БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

Устройство относится к семейству беспилотных летательных аппаратов (БЛА), движущихся по навесной или настильной траектории и имеющих возможность оценивать свое пространственное и угловое положение в процессе полета и при совершении маневра при преодолении зон противоракетной обороны.
Известен БЛА (Патент на полезную модель №36500 от 10.03.2004 г.), содержащий корпус, четыре аэродинамические поверхности, приводы управления аэродинамическими поверхностями, электромагнитные клапаны, четыре реактивных сопла, трубопровод подвода газа с реактивными соплами, модуль, обеспечивающий получение информации о возможном моменте перехвата и угловых координатах вектора скорости движения перехватчика в момент пролета, который и выбран за прототип.
Недостатком этого БЛА является то, что он должен априорно иметь достоверную информацию о своем движении и не имеет возможности оценивать свое пространственное и угловое положение в реальном масштабе времени. Вместе с тем, наличие в системе управления прототипа информации о пространственном и угловом положении в реальном масштабе времени может резко повысить потенциальные возможности применения противоракетного маневра БЛА.
Цель полезной модели - оптимизация управления совершением противоракетного маневра на основе информации о пространственном и угловом положении БЛА, получаемой путем обработки сигналов космических аппаратов (КА), входящих в состав системы навигационных космических аппаратов (СНКА).
Сущность полезной модели состоит во введении в конструкцию БЛА двух ненаправленных (слабонаправленных) антенн А и В, разнесенных на базу d (фиг.1) и модуля, обеспечивающего получение информации о пространственном и угловом положении БЛА в процессе предстартовой подготовки и на всей траектории полета.
Алгоритм работы модуля заключается в следующем:
В качестве измеряемых радионавигационных параметров (РНП) используется время прихода радиосигнала к каждой из антенн и доплеровский сдвиг частоты. Данным РНП соответствуют дальность между КА и антеннами БЛА, а также радиальная скорость их относительного движения. В случае несинхронизиро-ванности опорных генераторов частот КА и БЛА измерение указанных параметров позволяет определить так называемую квазидальность и радиальную квазискорость (дальность, радиальную скорость и соответствующие неизвестные величины, обусловленные расхождением фаз или частот опорных генераторов).
Время прихода определяется по бортовому времени БЛА и зависит от момента излучения сигнала КА относительно шкалы времени СНКА, а также взаимного сдвига бортового времени БЛА и СНКА и задержки распространения сигналов. Измерение времени прихода сигналов с i-го КА к k-й антенне (k=A или В) эквивалентно измерению квазидальности которая может быть представлена в следующем виде
KBik
где R- квазидальность от k-й антенны до i-го КА;
с - скорость распространения радиомагнитных волн;
Ai
Δt- приращение задержек времени за счет влияния атмосферы (тропосферы и ионосферы);
kai
Δt- расхождение шкалы времени i-го КА относительно шкалы времени СНКА;
БЛА
Δt- расхождение шкалы времени БЛА относительно шкалы времени СНКА;
0ik
R- истинная наклонная дальность от k-й антенны до i-го КА, которая определяется их взаимным расположением в пространстве
каi
кai
kai
где Х, У, Z - координаты i-ro КА в прямоугольной системе координат;
k
k
k
X, Y, Z- координаты k-й антенны в той же системе отсчета.
каi
kai
kai
Координаты Х, Y, Z и расхождение шкалы времени i-ro KA относительно шкалы времени СНКА (А1кш) передаются с борта КА.
k
k
k
БЛА
Из выражений (1) и (2) следует, что измеренное значение квазидальности R-KBik является функцией четырех неизвестных - Х, Y, Z и Δ1t
Измерения квазидальности по радиосигналам четырех КА позволяют составить систему из четырех уравнений относительно указанных неизвестных и, тем самым, решить навигационно-временную задачу, в результате которой рассчитываются координаты каждой из антенн. После чего определяются координаты центра базы между антеннами, принимаемые за координаты БЛА:
БЛА
БЛА
БЛА
где X, Y, Z- координаты БЛА в прямоугольной системе координат;
A
A
A
Х,У, Z - координаты антенны А в прямоугольной системе координат;
B
B
B
Х,Y, Z - координаты антенны В в прямоугольной системе координат.
По координатам антенн А и В путем решения обратной геодезической задачи (ОГЗ) определяются углы α, β, γ, характеризующие угловое положение БЛА в пространстве (фиг.2).
В состав модуля, представленного на фиг.3, входят приемники 1, 2, с ненаправленными (слабонаправленными) антеннами, решающие устройства 3, 4, блоки суммирования 5, 6, 7, блоки деления 8, 9, 10, блок решения ОГЗ 11.
каi
каi
Модуль имеет входы: 1, 2 текущих значений Х Y 3 постоянного значения "2".
Модуль имеет выходы: 1, 2, 3 рассчитанных величин 4, 5, 6 рассчитанных величин а, Р, у.
Работа модуля осуществляется следующим образом. Каждый из приемников 1 и 2 принимает сигналы от четырех КА и формирует на своих выходах 1, 2, 3, 4 текущие значения на каждом выходе значения
A
A
A
B
B
B
БЛА
БЛА
БЛА
соответствующего КА. Эти значения поступают на соответствующие входы 1, 2, 3, 4 решающих устройств 3, 4, которые решают систему из четырех уравнений вида (2). На выходах 1, 2, 3 решающего устройства 3 формируются вычисленные значения Х,Y, Z, которые поступают на входы 1, 2, 3 соответственно блока решения ОГЗ 11. На выходах 1, 2, 3 решающего устройства 4 формируются вычисленные значения Х,Y, Z, которые поступают на входы 4, 5, 6 соответственно блока решения ОГЗ 11. На выходах 1, 2, 3 блока решения ОГЗ 11 формируются вычисленные значения α, β, γ. С выходов 1 решающих устройств 3, 4 значения поступают на входы 1 и 2 блока суммирования 5. С выходов 2 решающих устройств 3, 4 значения и поступают на входы 1 и 2 блока суммирования 6. С выходов 3 решающих устройств 3, 4 значения поступают на входы 1 и 2 блока суммирования 7. С выходов блоков суммирования 5, 6, 7 вычисленные значения поступают на входы 1 соответствующих блоков деления 8, 9, 10, на входы 2 которых подается "2". На выходах блоков деления 8, 9, 10 формируются вычисленные значения X, Y, Z.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Российское ракетное оружие 1943-1999 гг. Справочник / Под ред. Карпенко А.В..- СПб.: ПИКА Ltd, 1993. - 180 с.