СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ БОРТОВОГО ПРИЕМОИНДИКАТОРА СПУТНИКОВОЙ РАДИОНАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2024 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 №2791603 от 13.03.2023 г), заключающийся в том, что с использованием бортового приемоиндикатора СРНС измеряют значения h_ПИi высоты полета летательного аппарата (ЛА) и его координаты x_i и y_i в горизонтальной плоскости на протяжении полета ЛА, где I - число контрольных моментов времени на протяжении полета ЛА, с использованием радиовысотомера измеряют текущие значения h_PBi относительной высоты полета ЛА на протяжении его полета, с использованием цифровой карты местности (ЦКМ) определяют соответствующие координатам x_i и y_i значения h_Pi высоты рельефа местности, с использованием датчика углового положения (ДУП) измеряют значения тангажа ϑ_i и крена γ_i ЛА на протяжении его полета, определяют значение индикатора χ_ϑi необходимости корректировки величины h_PBi по тангажу, для этого сравнивают значение тангажа ϑ_i с половиной ширины диаграммы направленности антенны (ШДНА) радиовысотомера, если значение тангажа ϑ_i больше половины ШДНА радиовысотомера, то формируют решение х_ϑi=1 о необходимости корректировки величины h_PBi по тангажу, в противном случае формируют решение χ_ϑi=0 об отсутствии необходимости корректировки величины h_PBi по тангажу, определяют значение индикатора χ_yi 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 χ_yi=0 об отсутствии необходимости корректировки величины h_PBi по крену, с использованием величин h_PBi, χ_ϑi, ϑ_i, γ_i, χ_γi 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 h_ПИi, сравнивают модуль M_i с заданным допустимым отклонением А/г, 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.

К недостаткам прототипа относится снижение достоверности контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС в условиях несоответствия реальных высот рельефа местности значениям, записанным в ЦКМ. Возможные случаи данного несоответствия объясняются тем, что реальный рельеф определенных участков местности подвержен динамичному изменению как по естественным, так и по искусственным причинам, при этом внесение соответствующих изменений в ЦКМ всегда отстает по времени от реального изменения рельефа местности. Это в свою очередь обуславливает возрастание вероятности формирования ошибочных решений о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС в соответствии с прототипом и, как следствие, приводит к снижению достоверности контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС в целом.

Таким образом, формируемое в соответствии с прототипом решение о работоспособности или неработоспособности борового приемоиндикатора СРНС существенно зависит от степени соответствия реальных высот рельефа местности их значениям, записанным в ЦКМ. При этом, чем ниже степень данного соответствия, тем ниже достоверность контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС.

Техническим результатом изобретения является повышение достоверности контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС.

Указанный результат достигается тем, что в известном способе, если модуль разности между величинами и h_ПИi больше заданного допустимого отклонения Δh₁, то формируют первое частное решение q_1i,=0 о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС, в противном случае формируют первое частное решение q_1i=1 о работоспособности приемоиндикатора СРНС, дополнительно измеряют значения h_Бi высоты полета ЛА с использованием барометрического высотомера на протяжении полета ЛА, после формирования первого частного решения q_1i о работоспособности или неработоспособности бортового приемоиндикатора определяют значение модуля M_2i разности между величинами h_Бi и h_ПИi, сравнивают модуль M_2i с заданным допустимым отклонением Δh₂, если модуль M_2i больше заданного допустимого отклонения Δh₂, то формируют второе частное решение q_2i=0 о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС, в противном случае формируют второе частное решение q_2i=1 о работоспособности приемоиндикатора СРНС, суммируют значения первого q_1i и второго q_2i частных решений, если данная сумма равна нулю, то формируют итоговое решение q_l,=0 о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС, в противном случае формируют итоговое решение ^=1 о работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС.

Сущность изобретения заключается в том, что итоговое решение о работоспособности или неработоспособности бортового приемоиндикатора формируется на основе двух частных решений о работоспособности или неработоспособности бортового приемоиндикатора, первое из которых формируется с использованием поступающих от ЦКМ значений высоты рельефа местности и поступающих от радиовысотомера значений относительной высоты полета ЛА, скорректированных при необходимости с учетом поступающих от ДУЛ значений тангажа и крена ЛА, а второе частное решение формируется с использованием не зависящих от рельефа местности значений высоты полета ЛА, поступающих от барометрического высотомера. При этом итоговое решение о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС формируется только в том случае, если и первое и второе частные решения соответствуют данному итоговому решению. Это позволяет исключить существенное количество ошибочных решений о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС, вызванных несоответствием записанных в ЦКМ значений высот реальным значениям высот рельефа местности и, как следствие, приводит к повышению достоверности контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС в целом.

Данный способ включает в себя следующие этапы:

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

2. Измерение координат x_i и γ_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. Измерение значений h_Бi высоты полета ЛА с использованием барометрического высотомера на протяжении полета ЛА;

5. Определение значений h_Pi высоты рельефа местности,

соответствующей координатам x_i и y_i, с использованием ЦКМ;

6. Измерение значений тангажа ϑ_i и крена γ_i ЛА с использованием ДУПЛА;

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

где Δθ - ШДНА радиовысотомера; χ_ϑi=1 - необходимость корректировки величины h_PBi по тангажу имеется, χ_ϑi=0 - необходимость корректировки относительной высоты полета ЛА по тангажу отсутствует.

В соответствии с выражением (1) индикатор χ_ϑi 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.

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

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

В соответствии с выражением (2) индикатор χ_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.

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

10. Определение скорректированного значения абсолютной высоты полета ЛА в соответствии с выражением

11. Определение значения модуля M_1i разности между величинами и h_ПИi в соответствии с выражением

12. Формирование первого частного решения о работоспособности или неработоспособности приемоиндикатора СРНС в соответствии с выражением

где Δh₁ - заданное допустимое отклонение между величинами и h_ПИi

q_1i=0 - первое частное решение о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС на i-й контрольный момент времени, q_1i=1 - первое частное решение о работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС на i -й контрольный момент времени.

В соответствии с этапами 1-12 первое частное решение q_1i=0 о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС формируется в том случае, если модуль разности величин и h_ПИi превышает заданное допустимое отклонение Δh₁, в противном случае формируется первое частное решение q_1i=1 о работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС. При этом данное решение формируется с использованием значений высоты рельефа местности, поступающих от ЦКМ и значений относительной высоты полета ЛА, поступающих от радиовысотомера, скорректированных при необходимости с учетом значений тангажа и крена ЛА, поступающих от ДУЛ.

13. Определение значения модуля M_2i разности между величинами h_Бi и h_ПИi в соответствии с выражением

14. Формирование второго частного решения о работоспособности или неработоспособности приемоиндикатора СРНС в соответствии с выражением

где Δh₂ - заданное допустимое отклонение между величинами h_Бi и h_ПИi, q_2i=0 - второе частное решение о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС на i-й контрольный момент времени, q_2i=1 - второе частное решение о работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС на i-й контрольный момент времени.

В соответствии с этапами 13-14 второе частное решение q_2i=0 о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС формируется в том случае, если модуль разности величин h_2i и h_ПИi превышает заданное допустимое отклонение Δh₂, в противном случае формируется второе частное решение q_2i=1 о работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС. При этом данное частное решение формируется с использованием не зависящих от рельефа местности значений высоты полета ЛА, поступающих от барометрического высотомера.

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

где q_i=0 - итоговое решение о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС на i-й контрольный момент времени, q_i,=1 - итоговое решение о работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС на i -й контрольный момент времени.

В соответствии выражением (9) итоговое решение q_i=0 о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС формируется в том случае, если сумма значений первого q_1i и второго q_2i частных решений равна нулю, то есть, если и первое q_1i и второе q_2i частные решения соответствуют данному итоговому решению, в противном случае формируется итоговое решение q_i=1 о работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС. Это позволяет исключить существенное количество ошибочных решений о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС, вызванных несоответствием записанных в ЦКМ значений высот реальным значениям высот рельефа местности и, как следствие, приводит к повышению достоверности контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС в целом.

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 (ДУЛ); 5 - цифровая карта местности (ЦКМ); 6 - барометрический высотомер.

Бортовой приемоиндикатор СРНС 1 предназначен для формирования навигационных измерений, в том числе значений h_ПИi высоты (абсолютной 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. ДУЛ 4 предназначен для измерения значений тангажа ϑ_i 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). Барометрический высотомер предназначен для измерения значений h_Бi высоты (абсолютной высоты) полета ЛА на протяжении его полета.

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 х₁. 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 ϑ_i и крена y_i ЛА на протяжении его полета. Барометрический высотомер 6 измеряет значения h_Бi высоты полета ЛА на протяжении его полета. Под воздействием управляющих сигналов БУОИ 3 информация с выходов бортового приемоиндикатора СРНС 1, радиовысотомера 2, ДУП 4, ЦКМ 5 и барометрического высотомера 6 поступает на БУОИ 3 в i-e 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 ϑ_i и крена γ_i ЛА. С выхода ЦКМ 5 на вход БУОИ 3 поступают соответствующие паре координат x_i и y_i значения h_Pi высоты рельефа местности. С выхода барометрического высотомера 6 на вход БУОИ 3 поступают значения h_Бi высоты полета ЛА. БУОИ 3 обрабатывает поступающую информацию в соответствии с выражениями (1) - (8) и формирует итоговое решение о работоспособности или неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС в соответствии с выражением (9).

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС, сущность которого заключается в том, что итоговое решение о работоспособности или неработоспособности бортового приемоиндикатора формируется на основе двух частных решений о работоспособности или неработоспособности бортового приемоиндикатора, первое из которых формируется с использованием поступающих от ЦКМ значений высоты рельефа местности и поступающих от радиовысотомера значений относительной высоты полета ЛА, скорректированных при необходимости с учетом поступающих от ДУП значений тангажа и крена ЛА, а второе частное решение формируется с использованием не зависящих от рельефа местности значений высоты полета ЛА, поступающих от барометрического высотомера. При этом итоговое решение о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС формируется только в том случае, если и первое и второе частные решения соответствуют данному итоговому решению.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что если итоговое решение о работоспособности или неработоспособности бортового приемоиндикатора формировать на основе двух частных решений о работоспособности или неработоспособности бортового приемоиндикатора, первое из которых формировать с использованием поступающих от ЦКМ значений высоты рельефа местности и поступающих от радиовысотомера значений относительной высоты полета ЛА, скорректированных при необходимости с учетом поступающих от ДУП значений тангажа и крена ЛА, а второе частное решение формировать с использованием не зависящих от рельефа местности значений высоты полета ЛА, поступающих от барометрического высотомера, при этом итоговое решение о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС формировать только в том случае, если и первое и второе частные решения соответствуют данному итоговому решению, 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 достоверности контроля работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС. В заявленном способе итоговое решение о работоспособности или неработоспособности бортового приемоиндикатора формируется на основе двух частных решений о работоспособности или неработоспособности бортового приемоиндикатора, первое из которых формируется с использованием поступающих от цифровой карты местности (ЦКМ) значений высоты рельефа местности и поступающих от радиовысотомера значений относительной высоты полета летательного аппарата (ЛА), скорректированных при необходимости с учетом поступающих от датчика углового положения значений тангажа и крена ЛА. А второе частное решение формируется с использованием не зависящих от рельефа местности значений высоты полета ЛА, поступающих от барометрического высотомера. При этом итоговое решение о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС формируется только в том случае, если и первое и второе частные решения соответствуют данному итоговому решению. Это позволяет исключить существенное количество ошибочных решений о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС, вызванных несоответствием записанных в ЦКМ значений высот реальным значениям высот рельефа местности и, как следствие, приводит к повышению достоверности контроля работоспособности бортового 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 h_ПИi высоты полета летательного аппарата (ЛА) и его координаты x_i и y_i в горизонтальной плоскости на протяжении полета ЛА, где I - число контрольных моментов времени на протяжении полета ЛА, с использованием радиовысотомера измеряют текущие значения h_PBi 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, с использованием датчика углового положения измеряют значения тангажа ϑ_i и крена γ_i ЛА на протяжении его полета, определяют значение индикатора χ_ϑi необходимости корректировки величины h_PBi по тангажу, для этого сравнивают значение тангажа ϑ_i с половиной ширины диаграммы направленности антенны (ШДНА) радиовысотомера, если значение тангажа ϑ_i больше половины ШДНА радиовысотомера, то формируют решение χ_ϑi=1 необходимости корректировки величины h_PBi по тангажу, в противном случае формируют решение χ_ϑi=0 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 χ_γi=0 об отсутствии необходимости корректировки величины h_PBi по крену, с использованием величин h_PBi, χ_ϑi, ϑ_i, γ_i, χ_γi определяют скорректированное значение относительной высоты полета ЛА, с использованием величин и h_Pi определяют скорректированное значение абсолютной высоты полета ЛА, определяют модуль M_1i разности между величинами и h_ПИi, сравнивают модуль M_1i с заданным допустимым отклонением Δh_i, отличающийся тем, что если модуль M_1i больше заданного допустимого отклонения Δh₁, то формируют первое частное решение q_1i=0 о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС, в противном случае формируют первое частное решение q_1i=1 о работоспособности приемоиндикатора СРНС, дополнительно измеряют значения h_Бi высоты полета ЛА с использованием барометрического высотомера на протяжении полета ЛА, после формирования первого частного решения q_1i о работоспособности или неработоспособности бортового приемоиндикатора определяют значение модуля M_2i разности между величинами h_Бi и h_ПИi, сравнивают модуль M_2i с заданным допустимым отклонением Δh₂, если модуль M_2i больше заданного допустимого отклонения Δh₂, то формируют второе частное решение q_2i=0 о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС, в противном случае формируют второе частное решение q_2i=1 о работоспособности приемоиндикатора СРНС, суммируют значения первого q_1i и второго q_2i частных решений, если данная сумма равна нулю, то формируют итоговое решение q_i,=0 о неработоспособности бортового приемоиндикатора СРНС, в противном случае формируют итоговое решение q_i=1 о работоспособности бортового приемоиндикатора СРНС.