СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДОСТОВЕРНОСТИ НАВИГАЦИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ, ФОРМИРУЕМЫХ НАВИГАЦИОННОЙ АППАРАТУРОЙ ПОТРЕБИТЕЛЯ СПУТНИКОВОЙ РАДИОНАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУШНОГО СУДНА Российский патент 2023 года по МПК G01S19/07 G01C5/06 G01C25/00 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании и модернизации средств контроля достоверности навигационных измерений, формируемых навигационной аппаратурой 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, формируемых 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, формируемых НАП СРНС, при изменении метеоусловий. Это объясняется тем, что измерения барометрического высотомера существенно зависят от метеоусловий. Так, например, при изменении метеоусловий, может вырабатываться ложное решение о недостоверности навигационных измерений, формируемых НАП СРНС по причине недостоверных измерений высоты ВС, формируемых барометрическим высотомером.

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

Указанный результат достигается тем, что в известном способе дополнительно с использованием инерциальной навигационной системы (ИНС) измеряют значения h_ИНСi высоты полета ВС на протяжении его полета, определяют текущую дисперсию D_ИНСi значения h_ИНСi, с использованием значений h_ИНСi, h_БВi, D_ИНСi и D_БВ определяют сглаженную оценку высоты полета ВС на протяжении полета ВС, где D_БВ - заданная дисперсия значения h_БВi, с использованием значений D_ИНСi и D_БВ определяют дисперсию сглаженной оценки , с использованием значений и h_НАПi определяют критериальный параметр r_i, с использованием значения и заданной вероятности ошибки первого рода определяют адаптивный порог Δ_i, сравнивают критериальный параметр r_i с адаптивным порогом Δ_i, если критериальный параметр r_i не превышает значения адаптивного порога Δ_i, то принимают решение о том, что НАП СРНС формирует достоверные навигационные измерения в i-й контрольный момент времени, в противном случае принимают решение о том, что НАП СРНС формирует недостоверные навигационные измерения в i-й контрольный момент времени.

Сущность изобретения заключается в том, что решение о недостоверности навигационных измерений, формируемых НАП СРНС, принимается в результате выявления несоответствия между высотой ВС, измеренной НАП и высотой, полученной в результате сглаживания значений высот, измеренных барометрическим высотомером и ИНС. Это позволяет снизить зависимость принимаемого решения от влияния метеоусловий на измерения высоты ВС, формируемые барометрическим высотомером и, как следствие, повысить вероятность правильного контроля достоверности навигационных измерений, формируемых НАП СРНС.

Данный способ включает в себя следующие этапы:

1. Измерение значений h_НАПi высоты полета ВС с использованием НАП СРНС на протяжении полета ВС, где I - число контрольных моментов времени на протяжении полета ВС;

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

3. Измерение значений h_ИНСi высоты полета ВС с использованием ИНС на протяжении полета ВС;

4. Определение текущей дисперсии D_ИНСi высоты полета ВС h_ИНСi, измеренной ИНС, в соответствии с выражением

где - заданная дисперсия ускорения, измеряемого акселерометром ИНС.

5. Определение сглаженной оценки высоты полета ВС с использованием текущих измерений ИНС и БВ в течение полета ВС в соответствии с выражением

где D_БВ - заданная дисперсия высоты h_БВ полета ВС, измеряемой барометрическим высотомером;

6. Определение дисперсии сглаженной оценки высоты полета ВС в соответствии с выражением

Анализ выражения (3) показывает, что дисперсия сглаженной оценки удовлетворяет условию то есть точность сглаженной оценки высоты полета ВС выше точности измеренного барометрическим высотомером значения h_БВi высоты полета ВС. Этим объясняется снижение зависимости принимаемого решения от влияния метеоусловий на измерения высоты ВС, формируемые барометрическим высотомером, и как следствие приводит к повышению вероятности правильного контроля достоверности навигационных измерений, формируемых НАП СРНС.

7. Определение критериального параметра r_i в соответствии с выражением

8. Определение адаптивного порога в соответствии с выражением

где χ - коэффициент пропорциональности, определяемый для заданной вероятности Р₀₁ ошибки первого рода в соответствии с выражением

Вероятность ошибки первого рода Р₀₁ в данном случае представляет собой вероятность формирования решения о недостоверности навигационных измерений, формируемых НАП СРНС, при их достоверности.

9. Принятие решения о достоверности или недостоверности навигационных измерений, формируемых НАП СРНС, в соответствии с выражением

где q_i,=1 - НАП СРНС формирует достоверные навигационные измерения в i-й контрольный момент времени, q_i=0 - НАП СРНС формирует недостоверные навигационные измерения в i-й контрольный момент времени.

В соответствии с пунктом 9, решение о том, что НАП СРНС формирует достоверные навигационные измерения в i-й контрольный момент времени принимается в том случае, если критериальный параметр r_i не превышает значения адаптивного порога Δ_i, в противном случае принимается решение о том, что НАП СРНС формирует недостоверные навигационные измерения в i -й контрольный момент времени.

Данный способ может быть реализован, например, с помощью комплекса устройств и систем, структурная схема которого приведена на фигуре, где обозначено: 1 - НАП СРНС; 2 - устройство управления комплексом (УУК2); 3 - ИНС; 4 - устройство обработки информации (УОИ); 5 - барометрический высотомер (БВ).

НАП СРНС 1 предназначена для формирования навигационных измерений, в том числе значений h_НАПi высоты полета ВС. УУК 2 предназначено для управления совместной работой элементов комплекса. ИНС 3 предназначена для формирования навигационных измерений, в том числе значений h_ИНСi высоты полета ВС. УОИ 4 предназначено для обработки информации и выработки решения q_i о достоверности или недостоверности навигационных измерений, формируемых НАП СРНС 1. БВ 5 предназначен для измерения значений h_БВi высоты полета ВС.

Комплекс работает следующим образом. УУК 2 управляет совместной работой элементов комплекса. НАП СРНС 1 формирует навигационные измерения, в том числе значения h_НАПi высоты полета ВС на протяжении полета. ИНС 3 формирует навигационные измерения, в том числе значения h_ИНСi высоты полета ВС на протяжении полета. БВ 5 измеряет значения h_БВi высоты полета ВС на протяжении полета. Под управлением УУК 2 значения h_НАПi, h_ИНСi и h_БВi высоты полета ВС в контрольные моменты времени поступают с выходов НАП СРНС 1, ИНС 3 и БВ 5 соответственно в УОИ 4. УОИ 4 обрабатывает поступающую информацию с выходов НАП СРНС 1, ИНС 3 и БВ 5 в соответствии с выражениями (1)-(6) и вырабатывает решение q_i о достоверности или недостоверности информации, формируемой НАП СРНС 1 в соответствии с выражением (7).

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ контроля достоверности навигационных измерений, формируемых НАП СРНС ВС, сущность которого заключается в том, что решение о недостоверности навигационных измерений, формируемых НАП СРНС ВС, принимается в результате выявления несоответствия между высотой ВС, измеренной НАП СРНС и высотой, полученной в результате сглаживания значений высот, измеренных барометрическим высотомером и ИНС.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что если решение о недостоверности навигационных измерений, формируемых НАП СРНС, принимать в результате выявления несоответствия между высотой ВС, измеренной НАП и высотой, полученной в результате сглаживания значений высот, измеренных барометрическим высотомером и ИНС, то это приведет к повышению вероятности правильного контроля достоверности навигационных измерений, формируемых НАП 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 достоверности навигационных измерений, формируемых навигационной аппаратурой потребителя (НАП) спутниковой радионавигационной системы (СРНС) воздушного судна (ВС). Техническим результатом является повышение вероятности правильного контроля достоверности навигационных измерений, формируемых НАП СРНС. В заявленном способе решение о недостоверности навигационных измерений, формируемых НАП СРНС, принимается в результате выявления несоответствия между высотой ВС, измеренной НАП и высотой, полученной в результате сглаживания значений высот, измеренных барометрическим высотомером и инерциальной навигационной системой. Это позволяет снизить зависимость принимаемого решения от влияния метеоусловий на измерения высоты ВС, формируемые барометрическим высотомером и, как следствие, повысить вероятность правильного контроля достоверности навигационных измерений, формируемых НАП СРНС. 1 ил.

Способ контроля достоверности навигационных измерений, формируемых навигационной аппаратурой потребителя (НАП) спутниковой радионавигационной системы (СРНС) воздушного судна (ВС), заключающийся в том, что с использованием НАП СРНС измеряют значения h_НАПi высоты полета ВС на протяжении его полета, где I - число контрольных моментов времени на протяжении полета ВС, с использованием барометрического высотомера измеряют значения h_БВi высоты полета ВС на протяжении его полета, отличающийся тем, что дополнительно с использованием инерциальной навигационной системы (ИНС) измеряют значения h_БВi высоты полета ВС на протяжении его полета, определяют текущую дисперсию D_ИНСi значения h_ИНСi, с использованием значений h_ИНСi, h_БВi, D_ИНСi и D_БВ определяют сглаженную оценку высоты полета ВС на протяжении полета ВС, где D_БВ - заданная дисперсия значения h_EBi, с использованием значений D_ИНСi и D_БВ определяют дисперсию сглаженной оценки , с использованием значений и h_НАПi определяют критериальный параметр r_i, с использованием значения и заданной вероятности ошибки первого рода определяют адаптивный порог Δ_i, сравнивают критериальный параметр r_i с адаптивным порогом Δ_i, если критериальный параметр r_i не превышает значения адаптивного порога Δ_i, то принимают решение о том, что НАП СРНС формирует достоверные навигационные измерения в i-й контрольный момент времени, в противном случае принимают решение о том, что НАП СРНС формирует недостоверные навигационные измерения в i-й контрольный момент времени.