своем местоположении (данные о координатах, высоте, дирекционном угле продольной оси ТП) при выключении электропитания ТП, с возможностью обеспечивать непрерывную работу до 24 часов без изменения всех точностных характеристик, с возможностью привязки (13-14) контрольных точек за 1 час для каждой огневой позиции батареи как основной, так и запасной, - по 1 точке, с возможностью выполнения топогеодезической привязки в местах, недоступных для движения на топопривязчике, при работе в режиме базовой контрольно-корректирующей станции - с возможностью после передачи дифференциальных поправок объектам АСУВ, оснащенным навигационной аппаратурой потребителей космических навигационных систем (НАП КНС), определять данным объектам свои координаты и высоту со СКП менее 1 метра в режиме реального времени.

Формирование СГС и АТГС при топогеодезическом обеспечении боевых действий РВиА и ПВО СВ после определения стратегических направлений позволяет:

- определять координаты ОП, НП и ПАР на направлениях, слабо обеспеченных в топогеодезическом отношении, с точностью, отвечающей требованиям полной подготовки;

- в полном объеме обеспечить картографический материал геодезическими данными;

- снизить временные затраты на привязку боевых порядков войск при развертывании за счет заблаговременной топогеодезической подготовки.

Создание структурных подразделений ТГО, оснащенных ТП, обладающими свойствами высокоточного топогеодезического комплекса, позволяет:

- поднять на более высокий уровень ТГО СВ в целом;

- увеличить количество привязываемых точек в единицу времени при создании СГС и АТГС;

- повысить эффективность боевого функционирования массовых элементов боевых порядков систем вооружений, которые зачастую не имеют вовсе средств навигации или имеют навигационную аппаратуру малой точности;

- осуществлять вождение колонн войск ночью и в условиях местности, на которой мало контурных точек, а также по заранее заданному маршруту с использованием электронных топографических карт местности;

- выполнять рекогносцировку маршрутов движения и привязку недоступных точек;

- наносить на карту дорог и условных знаков;

контроль и уточнение топогеодезической привязки, выполненной другими средствами;

- в конечном итоге повысить точность огневого поражения целей средствами РВ и А и ПВО.

Выполнение высокоточного топогеодезического комплекса с возможностью автономного функционирования при одновременной тесной интеграции в АСУВ позволяет:

- использовать преимущества высокой мобильности топопривязчика при работе с объектами АСУВ;

- повысить живучесть топопривязчика при частичной или полной потере информационного обмена с объектами АСУВ.

Выполнение высокоточного топогеодезического комплекса с возможностью ручного и автоматического определения и ввода начальных координат в бортовую ЭВМ позволяет:

- выполнять в автоматическом режиме ввод в бортовую ЭВМ начальных координат, полученных с НАП КНС;

- оператору ТП осуществлять с помощью клавиатуры ввод или заведомо известных координат начальной точки, на которой стоит ТП, или начальных координат, определенных с помощью средств для дистанционной привязки.

Выполнение высокоточного топогеодезического комплекса с возможностью выполнения работ без выхода расчета из ТП на начальной или привязываемых точках позволяет:

- ускорить процесс привязки опорных точек;

- обеспечить защиту экипажа от воздействия отравляющих веществ, бактериальных средств и радиоактивных веществ.

Выполнение высокоточного топогеодезического комплекса с возможностью обеспечения СКП (σ_X, σ_Y, σ_H) определения приращений координат и высоты - не более 3 м по координатам и 5 м по высоте позволяет использовать все преимущества комплексированного способа определения координат, используя для этого данные, получаемые с инерциальной системы навигации, НАП КНС, механического и доплеровского датчиков скорости и системы определения высоты.

Выполнение высокоточного топогеодезического комплекса с возможностью обеспечения СКП определения дирекционного угла продольной оси ТП - не более 2 угл. мин, с возможностью обеспечения СКП определения углов крена и тангажа в движении - не более 4 угл. мин, на стоянке через 1 мин после прекращения движения - не более 0,5 угл. мин позволяет определять с высокой точностью угловые параметры ТП и контролировать их.

Выполнение высокоточного топогеодезического комплекса с возможностью сохранять информацию о своем местоположении (данные о координатах, высоте, дирекционном угле продольной оси ТП) при выключении электропитания ТП позволяет:

- сохранять полученные топогеодезические данные при технических сбоях аппаратуры электропитания ТП и выполнить поставленную задачу в полном объеме;

- поддерживать работоспособность в боевых условиях и нештатных ситуациях.

Выполнение высокоточного топогеодезического комплекса с возможностью обеспечивать непрерывную работу до 24 часов без изменения всех точностных характеристик позволяет:

- формировать СГС и АТГС в сжатые сроки;

- использовать ТП в любое время суток, что позволяет скрытно осуществлять сопровождение войсковых колонн при передислокации войсковых соединений.

Выполнение высокоточного топогеодезического комплекса с возможностью привязки 13-14 контрольных точек за 1 час для каждой огневой позиции батареи как основной, так и запасной - по 1 точке, позволяет применять для артиллерии и ПВО маневренно-огневую схему использования, которая включает: развертывание в боевой порядок и переход в режим выжидания; с появлением (обнаружением) цели - немедленное выполнение огневой задачи; после выполнения огневой задачи - срочное оставление ОП и совершение противоогневого маневра; затем - занятие новой (запасной) ОП и подготовка к выполнению следующей огневой задачи.

Выполнение высокоточного топогеодезического комплекса с возможностью выполнения топогеодезических привязки в местах, недоступных для движения на ТП, позволяет:

- обеспечить получение наиболее полной топогеодезической информации;

- обеспечить топогеодезическую привязку в труднодоступных местах несколькими способами: с помощью дальномерно-угломерных определений, выполненных выносной аппаратурой ТП, с помощью выносной НАП КНС или автоматически при подведении маркера на мониторе бортовой ЭВМ к любому месту на цифровой карте местности, к объекту или знаку оперативной обстановки.

Выполнение высокоточного топогеодезического комплекса при работе в режиме базовой контрольно-корректирующей станции - с возможностью после передачи дифференциальных поправок объектам АСУВ, оснащенным НАП КНС, определять для этих объектов свои координаты и высоту со СКП менее 1 метра в режиме реального времени позволяет:

- повысить эффективность средств огневого поражения, имеющих собственную навигационную аппаратуру, точность которой недостаточна;

- повысить точность топогеодезической привязки в зоне ответственности общевойскового соединения всех объектов АСУВ, оснащенных НАП КНС.

Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан алгоритм реализации способа создания топогеодезических сетей.

Способ создания топогеодезических сетей для подготовки боевых действий ракетных войск, артиллерии и противовоздушной обороны Сухопутных войск реализуется следующим образом.

Анализ содержания задач ТГО и состояния работ по их решению показывает, что наиболее критическое положение в настоящее время сложилось в звеньях ТГО, отвечающих за развитие СГС и привязку опорных геодезических точек для создания АТГС.

При существующей топогеодезической обеспеченности глобальных стратегических направлений использование состоящих на вооружении в настоящее время средств ТГО позволяет определять координаты ОП с точностью, отвечающей требованиям полной подготовки, только на Западном и Северо-западном стратегических направлениях и в некоторых районах стран ближнего зарубежья, обеспеченных картами геодезических данных. На стратегических направлениях, слабо обеспеченных в топогеодезическом отношении (Дальневосточное, Сибирское, Центрально-азиатское), точность определения координат ОП, НП и ПАР не отвечает требованиям полной подготовки. При этом на их привязку затрачивается значительное время.

Для выхода из сложившейся ситуации необходимо переоснащение основного структурного подразделения подсистемы ТГО РВ и А и ПВО СВ - топогеодезического отделения высокоточными топогеодезическими комплексами (топопривязчиками).

Таким комплексом является топопривязчик 1Т146, имеющий следующие характеристики:

- базовое шасси - автомобиль УРАЛ-43206-1730;

- кузов - фургон К43501.1-001;

- габаритные размеры (длина × ширина × высота), мм - 8265×2580×3535;

- масса ТП с экипажем, кг - 11000;

- экипаж, чел. - 3;

- время непрерывной работы, ч - 24;

- продолжительность перерыва, ч - 1;

- мощность электросиловой установки, кВт - 4,2;

- потребляемая мощность, кВт - 3,5;

- СКП определения координат с помощью наземной аппаратуры от величины пройденного пути, % - 0,1;

- СКП определения приращения координат и определения высоты с непрерывной коррекцией в движении по сигналам НАП КНС и системы определения высоты:

- по координатам, м - 3;

- по высоте, м - 5;

- СКП определения дирекционного угла продольной оси ТП, угл. мин (д.у.) - 2, (00-00,6);

- СКП определения углов тангажа и крена:

- в движении, угл.мин - 4;

- на стоянке, угл. мин - 0,5;

- время гирокомпасирования, не более, мин - 6.

Сравнение основных характеристик данного комплекса и стоящего в настоящее время на оснащении ВС РФ топопривязчика 1Т134М с различными типами аппаратуры топопривязки и навигации представлено в таблице.

Анализ данной таблицы показывает, что топопривязчик 1Т146 превосходит топопривязчик 1Т134М по основным характеристикам. Наибольшую значимость для топопривязчиков в современных условиях имеет такая характеристика при создании АТГС - количество привязываемых точек в единицу времени.

В современной войне для эффективного решения задач прикрытия войск от огневого поражения вероятного противника и выживаемости главным требованием является поражение цели коротким огневым залпом. При этом боевые средства батареи (дивизиона) в районе огневых позиций должны располагаться рассредоточено (на удалении 300…500 м друг от друга), а подразделениям, в особенности средствам ПВО, необходимо действовать по маневренно-огневой схеме, которая включает: развертывание в боевой порядок и переход в режим выжидания; с появлением (обнаружением) цели - немедленное выполнение огневой задачи, после выполнения огневой задачи - срочное оставление ОП и совершение противоогневого маневра; затем занятие новой (запасной) ОП и подготовка к выполнению следующей огневой задачи. Основным способом повышения их живучести в этом случае будет использование рассредоточенного боевого порядка. Очевидно, что действия подразделений по маневренно-огневой схеме в рассредоточенном боевом порядке потребуют привязки большего количества исходных точек за меньший промежуток времени. Таким образом, для действий в обороне необходимо привязать порядка (13-14) контрольных точек за 1 час (для каждой огневой позиции батареи как основной, так и запасной - по 1 точке). Так, на среднепересеченном проходимом участке местности, занимаемом позиционным районом, привязка указанного количества исходных точек за отведенное на это время возможна только средствами топопривязчика 1Т146.

Основной тенденцией развития систем средств топогеодезического обеспечения СВ является увеличение количества и номенклатуры элементов боевых порядков, оснащаемых индивидуальными автономными средствами навигации и топопривязки. Автономные средства навигации боевых единиц в зависимости от стоящих задач имеют как упрощенный вариант - наличие только средств спутниковой навигации, так и полноценные системы, содержащие аппаратуру спутниковой навигации и гироскопические средства ориентирования. В связи с этим роль, место и основные ТТХ современных топопривязчиков претерпели изменения.

Топопривязчик 1Т146 это полностью автономная высокоточная система навигации и ориентирования, тесно интегрированная в АСУВ. Основной задачей топопривязчика является топогеодезическая подготовка тактической зоны боевых действий. Учитывая современную тактику ведения боя с применением многократных смен огневых позиций (противоогневые маневры) на больших площадях при плотности специальных геодезических сетей много ниже нормативной, единственным средством доведения ТГО является топопривязчик. Кроме того, массовые элементы боевых порядков зачастую не имеют средств навигации или имеют аппаратуру малой точности, поэтому задача привязки, ориентирования элементов боевых порядков и вождение колонн по заданным маршрутам остается актуальной.

Кроме того, в топопривязчике 1Т146 реализован базовой режим контрольно-корректирующей станции (БККС) для передачи дифференциальных поправок к сигналам спутников КНС ГЛОНАСС и GPS. Это позволит потребителям СВ в зоне ответственности общевойскового соединения всеми объектами АСУВ, оснащенными НАП КНС, определять координаты и высоту с СКП менее 1 метра в режиме реального времени. Топопривязчик 1Т146 полностью интегрирован в структуру АСУВ.

Дополнительно топопривязчик оснащается выносным комплектом геодезической НАП КНС для выполнения топогеодезических работ в местах, недоступных для движения на топопривязчике.

Топопривязчик 1Т146 способен выполнить весь перечень задач по топогеодезическому и навигационно-временному обеспечению СВ в условиях не только региональных конфликтов, но и ведения глобальных боевых действий, когда КНС ГЛОНАСС может быть подавлена (выведена из строя), а также с учетом возможности выполнения задач на зараженной местности.

Это обусловлено тем, что для определения приращений координат и дирекционного угла продольной оси топопривязчика в изделии 1Т146 используется высокоточная бесплатформенная инерциальная навигационная система БИНС-ТП, комплексированная с угломерной НАП КНС. Этот состав навигационных средств позволяет решить большинство задач определения угловой ориентации без использования гирокомпаса.

БИНС-ТП моноблочного исполнения сочетают в себе положительные качества трех отдельных приборов бортового оборудования топопривязчиков старого поколения:

- гирокомпаса - средства начального ориентирования;

- гирокурсоуказателя - средства определения угла движения относительно Севера;

- вычислителя - средства определения местоположения объекта в заданной системе координат.

За счет переоснащения топогеодезических подразделений современными топопривязчиками возрастают возможности по созданию АТГС, а также повысится достоверность, оперативность и точность необходимой топогеодезической информации, в результате чего эффективность поражения типовых объектов противника артиллерийскими и зенитными формированиями может быть повышена за счет уменьшения ошибки топогеодезической подготовки, а также сократится время нахождения артиллерийских и ракетных формирований на ОП, что приведет к снижению потерь формирований РВ и А вследствие противодействия противника.

Топопривязчик 1Т134М с аппаратурой СТО ТРОНА-1 с техническими характеристиками, указанными в таблице, нецелесообразен для оснащения топогеодезических подразделений в виду низкой точности и оперативности определения топогеодезической информации. В основу построения СТО «ТРОНА-1» заложен одометрический принцип работы - это съем информации о пройденном пути с движителей объекта (колес или гусениц) и разложение пройденного пути на составляющие координаты X и У по информации с гироскопического датчика направления движения объекта. СТО «ТРОНА-1» является низкоточной системой для использования ее в качестве средства автономной навигации топопривязчика. Использование СТО «ТРОНА-1» оправдано в объектах бронетанковой техники, не требующих высокоточного определения координат и использующих в качестве опорной сети артиллерийскую топогеодезическую сеть, созданную при помощи топопривязчика.

Таким образом, в предлагаемом изобретении решена задача по достижению технического результата, заключающегося в создании способа создания топогеодезических сетей для подготовки боевых действий ракетных войск, артиллерии и противовоздушной обороны сухопутных войск, в котором осуществляется на стратегических направлениях, слабо обеспеченных в топогеодезическом отношении, формирование специальных геодезических сетей (СГС) и привязка опорных геодезических точек - создание артиллерийских топогеодезических сетей (АТГС) за счет применения высокоточных топогеодезических комплексов.

Изобретение относится к геодезии и может быть использовано для создания топогеодезических сетей для подготовки боевых действий ракетных войск, артиллерии и противовоздушной обороны сухопутных войск. Определяют стратегические направления, слабо обеспеченные в топогеодезическом отношении, формируют специальные геодезические сети и артиллерийские топогеодезические сети, создают на стратегических направлениях структурные подразделения топогеодезического обеспечения с топопривязчиком со свойствами высокоточного геодезического комплекса, определяют топопривязчиком топогеодезические данные, реализуют режим базовой контрольно-корректирующей станции и передачу объектам автоматизированной системы управления войсками сформированных дифференциальных поправок, полученных в результате анализа качества информации навигационных полей космических навигационных систем. Изобретение позволяет повысить эффективность топогеодезического обеспечения сухопутных войск. 1 ил., 1 табл.

Способ создания топогеодезических сетей для подготовки боевых действий ракетных войск, артиллерии и противовоздушной обороны сухопутных войск, включающий в себя определение топопривязчиком топогеодезических данных в условиях взаимодействия по унифицированному протоколу обмена объектов в автоматизированной системе управления войсками (АСУВ), реализацию режима базовой контрольно-корректирующей станции и передачу объектам АСУВ сформированных дифференциальных поправок, полученных в результате анализа качества информации навигационных полей космических навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ тем, что при топогеодезическом обеспечении боевых действий ракетных войск, артиллерии и противоздушной обороны сухопутных войск (РВ и А и ПВО СВ) формирование специальных геодезических сетей (СГС) и артиллерийских топогеодезических сетей (АТГС) производится после определения стратегических направлений, слабо обеспеченных в топогеодезическом отношении, где точность определения координат огневых позиций (ОП), наблюдательных позиций (НП) и пунктов артиллерийской разведки (ПАР) не отвечает требованиям полной подготовки, для проведения работ по топогеодезическому обеспечению (ТГО) на стратегических направлениях создаются структурные подразделения ТГО, оснащенные топопривязчиками (ТП), обладающими свойствами высокоточного топогеодезического комплекса, выполненного с возможностью автономного функционирования при одновременной тесной интеграции в АСУВ, с возможностью ручного и автоматического определения и ввода начальных координат в бортовую ЭВМ, с возможностью выполнения работ без выхода расчета из ТП на начальной или привязываемых точках, с возможностью обеспечения средней квадратической погрешности (СКП) (σ_X, σ_Y, σ_H) определения приращений координат и высоты - не более 3 м по координатам и 5 м по высоте, с возможностью обеспечения СКП определения дирекционного угла продольной оси ТП - не более 2 угл. мин, с возможностью обеспечения СКП определения углов крена и тангажа в движении - не более 4 угл. мин, на стоянке через 1 мин после прекращения движения - не более 0,5 угл. мин, с возможностью сохранять информацию о своем местоположении (данные о координатах, высоте, дирекционном угле продольной оси ТП) при выключении электропитания ТП, с возможностью обеспечивать непрерывную работу до 24 часов без изменения всех точностных характеристик, с возможностью привязки (13-14) контрольных точек за 1 час для каждой огневой позиции батареи как основной, так и запасной - по 1 точке, с возможностью выполнения топогеодезической привязки в местах, недоступных для движения на топопривязчике, при работе в режиме базовой контрольно-корректирующей станции - с возможностью после передачи дифференциальных поправок объектам АСУВ, оснащенным навигационной аппаратурой потребителей космических навигационных систем (НАП КНС), определять данным объектам свои координаты и высоту со СКП менее 1 метра в режиме реального времени.