Дифференциальные спутниковые навигационные системы

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

На приведенных графиках дана оценка зависимости ошибки в определении высоты АН от толщины льда (а) и от толщины снежного покрова (б) различной плотности: 1 - 200 кг/м3, 2 - 400 кг/м3, 3 - 600 кг/м3.

В равнинных районах снежный покров может достигать 1,0... 1,5 и более м. Весной за счет периодического подтаивания и промерзания возрастает плотность, а значит и диэлектрическая проницаемость снежного покрова, завышая показания радиовысотомера по сравнению с истинной высотой, что следует учитывать при считывании высоты.

При полетах над сильно пересеченной местностью, покрытой деревьями и кустарниками, радиовысотомер выдает усредненное значение высоты, которое может отличаться от истинного.

При всех возможных «ложных» показаниях РВ и срабатывании сигнализации «ОПАСНО ЗЕМЛЯ» в зоне аэродрома, эта информация включается в специальные сборники для захода на посадку на конкретном аэродроме.

Библиографические ссылки

1. Олянюк П. В., Астафьев Г. П., Грачев В. В. Радионавигационные устройства и системы гражданской авиации. М. : Транспорт, 1983. 320 с.

2. Авиационная радионавигация : справочник / А. А. Сосновский, И. А. Хаймович, Э. А. Лутин, И. Б. Максимов ; под ред. А. А. Сосновского. М. : Транспорт. 1990. 264 с.

© Кайданович М. Л., 2012

УДК 621.396.932.1

Н. В. Карлов Научный руководитель - В. М. Мусонов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнёва, Красноярск

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ СПУТНИКОВЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Рассмотрены глобальные и региональные спутниковые навигационные системы, эксплуатируемые и разрабатываемые в мире на сегодняшний день, а также методы и системы, позволяющие повышать точность определения координат.

В настоящее время в мире происходит интенсивное совершенствование спутниковых систем навигации и посадки. Наиболее известными из них в настоящее время являются дифференциальные системы, в которых используются дифференциальные поправки, формируемые наземными станциями. В настоящем докладе рассматриваются наиболее распространенные варианты дифференциальных систем.

Система WAAS представляет собой функциональное дополнение (SBAS по терминологии Стандартов и Рекомендованной практики ИКАО по GNSS) к глобальной навигационной системе GPS, которая, должна быть основой GNSS и применяется с широкозонными дифференциальными дополнениями SBAS и локальными дифференциальными дополнениями (GBAS по терминологии Стандартов и Рекомендованной практики ИКАО по GNSS) [1-3].

Основные функции WAAS заключаются в формировании и передаче потребителям посредством геостационарных спутников широкозонных дифференциальных поправок и информации о целостности GPS. Помимо этого, для передачи сигналов WAAS используются геостационарные спутники, которые выступают в качестве источников дальномерных сигналов, т. е. увеличивают количество доступных потребителям навигационных спутников. Планируется, что при использовании сигналов WAAS будут обеспечены контроль и обмен информацией во время полетов над океанами, а в зоне аэропортов - точные заходы на посадку первой категории метеоминимума.

Система LAAS (система наведения для местного региона) является наземной системой, непрерывно

сравнивающей отраженный сигнал DGPS с посланным ею, определяющей рассогласование и передающей его на борт ВС, выполняющего заход на посадку. Ошибка наведения системы не превышает 7 м. Несколько первых систем этого типа, известных как SCAT-1 (система посадки специальная категории I), находятся в эксплуатации, как приватно финансируемые системы не для общего пользования [4-6]. FAA разрабатывает спецификацию и требования к системе LAAS для общего пользования, которая вступила в эксплуатацию с 2005 г. Не дожидаясь утверждения стандарта на систему, несколько фирм производят вариант системы SCAT-1. Среди них фирма Honey well, система SCAT-1 которой сертифицирована и установлена в аэропортах Миннеаполис и Ньюарк (в последнем - для авиакомпании Continental Airlines). Системы SCAT-1 сертифицируются в Канаде, Индонезии и Австралии.

В Российской Федерации система SCAT-1 фирмы Honeywell устанавливается на самолеты гражданской авиации с помощью Научно-производственного предприятия АВИТЕКС (Москва).

Система SCAT-1 производится рядом других фирм (Raytheon, Wilcox, DASA-NFS, Interstate Electronics), устанавливается и сертифицируется в аэропортах США, Евросоюза и других стран.

Наряду со спутниковой навигационной аппаратурой на борту самолетов гражданской авиации используется традиционная радиомаячная аппаратура ILS и MLS. Потребность оборудования ВС для работы с четырьмя различными системами автоматической посадки привела к созданию авиационными фирмами

Секция « Техническая эксплуатация электросистем и авионика »

многорежимного приемника (MMR). С его помощью пилот в полете выбирает систему посадки конкретного аэропорта и выполняет заход на посадку и посадку, например, по процедуре системы ILS, или какой-то другой. На последних сериях самолетов фирм Boeing и Airbus устанавливаются MMR, кроме того для замены старого оборудования самолетов предшествующих серий используются цифровые и аналоговые блоки. Фирма Rockwell получила заказов от авиакомпаний на 3000 приемников MMR. в том числе от авиакомпаний British Airways, United Airlines и Continental Airlines.

Таким образом, дальномерный метод, используемый в спутниковых навигационных системах совместно с контрольно-корректирующими станциями (ККС), в системах WAAS и SCAT-1 обеспечивает I категорию метеоминимума с погрешностью наведения 7 м. Дифференциальный метод позволяет в значительной мере сократить тропосферную и, главное, ионосферную погрешность. К сожалению, в высокоширотных регионах состояние ионосферы существенно отличается от средних широт и остаточная составляющая ионосферной погрешности оказывается более значительной.

Аппаратурный состав систем посадки.

В состав наземной Аппаратуры WAAS входит оборудование, которое содержит аппаратуру потребителя GPS и аппаратуру связи, которая обеспечивает формирование и передачу потребителям посредством геостационарных спутников широкозонных дифференциальных поправок и информации о целостности используемых навигационных спутников GPS.

Бортовая Аппаратура WAAS обеспечивает прием и обработку навигационных поправок для формирования точной посадочной информации по первой категории метеоминимума стандарта ИКАО.

Система LAAS является наземной системой наведения для местного региона. Аппаратура контрольно-корректирующей станции непрерывно передает на борт ВС дифференциальные поправки DGPS. На бору ВС производится уточнение его координат в режиме посадки. В состав системы LAAS входит точная GPS аппаратура потребителя, бортовая и наземная аппаратура связи и аппаратно-программные средства.

Как было отмечено, некоторые авиационные фирмы создали многорежимного приемника (MMR), который может использоваться в четырех режимах посадки.

Библиографические ссылки

1. URL: http://www.gps.gov/systems/gps/index.php.

2. URL: http://www.glonass-ianc.rsa.ru/pls/htmldb/ f?p=201:20:741675961550334::NÜ.

3. URL: http://www.chinagi.com.cn/yw/gsjjxx.asp.

4. URL: http://www.livemint.com/2007/09/05002237 /India-to-build-a-constellation.html.

5. URL: http://www.esa.int/esaNA/galileo.html.

6. URL: http://www.faa.gov/about/office_org/head-quarters_offices/ato/service_units/techops/nav ser-vices/gnss/library/factsheets/media/GBAS_QFactsht_081 610.pdf.

© Карлов Н. В., 2012

УДК 669.713.7

М. В. Ковель Научный руководитель - М. В. Тюпкин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ, ИХ ПОГРЕШНОСТИ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

В настоящее время важнейшими составляющими курсовой системы летательных аппаратов являются гироскопические приборы. Поэтому очень важно знать их математическую модель и погрешности.

Гироскопом называют вращающееся вокруг оси симметрии с большой угловой скоростью тело вращения (ротор), одна из точек которого неподвижна. Ось ъ симметрии ротора 1 (рис. 1) называют осью фигуры или осью ротора гироскопа.

В большинстве гироскопических приборов для обеспечения свободы вращения ротора гироскопа вокруг неподвижной точки применяют карданов подвес, который состоит из двух рамок 2 и 3. Ротор 1 гироскопа с большой угловой скоростью Wy вращается вокруг оси у1 относительно внутренней рамки 2, которая может поворачиваться вокруг оси ъ относительно рамки 3, а последняя - вокруг оси х относительно неподвижной подставки 4.

Карданов подвес обеспечивает ротору гироскопа свободу вращения относительно трех осей (х, у1 и ъ).

Поэтому гироскоп, установленный в кардановом подвесе, называют гироскопом с тремя степенями свободы. Если центр масс гироскопа совпадает с точкой пресечения осей карданова подвеса, то такой гироскоп называется астатическим.

Для рассмотрения математической модели гироскопа обратимся к рис.2. Положение ротора относительно подставки (оси хЬъ) определяется тремя углами а, Ь и g, которые получаются при последовательных поворотах гироскопа и отклонении его собственных осей х, у и ъ от осей неподвижного основания.

Согласно рисунку Н - кинетический момент гироскопа; 1х и 1у - моменты инерции ротора гироскопа относительно осей х и у.

Уравнения движения гироскопа согласно принципу Д'Аламбера имеют вид