СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ НАВИГАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ ПОТРЕБИТЕЛЯ СПУТНИКОВОЙ РАДИОНАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУШНОГО СУДНА
METHOD FOR MONITORING THE OPERABILITY OF THE NAVIGATION EQUIPMENT OF THE CONSUMER OF THE SATELLITE RADIO NAVIGATION SYSTEM OF THE AIRCRAFT

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании и модернизации средств контроля работоспособности навигационной аппаратурой потребителя (НАП) спутниковой радионавигационной системы (СРНС) воздушного судна (ВС).
i
пол.
HAПi
i
i-1
ИНСi
i
i-1
Ri
НАПi
ИНСi
Ri
HAПi
ИНСi
R
Ri
HAПi
ИНСi
R
i
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу (прототипом) является способ контроля НАП СРНС ВС (см., например, патент на изобретение №2748558 от 21 мая 2021 г. ), основанный на комплексировании НАП СРНС с инерциальной навигационной системой (ИНС), заключающийся в том, что определяют контрольные моменты времени t на протяжении τ полета ВС, определяют расстояние R между пространственными координатами ВС, измеренными с использованием НАП СРНС в контрольные моменты времени t и t, определяют расстояние R между пространственными координатами ВС, измеренными с использованием ИНС в контрольные моменты времени t и t, определяют модуль M разности между расстояниями R и R, сравнивают модуль M разности между расстояниями R и R с заданным допустимым значением h, если модуль M разности между расстояниями R и R не превышает заданного допустимого значения h, то вырабатывают решение о работоспособности НАП СРНС на момент времени t, в противном случае вырабатывают решение о неработоспособности НАП СРНС на момент времени.
HAПi
ИНСi
i
i-1
HAПi
ИНСi
RHAПi
RИНСi
i
i-1
RHAПi
HAПi
i
i-1
RИНСi
ИНСi
i
i-1
RHAПi
RИНСi
HAПi
ИНСi
К недостаткам прототипа относится снижение вероятности правильного контроля работоспособности НАП СРНС при относительно близких по значениям скоростях изменения расстояний R и R между контрольными моментами времени t и t. Это объясняется тем, что величины R и R зависят только от скоростей своих изменений V и V между двумя контрольными моментами времени t и t (V - скорость изменения величины R между двумя контрольными моментами времени t и t, V - скорость изменения Иеличины R между двумя контрольными моментами времени t и t,). Из-за этого при относительно близких значениях V и V даже существенные отклонения измеренных НАП СРНС пространственных координат ВС от их истинных значений не будут приводить к существенной разности между расстояниями R и R. В результате этого снижается вероятность выявления неработоспособности НАП СРНС в частности и вероятность правильного контроля работоспособности НАП СРНС в целом.
Техническим результатом изобретения является повышение вероятности правильного контроля работоспособности НАП СРНС.
Ri
Ri
Ri
Ri
R
Ri
Ri
Ri
i
i
xi
i
i-1
xi
xi
xi
xi
xi
xi
i
i
yi
i
i-1
yi
yi
yi
yi
yi
yi
i
zi
i
i-1
zi
zi
zi
zi
zi
zi
i
i
i
i
Указанный результат достигается тем, что в известном способе после этапа определения модуля M формируют частный признак χ работоспособности НАП СРНС по модулю М, при этом если модуль M не превышает заданное пороговое значение h, то формируют частный признак χ=1, в противном случае формируют частный признак χ=0, если χ=0, то формируют решение χ=0 о том, что НАП СРНС является неработоспособной на контрольный момент времени t, в противном случае определяют разность r относительных изменений координат ВС по оси ОХ заданной прямоугольной системы координат OXYZ, измеренных с использованием ИНС и НАП между контрольными моментами времени t и t, формируют частный признак χ работоспособности НАП СРНС по разности r,, при этом если разность r находится в допустимом интервале значений для работоспособной НАП СРНС, то формируют частный признак χ=1, в противном случае формируют частный признак χ=0, если χ=0, то формируют решение χ=0 о том, что НАП СРНС является неработоспособной на контрольный момент времени t, в противном случае определяют разность r относительных изменений координат ВС по оси OY заданной прямоугольной системы координат OXYZ, измеренных с использованием ИНС и НАП между контрольными моментами времени t и t, формируют частный признак χ работоспособности НАП СРНС по разности r, при этом если разность r находится в допустимом интервале значений для работоспособной НАП СРНС, то формируют частный признак χ=1, в противном случае формируют частный признак χ=0, если χ=0, то формируют решение χ=0 о том, что НАП СРНС является неработоспособной на контрольный момент времени, в противном случае определяют разность r относительных изменений координат ВС по оси OZ заданной прямоугольной системы координат OXYZ, измеренных с использованием ИНС и НАП между контрольными моментами времени t и t, формируют частный признак χ работоспособности НАП СРНС по разности r, при этом если разность r находится в допустимом интервале значений для работоспособной НАП СРНС, то формируют частный признак χ=1, в противном случае формируют частный признак χ=0, если χ=0, то формируют решение χ=0 о том, что НАП СРНС является неработоспособной на контрольный момент времени t, в противном случае формируют решение χ=1 о том, что НАП СРНС является работоспособной на контрольный момент времени t.
i
i-1
i
i-1
НАПi
ИНСi
Сущность изобретения заключается в том, что для формирования решения о неработоспособности НАП СРНС наряду с процедурой выявления несоответствия расстояний между двумя контрольными точками, определяемых с использованием НАП СРНС с одной стороны и ИНС с другой стороны в контрольные моменты времени t и t на протяжении полета ВС применяются процедуры выявления несоответствия между разностями относительных изменений координат ВС по осям заданной прямоугольной системы координат OXYZ, измеренных НАП СРНС с одной стороны и ИНС с другой стороны в контрольные моменты времени t и t. Это позволяет выявлять факты неработоспособности НАП СРНС даже при относительно близких по значениям скоростях изменения расстояний R и R, и, как следствие, приводит к повышению вероятности правильного контроля работоспособности НАП СРНС.
Данный способ включает в себя следующие этапы:
НАП
НАП
НАП
НАП
1. Измерение пространственных координат х=[х,у,z] ВС в заданной прямоугольной системе координат OXYZ с использованием НАП СРНС в течение полета ВС.
ИНС
ИНС
ИНС
ИНС
2. Измерение пространственных координат х=[х,у,z] ВС в заданной прямоугольной системе координат OXYZ с использованием ИНС в течение полета ВС.
i
пол.
3. Определение контрольных моментов времени t на протяжении τ полета ВС в соответствии с выражением
1
i
пол.
где t - первый заданный контрольный момент времени,  - заданный интервал времени между контрольными моментами времени t, τ - длительность полета воздушного судна.
HAПi
i
i-1
4. Определение расстояния R между пространственными координатами ВС, измеренными с использованием НАП СРНС в контрольные моменты времени t и t в соответствии с выражением
ИHCi
i
i-1
5. Определение расстояния R между пространственными координатами ВС, измеренными с использованием ИНС в контрольные моменты времени t и t в соответствии с выражением
HAПi
ИНСi
6. Определение модуля разности между расстояниями R и R в соответствии с выражением
Ri
Ri
7. Формирование частного признака χ работоспособности НАП СРНС по модулю M в соответствии с выражением
Ri
Ri
Ri
Ri
Ri
Ri
R
Ri
HAПi
ИНСi
где χ=1 - модуль M удовлетворяет требованиям работоспособности НАП СРНС (модуль M имеет допустимое значение для работоспособной НАП СРНС); χ=0 - модуль M не удовлетворяет требованиям работоспособности НАП СРНС (модуль M имеет недопустимое значение для работоспособной НАП СРНС); h - заданное пороговое (граничное допустимое) значение модуля M разности между расстояниями R и R для работоспособной НАП СРНС.
Ri
i
i
8. Если на этапе №7 сформирован частный признак χ=0, то формирование решения χ=0 о том, что НАП СРНС является неработоспособной на контрольный момент времени t, иначе переход на этап №9.
xi
ИНСi
НАПi
i
i-1
9. Определение разности r относительных изменений координат ВС по оси ОХ заданной прямоугольной системы координат OXYZ, измеренных с использованием ИНС Δх и НАП Δх между контрольными моментами времени t и t, в соответствии с выражением
ИНСi
ИНСi
ИНС(i-1)
i
i-1
где Δх=х - х - относительное изменение координаты ВС по оси ОХ заданной прямоугольной системы координат OXYZ, измеренной с использованием ИНС между контрольными моментами времени t и t;
НАПi
НАПi
НАП(i-1)
i
i-1
Δх=х - х - относительное изменение координаты ВС по оси ОХ заданной прямоугольной системы координат OXYZ, измеренной с использованием НАП между контрольными моментами времени t и t.
xi
xi
10. Формирование частного признака χ работоспособности НАП СРНС по разности r в соответствии с выражением
xi
xi
xi
xi
xi
xj
x
x
Доп.x
xi
x
x
xi
где χ=1 - разность r удовлетворяет требованиям работоспособности НАП СРНС (разность r имеет допустимое значение для работоспособной НАП СРНС); χ=0 - разность r не удовлетворяет требованиям работоспособности НАП СРНС (разность r имеет недопустимое значение для работоспособной НАП СРНС); [-h,h]=Δ - допустимый интервал значении разности r для работоспособной НАП СРНС; -h, h - заданные пороговые (граничные допустимые) значения разности r для работоспособной НАП СРНС.
xi
i
i
11. Если на этапе №10 сформирован частный признак χ=0, то формирование общего решения χ=0 о том, что НАП СРНС является неработоспособной на контрольный момент времени t, иначе переход на этап №12.
yi
ИНСi
НАПi
i
i-1
12. Определение разности r относительных изменений координат ВС по оси OY заданной прямоугольной системы координат OXYZ, измеренных с использованием ИНС Δу и НАП Δу между контрольными моментами времени t и t, в соответствии с выражением
ИНСi
ИНСi
ИНС(i-1)
i
i-1
где Δу=у - y - относительное изменение координаты ВС по оси OY заданной прямоугольной системы координат OXYZ, измеренной с использованием ИНС между контрольными моментами времени t и t;
НАПi
НАПi
НАП(i-1)
i
i-1
Δy=y - y - относительное изменение координаты ВС по оси OY заданной прямоугольной системы координат OXYZ, измеренной с использованием НАП между контрольными моментами времени t и t.
yi
yi
13. Формирование частного признака χ работоспособности НАП СРНС по разности r в соответствии с выражением
yi
yi
yi
yi
yi
yi
y
y
Доп.y
i
y
y
yi
_
где χ=1  разность r удовлетворяет требованиям работоспособности НАП СРНС (разность r имеет допустимое значение для работоспособной НАП СРНС); χ=0 - разность r. не удовлетворяет требованиям работоспособности НАП СРНС (разность r имеет недопустимое значение для работоспособной НАП СРНС); [-h,h]=Δ - допустимый интервал значений разности ry. для работоспособной НАП СРНС; -h,,h - заданные пороговые (граничные допустимые) значения разности r для работоспособной НАП СРНС.
yi
i
i
14. Если на этапе №13 сформирован частный признак χ=0, то формирование общего решения χ=0 о том, что НАП СРНС является неработоспособной на контрольный момент времени t, иначе переход на этап №15.
zi
ИНСi
НАПi
i
i-1
15. Определение разности r относительных изменений координат ВС по оси OZ заданной прямоугольной системы координат OXYZ, измеренных с использованием ИНС Δz и НАП Δz между контрольными моментами времени t и t, в соответствии с выражением
ИНСi
ИНСi
ИНС(i-1)
i
i-1
где Δz=z - z - относительное изменение координаты ВС по оси OZ заданной прямоугольной системы координат OXYZ, измеренной с использованием ИНС между контрольными моментами времени t и t;
НАПi
НАПi
НАП(i-1)
i
i-1
Δz=z - z - относительное изменение координаты ВС по оси OZ заданной прямоугольной системы координат OXYZ, измеренной с использованием НАП между контрольными моментами времени t и t.
zi
zi
zi
16. Формирование частного признака χ работоспособности НАП СРНС χ по разности r в соответствии с выражением
zi
zi
zi
zi
zi
zi
z
z
Доп.z
zi
z
z
zi
где χ=1 - разность r удовлетворяет требованиям работоспособности НАП СРНС (разность r имеет допустимое значение для работоспособной НАП СРНС); χ=0 - разность r не удовлетворяет требованиям работоспособности НАП СРНС (разность r имеет недопустимое значение для работоспособной НАП СРНС); [-h,h]=Δ - допустимый интервал значений разности r для работоспособной НАП СРНС; -h, h - заданные пороговые (граничные допустимые) значения разности r для работоспособной НАП СРНС.
zi
i
i
i
i
17. Если на этапе №16 сформирован частный признак χ=0, то формирование решения χ=0 о том, что НАП СРНС является неработоспособной на контрольный момент времени t, иначе формирование решения χ=1 о том, что НАП СРНС является работоспособной на контрольный момент времени t.
i
i
RI
R
xi
Доп.х
yi
Доп.y
zi
Доп.у
i
i
i
i-1
i
i-1
НАПi
ИНСi
В соответствии с этапами 7-17, решение χ=1 о том, что НАП СРНС является работоспособной формируется в том случае, если на контрольный момент времени t выполняются следующие условия: модуль М не превышает заданного допустимого значения h; разность r находится в допустимом интервале Δ; разность r находится в допустимом интервале Δ; разность r находится в допустимом интервале Δ. При невыполнении любого из вышеперечисленных условий формируется решение χ=0 о том, что НАП СРНС является неработоспособной. То есть, для формирования решения χ=0 о неработоспособности НАП СРНС наряду с процедурой выявления несоответствия расстояний между двумя контрольными точками, определяемых с использованием НАП СРНС с одной стороны и ИНС с другой стороны в контрольные моменты времени t и t на протяжении полета ВС применяются процедуры выявления несоответствия между разностями относительных изменений координат ВС по осям заданной прямоугольной системы координат OXYZ, измеренных НАП СРНС с одной стороны и ИНС с другой стороны в контрольные моменты времени t и t. Это позволяет выявлять факты неработоспособности НАП СРНС даже при относительно близких по значениям скоростях изменения расстояний R и R, и как следствие, приводит к повышению вероятности правильного контроля работоспособности НАП СРНС.
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 (УУК); 3 - формирователь частного признака (ФЧП); 4 - ФЧП; 5 - ФЧП; 6 - ФЧП; 7 - ИНС; 8 - оконечное устройство (ОУ).
НАП
НАП
НАП
НАП
i
пол.
НАП СРНС 1 предназначена для измерения пространственных координат х=[x,y,z] ВС в заданной прямоугольной системе координат OXYZ. УУК 2 предназначен для управления работой комплекса и определения контрольных моментов времени t на протяжении τ полета ВС.
Ri
Ri
xi
xi.
yi
yi
Zi
zi
ИНС
ИНС
ИНС
ИНС
i
ФЧП 3 предназначен для формирования частного признака χ работоспособности НАП СРНС по модулю М. ФЧП 4 предназначен для формирования частного признака χ работоспособности НАП СРНС по разности r ФЧП 5 предназначен для формирования частного признака x работоспособности НАП СРНС по разности r. ФЧП 6 предназначен для формирования частного признака χ работоспособности НАП СРНС по разности r. ИНС 7 предназначена для измерения пространственных координат х=[х,y,z] ВС в заданной прямоугольной системе координат OXYZ. ОУ 8 предназначено для формирования решения χ о работоспособности или неработоспособности НАП СРНС.
НАП
НАП
НАП
НАП
ИНС
ИНС
ИНС
ИНС
i
НАПi
НАПi
НАПi
НАПi
ИНС
ИНСi,
ИНСi,
ИНСi
Ri
Ri
Ri
Ri
xi
xi
xi
xi
yi
yi
yi
yi
Zi
Zi
i
i
i
Zi
i
i
Комплекс работает следующим образом. НАП СРНС 1 формирует измерения пространственных координат х=[х,у,z] ВС в заданной прямоугольной системе координат OXYZ в течение его полета. ИНС 7 формирует измерения пространственных координат х=[х,у,z] ВС в заданной прямоугольной системе координат OXYZ в течение его полета. УУК 2 управляет работой комплекса и определяет контрольные моменты времени t на протяжении полета ВС в соответствии с выражением (1). Под управлением УУК 2 значения x=[x,y,z] и x=[xyz] пространственных координат ВС в контрольные моменты времени поступают с выходов НАП СРНС 1 и ИНС 7 соответственно в ФЧП 3, ФЧП 4, ФЧП 5 и ФЧП 6. ФЧП 3 обрабатывает поступающую информацию с выхода НАП СРНС 1 и ИНС 7 в соответствии с выражениями (2)-(4) и формирует частный признак χ работоспособности НАП СРНС в соответствии с выражением (5). Если формируется частный признак X=1, то он с выхода ФЧП 3 поступает на вход ФЧП 4, а если формируется частный признак χ=0, то он с выхода ФЧП 3 поступает на вход УО 8. ФЧП 4, при поступлении на его вход с выхода ФЧП 3 частного признака X=1, обрабатывает поступающую информацию с выходов НАП СРНС 1 и ИНС 7 в соответствии с выражением (6) и формирует частный признак χработоспособности НАП СРНС в соответствии с выражением (7). Если формируется частный признак χ=1, то он с выхода ФЧП 4 поступает на вход ФЧП 5, а если формируется частный признак χ=0, то он с выхода ФЧП 4 поступает на вход УО 8. ФЧП 5, при поступлении на его вход с выхода ФЧП 4 частного признака χ=1, обрабатывает поступающую информацию с выходов НАП СРНС 1 и ИНС 7 в соответствии с выражением (8) и формирует частный признак χ работоспособности НАП СРНС в соответствии с выражением (9). Если формируется частный признак χ=1, то он с выхода ФЧП 5 поступает на вход ФЧП 6, а если формируется частный признак χ=0, то он с выхода ФЧП 5 поступает на вход УО 8. ФЧП 6, при поступлении на его вход с выхода ФЧП 5 частного признака χ=1, обрабатывает поступающую информацию с выходов НАП СРНС 1 и ИНС 7 в соответствии с выражением (10) и формирует частный признак χ работоспособности НАП СРНС в соответствии с выражением (11). Частный признак χ работоспособности НАП СРНС с выхода ФЧП 5 поступает на вход УО 8. УО 8 обрабатывает поступающую на его вход информацию с выходов ФЧП 3, ФЧП 4, ФЧП 5, ФЧП 6 и формирует решение χ о работоспособности или неработоспособности НАП СРНС. При этом решение χ=1 о том, что НАП СРНС является работоспособной на контрольный момент времени t формируется в том случае, если на вход ОУ 8 с выхода ФЧП 6 поступает частный признак χ=1 в противном случае формируется решение χ=0 о том, что НАП СРНС является неработоспособной на контрольный момент времени t.
i
i-1
i
i-1
НАПi
ИНСi
Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ контроля работоспособности НАП СРНС ВС, сущность которого заключается в том, что для формирования решения о неработоспособности НАП СРНС наряду с процедурой выявления несоответствия расстояний между двумя контрольными точками, определяемых с использованием НАП СРНС с одной стороны и ИНС с другой стороны в контрольные моменты времени t и t на протяжении полета ВС применяются процедуры выявления несоответствия между разностями относительных изменений координат ВС по осям заданной прямоугольной системы координат OXYZ, измеренных НАП СРНС с одной стороны и ИНС с другой стороны в контрольные моменты времени t и t. Это позволяет выявлять факты неработоспособности НАП СРНС даже при относительно близких по значениям скоростях изменения расстояний R и R, и как следствие, приводит к повышению вероятности правильного контроля работоспособности НАП СРНС.
i
i-1
i
i-1
Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что если для формирования решения о неработоспособности НАП СРНС наряду с процедурой выявления несоответствия расстояний между двумя контрольными точками, определяемых с использованием НАП СРНС с одной стороны и ИНС с другой стороны в контрольные моменты времени t и t на протяжении полета ВС применять процедуры выявления несоответствия между разностями относительных изменений координат ВС по осям заданной прямоугольной системы координат OXYZ, измеренных НАП СРНС с одной стороны и ИНС с другой стороны в контрольные моменты времени t и t, то это приведет к повышению вероятности правильного контроля работоспособности НАП СРНС.
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы элементы, широко распространенные в области электронной и электротехники.