СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДОСТОВЕРНОСТИ НАВИГАЦИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ НАВИГАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ ПОТРЕБИТЕЛЯ СПУТНИКОВОЙ РАДИОНАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУШНОГО СУДНА Российский патент 2021 года по МПК G01S19/07 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании и модернизации средств контроля достоверности навигационных измерений навигационной аппаратуры потребителя (НАП) спутниковой радионавигационной системы (СРНС) воздушного судна (ВС).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу (прототипом) является способ автоматического контроля целостности (см., например, ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под. ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова. Изд. 3-е, перераб. - М.: Радиотехника, 2005, 688 с. С.478), основанный на комплексировании НАП СРНС с барометрическим высотомером, позволяющий контролировать достоверность навигационных измерений НАП СРНС путем сопоставления измерений высоты полета ВС, формируемых НАП СРНС с одной стороны и барометрическим высотомером с другой стороны.

К недостаткам прототипа относится снижение вероятности правильного контроля достоверности навигационных измерений НАП СРНС при изменении метеоусловий. Это объясняется существенной зависимостью достоверности измерений барометрического высотомера от метеоусловий. Так, например, по причине недостоверных измерений высоты полета ВС барометрическим высотомером при изменении метеоусловий может вырабатываться ложное решение о недостоверности навигационных измерений НАП СРНС.

Техническим результатом изобретения является повышение вероятности правильного контроля достоверности навигационных измерений НАП СРНС.

Указанный результат достигается тем, что в известном способе оценивают скорость изменения высоты полета ВС по измерениям НАП СРНС на i-й контрольный момент времени, где , I - число контрольных моментов времени в течение полета ВС, следующих друг за другом через заданные интервалы времени, оценивают скорость изменения высоты полета ВС по измерениям барометрического высотомера на i-й момент времени, формируют прогнозное значение h_1пр.(i+1) высоты полета ВС по измерениям НАП СРНС на (i+1)-й момент времени с использованием величины , формируют прогнозное значение h_2пр.(i+1) высоты полета ВС по измерениям барометрического высотомера на (i+1)-й момент времени с использованием величины , оценивают абсолютное отклонение Δh_2(i+1) измеренного барометрическим высотомером значения высоты полета ВС от прогнозного значения h_2пр.(i+1) на (i+1)-й момент времени, сравнивают абсолютное отклонение Δh_2(i+1) с заданным допустимым отклонением Δh_2доп., если абсолютное отклонение Δh_2(i+1) не превышает допустимого отклонения Δh_2доп., то формируют решение χ_i+1=1 о том, что измерения барометрического высотомера достоверны на (i+1)-й момент времени, в противном случае формируют решение χ_i+1=0 о том, что измерения барометрического высотомера не достоверны на (i+1)-й момент времени, если χ_i+1=1 то оценивают абсолютное отклонение Δh_12(i+1) измеренного НАП СРНС значения высоты полета ВС от измеренного барометрическим высотомером значения высоты полета ВС на (i+1)-й момент времени, сравнивают абсолютное отклонение Δh_12(i+1) с заданным допустимым отклонением Δh_12доп., если абсолютное отклонение Δh_2(i+1) не превышает допустимого отклонения Δh_12доп., то формируют решение q_i+1=1 о том, что измерения НАП СРНС достоверны на (i+1)-й момент времени, в противном случае формируют решение q_i+1=0 о том, что измерения НАП СРНС не достоверны на (i+1)-й момент времени, если χ_i+1=0, то оценивают абсолютное отклонение Δh_1(i+1) измеренного НАП СРНС значения высоты полета ВС от прогнозного значения h_1пр.(i+1) на (i+1)-й момент времени, сравнивают абсолютное отклонение Δh_1(i+1) заданным допустимым отклонением Δh_1доп., если абсолютное отклонение Δh_1(i+1) не превышает допустимого отклонения Δh_1доп., то формируют решение q_i+1=1 о том, что измерения НАП СРНС достоверны на (i+1)-й момент времени, в противном случае формируют решение q_i+1=0 о том, что измерения НАП СРНС не достоверны на (i+1)-й момент времени.

Сущность изобретения заключается в следующем. На каждый контрольный момент времени осуществляется проверка достоверности измерений барометрического высотомера путем сопоставления фактических измерений высоты полета ВС, формируемых барометрическим высотомером, с прогнозируемыми значениями данного параметра. Если на этом этапе формируется решение о достоверных измерениях барометрического высотомера, то решение о достоверности навигационных измерений НАП СРНС вырабатывается путем сопоставления фактических измерений высоты полета ВС, формируемых НАП СРНС с одной стороны и барометрическим высотомером с другой стороны, в противном случае решение о достоверности измерений НАП СРНС вырабатывается путем сопоставления фактических измерений высоты полета ВС, формируемых НАП СРНС, с прогнозируемыми значениями данного параметра. Это позволяет снизить влияние недостоверных измерений барометрического высотомера на контроль достоверности навигационных измерений НАП СРНС при изменении метеоусловий и, как следствие, повысить вероятность правильного контроля достоверности навигационных измерений НАП СРНС в целом.

Данный способ включает в себя следующие этапы:

1. Измерение значений высоты полета ВС с использованием НАП СРНС в течение полета ВС;

2. Измерение значений высоты полета ВС с использованием барометрического высотомера;

3. Оценка скорости изменения высоты полета ВС по измерениям НАП СРНС на i-й момент времени в соответствии с выражением

где , , τ_П - длительность полета ВС, Δt - заданный интервал времени между каждыми i-ми (i-1)-м контрольными моментами времени;

4. Оценка скорости изменения высоты полета ВС по измерениям барометрического высотомера на i-й момент времени в соответствии с выражением

5. Формирование прогнозного значения Δh_1пр.(i+1) высоты полета ВС по измерениям НАП СРНС на (i+1)-й момент времени в соответствии с выражением

6. Формирование прогнозного значения Δh_2пр.(i+1) высоты полета ВС по измерениям барометрического высотомера на (i+1)-й момент времени в соответствии с выражением

7. Оценка абсолютного отклонения Δh_2(i+1) измеренного барометрическим высотомером значения высоты полета ВС от прогнозного значения на (i+1)-й момент времени в соответствии с выражением

8 Формирование решения χ_i+1 о достоверности измерений барометрического высотомера на (i+1)-й момент времени в соответствии с выражением

где χ_i+1∈[0,1] - параметр, характеризующий достоверность измерений барометрического высотомера на (i+1)-й момент времени; χ_i+1=0 - измерения барометрического высотомера недостоверны на (i+1)-й момент времени; χ_i+1=1 - измерения барометрического высотомера достоверны на (i+1)-й момент времени; Δh_2доп. - заданное допустимое отклонение между измеренным барометрическим высотомером и прогнозным значениями высоты полета ВС;

9. Реализация процедур 9.1 и 9.2 в том случае, если на этапе 8 сформировано решение χ_i+1=1 о достоверности измерений барометрического высотомера, иначе реализация процедур 10.1 и 10.2;

9.1 Оценка абсолютного отклонения Δh_12(i+1) измеренного НАП СРНС значения высоты полета ВС от измеренного барометрическим высотомером значения высоты полета ВС на (i+1)-й момент времени в соответствии с выражением

9.2 Формирование решения q_i+1 о достоверности навигационных измерений НАП СРНС на (i+1)-й момент времени в соответствии с выражением

где q_i+1∈[0,1] - параметр, характеризующий достоверность навигационных измерений НАП СРНС на (i+1)-й момент времени; q_i+1=0 - измерения НАП СРНС недостоверны на (i+1)-й момент времени; q_i+1=1 - измерения НАП СРНС достоверны на (i+1)-й момент времени; Δh_12доп. - заданное допустимое отклонение между измерениями высоты полета ВС с использованием НАП СРНС и барометрического высотомера;

10. Реализация процедур 10.1 и 10.2 в том случае, если на этапе 8 сформировано решение χ_i+1=0 о недостоверности измерений барометрического высотомера;

10.1 Оценка абсолютного отклонения Δh_1(i+1) измеренного НАП СРНС значения высоты полета ВС от прогнозного значения h_1пр.(i+1) на (i+1)-й момент времени в соответствии с выражением

10.2 Формирование решения q_i+1 о достоверности навигационных измерений НАП СРНС на (i+1)-й момент времени в соответствии с выражением

где Δh_1доп. - заданное допустимое отклонение между измеренным НАП СРНС и прогнозным значениями высоты полета ВС.

Данный способ может быть реализован, например, с помощью системы, структурная схема которой приведена на фигуре, где обозначено: 1 - НАП СРНС; 2 - блок оценки скорости изменения высоты (БОСИВ); 3 - блок прогнозирования (БП); 4 - блок контроля достоверности измерений (БКДИ) НАП; 5 - устройство управления (УУ); 6 - БКДИ БВ; 7 - барометрический высотомер (БВ); 8 - БОСИВ; 9 - БП.

НАП СРНС 1 предназначена для формирования навигационных измерений, в том числе значений высоты полета ВС.БОСИВ 2 предназначен для оценки скорости изменения высоты полета ВС по измерениям НАП СРНС.БП 3 предназначен для формирования прогнозного значения h_1пр.(i+1) высоты полета ВС по измерениям НАП СРНС. БКДИ НАП 4 предназначен для оценки абсолютных отклонений Δh_1(i+1) и Δh_12(i+1), а также для формирования решения q_i+1 о достоверности навигационных измерений НАП СРНС.УУ 5 предназначено для управления совместной работой элементов системы. БКДИ БВ 6 предназначен для оценки абсолютного отклонения Δh_2(i+1) и формирования решения χ_i+1 о достоверности измерений барометрического высотомера. БВ 7 предназначен для измерения значений высоты полета ВС.БОСИВ 8 предназначен для оценки скорости изменения высоты полета ВС по измерениям барометрического высотомера. БП 9 предназначен для формирования прогнозного значения h_2пр.(i+1) высоты полета ВС по измерениям барометрического высотомера.

Система работает следующим образом. УУ 5 управляет совместной работой элементов системы. НАП СРНС 1 формирует навигационные измерения, в том числе значения высоты полета ВС в течение полета. БВ 7 измеряет значения высоты полета ВС в течение полета. Значения высоты полета ВС с выхода НАП СРНС 1 поступают на БОСИВ 2 и БКДИ НАП 4. Значения высоты полета ВС с выхода БВ 7 поступают на БОСИВ 8, БКДИ БВ 6 и БКДИ НАП 4. БОСИВ 2 оценивает скорость изменения высоты полета ВС по измерениям НАП СРНС в соответствии с выражением (1). Значения скорости изменения высоты полета ВС с выхода БОСИВ 2 поступают на БП 3. БП 3 формирует прогнозные значения h_1пр.(i+1) высоты полета ВС по измерениям НАП СРНС в соответствии с выражением (3). Прогнозные значения h_1пр.(i+1) высоты полета ВС с выхода БП 3 поступают на БКДИ НАП 4. БОСИВ 8 оценивает скорость изменения высоты полета ВС по измерениям барометрического высотомера в оответствии с выражением (2). Значения скорости изменения высоты полета ВС с выхода БОСИВ 8 поступают на БП 9. БП 9 формирует прогнозные значения h_2пр.(i+1) высоты полета ВС по измерениям барометрического высотомера в соответствии с выражением (4). Прогнозные значения h_2пр.(i+1) высоты полета ВС с выхода БП 9 поступают на БКДИ БВ 6. БКДИ БВ 6 оценивает абсолютное отклонение Δh_2(i+1) в соответствии с выражением (5) и формирует решение χ_i+1 о достоверности измерений барометрического высотомера в соответствии с выражением (6). Решение χ_i+1 с выхода БКДИ БВ 6 поступает на БКДИ НАП 4. Если с выхода БКДИ БВ 6 на вход БКДИ НАП 4 поступает решение χ_i+1=1, то БКДИ НАП 4 оценивает абсолютное отклонение Δh_12(i+1) в соответствии с выражением (7) и формирует решения q_i+1 о достоверности навигационных измерений НАП СРНС в соответствии с выражением (8). Если с выхода БКДИ БВ 6 на вход БКДИ НАП 4 поступает решение χ_i+1=0, то БКДИ НАП 4 оценивает абсолютное отклонение Δh_1(i+1) в соответствии с выражением (9) и формирует решение q_i+1 о достоверности навигационных измерений НАП СРНС в соответствии с выражением (10).

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ контроля достоверности навигационных измерений НАП СРНС ВС, сущность которого заключается в следующем. На каждый контрольный момент времени осуществляется проверка достоверности измерений барометрического высотомера путем сопоставления фактических измерений высоты полета ВС, формируемых барометрическим высотомером, с прогнозируемыми значениями данного параметра. Если на этом этапе формируется решение о достоверных измерениях барометрического высотомера, то решение о достоверности навигационных измерений НАП СРНС вырабатывается путем сопоставления фактических измерений высоты полета ВС, формируемых НАП СРНС с одной стороны и барометрическим высотомером с другой стороны, в противном случае решение о достоверности измерений НАП СРНС вырабатывается путем сопоставления фактических измерений высоты полета ВС, формируемых НАП СРНС, с прогнозируемыми значениями данного параметра.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что если на каждый контрольный момент времени осуществлять проверку достоверности измерений барометрического высотомера путем сопоставления фактических измерений высоты полета ВС, формируемых барометрическим высотомером, с прогнозируемыми значениями данного параметра, затем в случае формирования решения о достоверных измерениях барометрического высотомера, решение о достоверности навигационных измерений НАП СРНС вырабатывать путем сопоставления фактических измерений высоты полета ВС, формируемых НАП СРНС с одной стороны и барометрическим высотомером с другой стороны, в противном случае решение о достоверности измерений НАП СРНС вырабатывать путем сопоставления фактических измерений высоты полета ВС, формируемых НАП СРНС, с прогнозируемыми значениями данного параметра, то это приведет к повышению вероятности правильного контроля достоверности навигационных измерений НАП СРНС.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы элементы, широко распространенные в области электронной и электротехники.

Использование: изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании и модернизации средств контроля достоверности навигационных измерений навигационной аппаратуры потребителя (НАП) спутниковой радионавигационной системы (СРНС) воздушного судна (ВС). Сущность: на каждый контрольный момент времени осуществляется проверка достоверности измерений барометрического высотомера путем сопоставления фактических измерений высоты полета ВС, формируемых барометрическим высотомером, с прогнозируемыми значениями данного параметра. Если на этом этапе формируется решение о достоверных измерениях барометрического высотомера, то решение о достоверности навигационных измерений НАП СРНС вырабатывается путем сопоставления фактических измерений высоты полета ВС, формируемых НАП СРНС с одной стороны и барометрическим высотомером с другой стороны, в противном случае решение о достоверности измерений НАП СРНС вырабатывается путем сопоставления фактических измерений высоты полета ВС, формируемых НАП СРНС, с прогнозируемыми значениями данного параметра. Это позволяет снизить влияние недостоверных измерений барометрического высотомера на контроль достоверности навигационных измерений НАП СРНС при изменении метеоусловий и, как следствие, повысить вероятность правильного контроля достоверности навигационных измерений НАП СРНС в целом. Технический результат: повышение вероятности правильного контроля достоверности навигационных измерений НАП СРНС. 1 ил.

Способ контроля достоверности навигационных измерений, формируемых навигационной аппаратурой потребителя (НАП) спутниковой радионавигационной системы (СРНС) воздушного судна (ВС), основанный на комплексировании НАП СРНС с барометрическим высотомером, отличающийся тем, что оценивают скорость изменения высоты полета ВС по измерениям НАП СРНС на i-й контрольный момент времени, где , I - число контрольных моментов времени в течение полета ВС, следующих друг за другом через заданные интервалы времени, оценивают скорость изменения высоты полета ВС по измерениям барометрического высотомера на i-й момент времени, формируют прогнозное значение h_1пр.(i+1) высоты полета ВС по измерениям НАП СРНС на (i+1)-й момент времени с использованием величины , формируют прогнозное значение h_2пр.(i+1) высоты полета ВС по измерениям барометрического высотомера на (i+1)-й момент времени с использованием величины , оценивают абсолютное отклонение Δh_2(i+1) измеренного барометрическим высотомером значения высоты полета ВС от прогнозного значения h_2пр.(i+1) на (i+1)-й момент времени, сравнивают абсолютное отклонение Δh_2(i+1) с заданным допустимым отклонением Δh_2доп., если абсолютное отклонение Δh_2(i+1) не превышает допустимого отклонения Δh_2доп., то формируют решение χ_i+1=1 о том, что измерения барометрического высотомера достоверны на (i+1)-й момент времени, в противном случае формируют решение χ_i+1=0 о том, что измерения барометрического высотомера не достоверны на (i+1)-й момент времени, если χ_i+1=1, то оценивают абсолютное отклонение Δh_12(i+1) измеренного НАП СРНС значения высоты полета ВС от измеренного барометрическим высотомером значения высоты полета ВС на (i+1)-й момент времени, сравнивают абсолютное отклонение Δh_12(i+1) с заданным допустимым отклонением Δh_12доп., если абсолютное отклонение Δh_12(i+1) не превышает допустимого отклонения Δh_12доп., то формируют решение q_i+1=1 о том, что измерения НАП СРНС достоверны на (i+1)-й момент времени, в противном случае формируют решение q_i+1=0 о том, что измерения НАП СРНС не достоверны на (i+1)-й момент времени, если χ_i+1=0, то оценивают абсолютное отклонение Δh_1(i+1) измеренного НАП СРНС значения высоты полета ВС от прогнозного значения h_1пр.(i+1) на (i+1)-й момент времени, сравнивают абсолютное отклонение Δh_1(i+1) с заданным допустимым отклонением Δh_1доп., если абсолютное отклонение Δh_1(i+1) не превышает допустимого отклонения Δh_1доп., то формируют решение q_i+1=1 о том, что измерения НАП СРНС достоверны на (i+1)-й момент времени, в противном случае формируют решение q_i+1=0 о том, что измерения НАП СРНС не достоверны на (i+1)-й момент времени.