КОМПЛЕКСНАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА

КОМПЛЕКСНАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА Полезная модель относится к области авиационного ириборостроения.
Наиболее близютм по технической сущности из известных аналогов является комплекс навигационный (КН) самолета, описание которого приведено в заявке на полезную модель Комплекс Навигационный, поданную ОАО РПКБ и АООТ ОКБ Сухого - регистрационный № 2000103919 от 22.02.00.
Данный КН, в соответствии с первым пунктом формулы полезной модели вышеуказанной заявки, содержит информационный комплекс вертикали и курса (ИКВК), радиотехническую систему ближней навигации (РСБН), автоматический радиокомпас (АРК), блок коммутации (БК), пульт управления и ввода (ПУВ), блок преобразования кодов (БПК), бортовую цифровую вычислительную машину (БЦВМ), спутниковую навигационную систему (СНС) и дополнительное устройство преобразования последовательных сигналов (УППС).
В отечественном авиационном оборудовании, как и в системе-аналоге, для обмена информацией широкое распространение получили каналы с интерфейсом по ГОСТ 18977-79 и РТМ-1495 (отечественный аналог интерфейса по международному стандарту ARINC 429).
Следует сказать, существуют отечественные СНС с интерфейсом по указанным стандартам и формирующим выходные параметры в системе координат, СК-42 (система координат 1942 года - референц-эллипсоид Ф.Н. Красовского. См. например книгу Н.Н. Грушинский Основы гравиметрии, М, Наука, 1983, стр. 52-53) или системе координат ПЗ-90 (отечественный аналог международной системы координат WGS-84).
-  °   :-.   °  :Экз. №1
МПКС01С23/00
Однако во многих СНС, как отечественных, так и зарубежных, для выдачи и приема информации применяются также каналы с интерфейсом EIA RS232С (известный также как интерфейс CCITT V.24) или EIA RS-422A (известный также как интерфейс CCITT V.11). Каналы с интерфейсом RS-232C обеспечивают скорость обмена данными до 19200 Кит/с и нашли широкое применение в коммерческой компьютерной технике для связи персональных компьютеров и периферийного оборудования.
При этом существуют множество СНС, связь с которыми может быть реализована только по каналам с интерфейсом типа RS-232. При этом, как правило, зарубежные СНС обеспечивают формирование и выдачу потребителям навигационных сигналов сформированных с использованием только математической модели земного эллипсоида WGS-84. К таким, например, может быть отнесена СНС MARG (см. Руководство пользователя приемника спутниковой навигационной системы GPS. Модель 9405).
Таблица 1
Характеристики математических моделей референц-эллипсоидов Земли в соответствии с СК-42 и WGS-84 представлены в таблице 1. Пространственные
Таблица 2
соотношения математических моделей референц-эллипсоид Земли в соответствии с СК-42 и WGS-84 между собой в виде параметров Хелмерта представлены в таблице 2.
Неучет различий между СК-42 и WGS-84 может приводить к погрешностям в самолетовождении до 100-120м, в зависимости от координат местоположения.
Поэтому основными недостатками данной комплексной системы является отсутствие функциональных возможностей по применению в ее составе СНС с последовательным интерфейсом типа RS-232 и дополнительные погрешности из-за неполного соответствия математической модели земного референцэллипсоида СК-42, применяемого в комплексе аналоге и математической модели земного референц-эллипсоида WGS-84, применяемого для формирования выходных данных во многих СНС.
Предлагаемый КН позволяет обеспечить:
1.расширение функциональных возможностей по применению в составе КНС СНС с последовательным интерфейсом типа RS-232 и улучшение возможностей по контролю сигналов от СНС;
2.повышение точности определения координат местоположения полета в режиме коррекции по данным СНС, формирующим выходные данные в соответствии с математической моделью земного эллипсоида WGS-84.
Технический результат в части расширения функциональных возможностей по применению в составе КНС СНС с интерфейсом типа RS-232 и улучшению возможностей по контролю сигналов от СНС обеспечивается введением в состав КНС устройства преобразования сигналов типа RS-232 (УШ18), выход которого подан на вход БЦВМ, а вход связан с соответствующим выходом СНС
и пульта управления и индикации СНС (ПУИ), взаимосвязанного с входомвыходом сне.
Технический результат в части повышения точности определения координат местоположения и скорости полета и повышения точности самолетовождения обеспечивается введением в состав КНС устройства цифровой обработки и компенсации рассогласования (УЦОКР) параметров математических моделей земных эллипсоидов СК-42 и WGS-84, включенного между выходом УПК8 и входом БЦВМ.
Кроме этого в состав программного обеспечения БЦВМ вводятся дополнительные программы по обработке соответствуюших преобразованных сигналов от СНС.
На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой КНС, обеспечивающей достижение всех поставленных целей и содержащей: 1 - ИКВК, 2 - РСБН, 3 АРК, 4 - БК, 5 - БПК, 6 - БЦВМ, 7 - ПУВ, 8 - СНС, 9 - УППС, 10 - УПК8, 11 ПУИ, 12-УЦОКР.
На фиг. 1 сплошными линиями с двусторонними стрелками обозначены взаимные связи (входы-выходы), а сплошными линиями с односторонними стрелками обозначены однонаправленные связи.
С помощью ИКВК определяют параметры углового положения самолета относительно земной поверхности (курс, крен, тангаж) и скорость его нолета в инерциальной системе координат. Но данным от ИКВК в БЦВМ определяют скорость полета и счисляют координаты местоположения самолета в географической и ортодромической системах координат. В составе КНС РПСВК взаимосвязан с БК и через БНК с БЦВМ.
с помощью РСБН определяют параметры местоположения самолета в полярной системе координат относительно наземного радиомаяка. По данным от РСБН в БЦВМ корректируют счисленные координаты местоположения самолета. Данные от РСБН также используются для информационного обеспечения посадки на аэродром в ручном и автоматическом режимах. В составе КНС РСБН взаимосвязана с БК, ПУБ и через БПК с БЦВМ.
С помощью АРК определяют курсовой угол относительно наземной радиостанции. Данные от АРК используются при возврате на аэродром, для контроля данных от других датчиков и для полета по марщруту, обозначенному наземными радиостанциями. В составе КНС АРК взаимосвязан с БЦВМ и БК.
БЦВМ является вычислительной системой КНС, в которой осуществляется логическая и математическая обработка сигналов от бортовых систем, а также осуществляется выработка индикационных и управляющих сигналов, в том числе координат местоположения и скорости полета самолета.
БК в составе КНС предназначен для коммутации информационных аналоговых сигналов и сигналов типа разовых команд, выдаваемых или принимаемых системами КН. БК в составе КНС связан с ИКВК, РСБН, АРК, БЦВМ и НУ В.
БПК в составе КНС предназначен для согласования форматов цифровых сигналов, выдаваемых и принимаемых информационными датчиками и БЦВМ. БПК в составе КНС взаимосвязан с ИКВК, РСБН, БЦВМ и ПУВ.
В составе КНС БЦВМ, помимо других задач, обеспечивает обработку, данных от сне.
БЦВМ напрямую связана с ИКВК, АРК, БК, ПУВ, УППС, УЦОКР и ВПК.
ПУВ в составе КНС предназначен для управления режимами полета самолета, управления режимами работы КНС в целом и ее систем, для ввода в память БЦВМ маршрута полета, индикации маршрута полета, состояния КНС и ее систем и т.п. НУВ в составе КНС взаимосвязан с БЦВМ, РСБН и БПК.
С помощью сне определяют скорость и координаты местоположения самолета в географической системе координат. По сигналам от СНС в БЦВМ корректируют скорость и счисленные координаты местоположения самолета. СНС в составе КНС через УППС и УЦОКР связана с БЦВМ. СНС включает в свой состав также антенную систему.
УППС предназначено для согласования и преобразования цифровых последовательных сигналов по ГОСТ 18977-79, выдаваемых и принимаемых СНС и БЦВМ. УППС напрямую взаимосвязано с СНС и БЦВМ.
В составе КНС УШ18 предназначено для согласования и преобразования цифровых сигналов типа RS-232, выдаваемых СНС и сигналов, принимаемых БЦВМ. УПК8 в составе КНС напрямую связано с CHC-RS и через УЦОКР с БЦВМ.
В составе КНС ПУИ предназначен для ввода в СНС необходимых начальных данных, управления режимами работы СНС, индикации состояния СНС, измеряемых СНС параметров и т.п. ПУИ в составе КНС взаимосвязан только с СНС.
в составе КНС УЦОКР предназначено для комненсации в сигналах СНС рассогласования параметров математических моделей земных эллипсоидов СК42 и WGS-84 в соответствии со следующим матричным уравнением:
SwGS-84  АО + Ш
где SwGs-84 и ScK-42 координаты местоположения самолета в прямоугольной системе, связанной с центром соответствующего земного эллипсоида.
УЦОКР в составе КНС напрямую связано с YIIRS и БЦВМ.
Таким образом, на примерах реализации показано достижение технических результатов.
1 az -avi
S az 1 ах
iCK-42 av -ах 1