СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ БОРТОВОГО ПРИЕМОИНДИКАТОРА СПУТНИКОВОЙ РАДИОНАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2023 года по МПК G01S7/40 G01C5/00 G01C25/00 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании и модернизации средств контроля работоспособности бортового приемоиндикатора спутниковой радионавигационной системы (СРНС).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу (прототипом) является способ контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС (см., например, патент на изобретение №2254591 от 20.06.2005 г.), сущность которого заключается в том, что измеряют высоту h_PB полета летательного аппарата (ЛА) с помощью установленного на нем радиовысотомера, определяют высоту h_P местности, над которой находится ЛА в момент измерения высоты, используя для этой цели данные о плановых координатах с выхода приемоиндикатора СРНС и цифровую карту местности (ЦКМ), вычисляют абсолютную высоту h_A=h_PB+h_P, сравнивают ее с высотой h_ПИ, снимаемой с выхода приемоиндикатора СРНС, и формируют сигнал его работоспособности, если меньше устанавливаемого порога П.

К недостаткам прототипа относится снижение вероятности правильного контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС в условиях, когда значения крена или (и) тангажа превышают половину ширины диаграммы направленности антенны (ШДНА) радиовысотомера. Это объясняется следующим. Измеряемая радиовысотомером высота h_PB соответствует расстоянию между ЛА и характерным участком подстилающей поверхности (ХУПП), представляющим собой ближайший к ЛА участок подстилающей поверхности от которого сигнал радиовысотомера отражается с достаточной для его приема мощностью. В условиях, когда значения крена и тангажа ЛА меньше половины ШДНА радиовысотомера, ХУПП совпадает с находящейся непосредственно под ЛА точкой и измеряемая радиовысотомером высота h_PB в среднем соответствуют относительной высоте h₀ ЛА (под относительной высотой h₀ ЛА в данном случае понимается расстояние между ЛА и точкой, находящейся на подстилающей поверхности непосредственно под ЛА). В условиях, когда значения крена или (и) тангажа ЛА превышают значение половины ШДНА радиовысотомера, ХУПП сдвигается в сторону от точки, находящейся непосредственно под ЛА, что приводит к увеличению измеряемой радиовысотомером высоты h_PB по сравнению с относительной высотой h₀, то есть радиовысотомер в этих условиях формирует некорректные измерения h_PB. При этом, чем больше значения крена или (и) тангажа, тем больше несоответствие между величинами h_PB и h₀, тем больше вероятность ложного решения о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС, тем ниже вероятность правильного контроля его работоспособности в целом.

Таким образом, формируемое в соответствии с прототипом решение о неработоспособности борового приемоиндикатора СРНС существенно зависит от углового положения ЛА в условиях, когда значения крена или (и) тангажа превышают половину ширины диаграммы направленности антенны (ШДНА) радиовысотомера. При этом, чем больше значения крена или (и) тангажа, тем ниже вероятность правильного контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС.

Техническим результатом изобретения является повышение вероятности правильного контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС.

Указанный результат достигается тем, что в известном способе дополнительно с использованием датчика углового положения (ДУП) измеряют значения тангажа и крена γ_i ЛА на протяжении его полета, определяют значение индикатора необходимости корректировки величины h_PBi по тангажу, для этого сравнивают значение тангажа с половиной ШДНА радиовысотомера, если значение тангажа больше половины ШДНА радиовысотомера, то формируют решение о необходимости корректировки величины h_PBi по тангажу, в противном случае формируют решение об отсутствии необходимости корректировки величины h_PBi по тангажу, определяют значение индикатора χ_γi необходимости корректировки величины h_PBi по крену, для этого сравнивают значение крена γ_i с половиной ШДНА радиовысотомера, если значение крена γ_i больше половины ШДНА радиовысотомера, то принимают решение χ_γi=1 о необходимости корректировки величины h_PBi по крену, в противном случае принимают решение x_γi=0 об отсутствии необходимости корректировки величины h_PBi по крену, с использованием величин определяют скорректированное значение относительной высоты полета ЛА, с использованием величин и h_Pi определяют скорректированное значение абсолютной высоты полета ЛА, определяют модуль M_i разности между величинами и , сравнивают модуль M_i с заданным допустимым отклонением Δh, если модуль M_i больше заданного допустимого отклонения Δh, то формируют решение о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС, в противном случае формируют решение о работоспособности приемоиндикатора СРНС.

Сущность изобретения заключается в том, что используемая в процессе контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС измеренная радиовысотомером высота ЛА корректируется с учетом тангажа и крена ЛА. При этом корректировка по тангажу осуществляется только при условии, если значение тангажа превышает половину ШДНА радиовысотомера, корректировка по крену осуществляется только при условии, если значение крена превышает половину ШДНА радиовысотомера. Это позволяет снизить зависимость формируемого решения о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС от влияния углового положения ЛА и, как следствие, повысить вероятность правильного контроля работоспособности борового приемоиндикатора СРНС в целом.

Данный способ включает в себя следующие этапы:

1. Измерение значений высоты полета ЛА с использованием бортового приемоиндикатора СРНС на протяжении полета ЛА, где - число контрольных моментов времени на протяжении полета ЛА;

2. Измерение координат x_i и y_i ЛА в горизонтальной плоскости с использованием бортового приемоиндикатора СРНС на протяжении полета ЛА.

3. Измерение текущих значений h_PBi относительной высоты полета ЛА с использованием радиовысотомера на протяжении полета ЛА;

4. Определение значений h_Pi высоты рельефа местности, соответствующей координатам x_i и y_i, с использованием ЦКМ;

5. Измерение значений тангажа и крена γ_i ЛА с использованием датчика углового положения (ДУП) ЛА;

6. Определение значения индикатора необходимости корректировки величины h_PBi по тангажу в соответствии с выражением

где Δθ - ШДНА радиовысотомера; - необходимость корректировки величины h_PBi по тангажу имеется, - необходимость корректировки относительной высоты полета ЛА по тангажу отсутствует.

В соответствии с выражением (1) индикатор принимает значение 1, то есть принимается решение о необходимости корректировки величины h_PBi по тангажу, только в случае, если значение тангажа превышает половину ШДНА радиовысотомера.

7. Определение значения индикатора необходимости корректировки величины h_PBi по крену в соответствии с выражением

где x_γi=1 - имеется необходимость корректировки величины h_PBi по крену, χ_γi=0 - необходимость корректировки относительной высоты полета ЛА по крену отсутствует.

В соответствии с выражением (2) индикатор x_γi принимает значение 1, то есть принимается решение о необходимости корректировки величины h_PBi по крену, только в случае, если значение крена превышает половину ШДНА радиовысотомера.

8. Определение скорректированного значения относительной высоты полета ЛА в соответствии с выражением

9. Определение скорректированного значения абсолютной высоты полета ЛА

10. Определение значения модуля M_i разности между величинами и в соответствии с выражением

11. Формирование решения о работоспособности или неработоспособности приемоиндикатора СРНС в соответствии с выражением

где Δh - заданное допустимое отклонение между величинами .

В соответствии с выражением (6) решение q=0 о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС формируется в том, случае, если модуль разности величин превышает заданное допустимое отклонение Δh, в противном случае формируется решение q=1 о работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС.

Данный способ может быть реализован, например, с помощью комплекса устройств и систем, структурная схема которого приведена на фигуре, где обозначено: 1 - бортовой приемоиндикатор СРНС; 2 - радиовысотомер; 3 - блок управления и обработки информации (БУОИ); 4 - датчик углового положения (ДУП); 5 - цифровая карта местности (ЦКМ).

Бортовой приемоиндикатор СРНС 1 предназначен для формирования навигационных измерений, в том числе значений h_ПИi высоты полета ЛА и его координат x_i и y_i в горизонтальной плоскости на протяжении полета ЛА. Радиовысотомер 2 предназначен для измерения текущих значений h_PBi относительной высоты полета ЛА на протяжении его полета. БУОИ 3 предназначен для управления совместной работой элементов комплекса и для обработки информации. ДУП 4 предназначен для измерения значений тангажа и крена γ_i ЛА на протяжении его полета. ЦКМ 5 предназначена для хранения и своевременной выдачи значений h_Pi высоты рельефа местности (каждое отдельное значение h_Pi соответствует паре координат x_i и y_i).

Комплекс работает следующим образом. БУОИ 3 управляет совместной работой элементов комплекса. Бортовой приемоиндикатор 1 формирует навигационные измерения, в том числе значения h_ПИi высоты полета ЛА и его координаты x_i и y_i в горизонтальной плоскости на протяжении полета ЛА. Радиовысотомер 2 измеряет текущие значения h_PBi относительной высоты полета ЛА на протяжении его полета. ДУП 4 измеряет значения тангажа и крена γ_i ЛА на протяжении его полета. Под воздействием управляющих сигналов БУОИ 3 информация с выходов бортового приемоиндикатора СРНС 1, радиовысотомера 2, ДУП 4 и ЦКМ 5 поступает на БУОИ 3 в i-е контрольные моменты времени. При этом с выхода бортового приемоиндикатора СРНС 1 на вход БУОИ 3 поступает значения h_ПИi высоты полета ЛА и его координаты x_i и y_i в горизонтальной плоскости. С выхода радиовысотомера 2 на вход БУОИ 3 поступают текущие значения h_PBi относительной высоты полета ЛА. С выхода ДУП 4 на вход БУОИ 3 поступают значения тангажа и крена γ_i ЛА. С выхода ЦКМ 5 на вход БУОИ 3 поступают соответствующие паре координат x_i и γ_i значения h_Pi высоты рельефа местности. БУОИ 3 обрабатывает поступающую информацию в соответствии с выражениями (1) - (5) и формирует решение о работоспособности или неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС в соответствии с выражением (6).

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС, сущность которого заключается в том, что используемая в процессе контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС измеренная радиовысотомером высота ЛА корректируется с учетом тангажа и крена ЛА. При этом корректировка по тангажу осуществляется только при условии, если значение тангажа превышает половину ШДНА радиовысотомера, корректировка по крену осуществляется только при условии, если значение крена превышает половину ШДНА радиовысотомера.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что если в процессе контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС использовать скорректированную с учетом тангажа и крена ЛА измеренную радиовысотомером высоту ЛА, при этом корректировку по тангажу осуществлять только при условии, если значение тангажа превышает половину ШДНА радиовысотомера, корректировку по крену осуществлять только при условии, если значение крена превышает половину ШДНА радиовысотомера, то это приведет к повышению вероятности правильного контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС.

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

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании и модернизации средств контроля работоспособности бортового приемоиндикатора спутниковой радионавигационной системы (СРНС). Техническим результатом изобретения является повышение вероятности правильного контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС. В заявленном способе используемая в процессе контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС измеренная радиовысотомером высота летательного аппарата (ЛА) корректируется с учетом тангажа и крена ЛА. При этом корректировка по тангажу осуществляется только при условии, если значение тангажа превышает половину ширины диаграммы направленности антенны (ШДНА) радиовысотомера, корректировка по крену осуществляется только при условии, если значение крена превышает половину ШДНА радиовысотомера. Это позволяет снизить зависимость формируемого решения о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС от влияния углового положения ЛА и, как следствие, повысить вероятность правильного контроля работоспособности борового приемоиндикатора СРНС в целом. 1 ил.

Способ контроля работоспособности бортового приемоиндикатора спутниковой радионавигационной системы (СРНС), заключающийся в том, что с использованием бортового приемоиндикатора СРНС измеряют значения высоты полета летательного аппарата (ЛА) и его координаты x_i и y_i в горизонтальной плоскости на протяжении полета ЛА, где - число контрольных моментов времени на протяжении полета ЛА, с использованием радиовысотомера измеряют текущие значения относительной высоты полета ЛА на протяжении его полета, с использованием цифровой карты местности определяют соответствующие координатам x_i и y_i значения h_Pi высоты рельефа местности, отличающийся тем, что дополнительно с использованием датчика углового положения измеряют значения тангажа и крена γ_i ЛА на протяжении его полета, определяют значение индикатора необходимости корректировки величины по тангажу, для этого сравнивают значение тангажа с половиной ширины диаграммы направленности антенны (ШДНА) радиовысотомера, если значение тангажа больше половины ШДНА радиовысотомера, то формируют решение о необходимости корректировки величины по тангажу, в противном случае формируют решение об отсутствии необходимости корректировки величины по тангажу, определяют значение индикатора необходимости корректировки величины по крену, для этого сравнивают значение крена γ_i с половиной ШДНА радиовысотомера, если значение крена γ_i больше половины ШДНА радиовысотомера, то принимают решение о необходимости корректировки величины по крену, в противном случае принимают решение об отсутствии необходимости корректировки величины по крену, с использованием величин определяют скорректированное значение относительной высоты полета ЛА, с использованием величин и h_Pi определяют скорректированное значение абсолютной высоты полета ЛА, определяют модуль М_i разности между величинами и , сравнивают модуль M_i с заданным допустимым отклонением Δh, если модуль М_i больше заданного допустимого отклонения Δh, то формируют решение о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС, в противном случае формируют решение о работоспособности приемоиндикатора СРНС.