RU2590936C1 - Комплексная система навигации и управления летательного аппарата - Google Patents
Комплексная система навигации и управления летательного аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2590936C1 RU2590936C1 RU2015102972/28A RU2015102972A RU2590936C1 RU 2590936 C1 RU2590936 C1 RU 2590936C1 RU 2015102972/28 A RU2015102972/28 A RU 2015102972/28A RU 2015102972 A RU2015102972 A RU 2015102972A RU 2590936 C1 RU2590936 C1 RU 2590936C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- navigation
- formation
- information exchange
- control
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Traffic Control Systems (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может быть использовано в составе комплексов пилотажно-навигационного оборудования летательных аппаратов (ЛА). Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого использованы взаимосоединенные входами-выходами по каналу информационного обмена комплект многофункциональных индикаторов, комплект навигационно-пилотажных средств, переносной носитель исходных данных, вычислительная система, включающая взаимосоединенные входами-выходами по магистрали вычислительного информационного обмена вычислительно-логические модули объединенной базы данных (ОБД), формирования навигационно-пилотажных параметров (ФНПП), формирования отображаемой информации (ФОИ), формирования управляющих сигналов (ФУС), ввода-вывода и управления информационным обменом (ВВУИО). Комплексная система навигации и управления ЛА дополнительно снабжена введенными в состав вычислительной системы вычислительно-логическими модулями оценки положения ЛА относительно навигационной точки и формирования фиктивного угла сноса. 4 ил.
Description
Предлагаемое устройство предназначено для применения в области авиационного приборостроения, в частности в пилотажно-навигационном оборудовании летательных аппаратов (ЛА).
Полет любого ЛА можно разделить на:
- взлет;
- полет по маршруту;
- посадку.
Полет по маршруту наиболее продолжительный этап, во время которого, как правило, выполняется главная целевая задача ЛА. Очень часто для выполнения этой целевой задачи требуется вывод ЛА в заданную область воздушного пространства относительно известной навигационной точки (НТ) с таким расчетом, чтобы ЛА находился относительно НТ на заранее заданной дальности и с заранее заданным курсом.
Посадка включает в себя следующие этапы: предпосадочное маневрирование, которое также называют этапом возврата, заход на посадку и непосредственно приземление.
Целевой задачей этапа возврата является вывод ЛА в заданную область воздушного пространства относительно взлетно-посадочной полосы (ВПП) с таким расчетом, чтобы ЛА находился на продолжении оси ВПП на установленной высоте и дальности относительно торца ВПП с курсом, примерно равным направлению ВПП.
Т.е., и при выполнении возврата и очень часто при следовании по маршруту, ЛА должен быть выведен в заданную область воздушного пространства с заданными параметрами пространственного положения по курсу и дальности относительно НТ, где гарантированно обеспечиваются благоприятные условия для выполнения целевой задачи текущего этапа полета.
Различные аспекты функционирования бортового оборудования, обеспечивающего подобное маневрирование ЛА, приведены в следующих работах:
1. Батенко А.П. Управление конечным состоянием движущихся объектов. М. "Советское радио", 1977 г., 256 с.
2. Воробьев Л.М. Воздушная навигация, М.: Машиностроение, 1984.
3. Рогожин В.О. и др. Пiлотажно-навiгацiйнi комплекси повiтряних суден, К.: Книжкове видавництво НАУ, 2005 (на украинском языке).
4. Справочник пилота и штурмана гражданской навигации. Под редакцией Васина И.Ф., М.: Транспорт, 1988.
5. Патент РФ на изобретение №2240589 с приоритетом от 31.07.2003. Способ автоматического управления летательным аппаратом при выходе на линию взлетно-посадочной полосы.
6. Патент РФ на изобретение №2276328 с приоритетом от 21.06.2005. Прицельно-навигационный комплекс многофункционального самолета авианосного и наземного базирования.
7. Патент РФ на изобретение №2481558 с приоритетом от 25.07.2011. Комплексная система навигации и управления летательного аппарата.
Описание наиболее близкого к предлагаемому изобретению устройства приведено в патенте РФ на изобретение №2481558 [7].
С учетом только существенных, для предлагаемого изобретения, признаков устройство-прототип содержит взаимосоединенные входами-выходами по каналу информационного обмена (КИО) комплект многофункциональных индикаторов (МФИ), комплект навигационно-пилотажных средств (НПС), переносной носитель исходных данных (ПНИД), вычислительную систему (ВС), включающую взаимосоединенные входами-выходами по магистрали вычислительного информационного обмена (МВИО) вычислительно-логические модули (ВЛМ) объединенной базы данных (ОБД), формирования навигационно-пилотажных параметров (ФНПП), формирования отображаемой информации (ФОИ), формирования управляющих сигналов (ФУС), ввода-вывода и управления информационным обменом (ВВУИО), вход-выход которого является входом-выходом ВС.
На чертеже (см. фиг. 1) представлена блок-схема устройства-прототипа, содержащего:
1 - комплект многофункциональных индикаторов (МФИ);
2 - комплект навигационно-пилотажных средств (НПС);
3 - переносной носитель исходных данных (ПНИД);
4 - канал информационного обмена (КИО);
5 - вычислительную систему (ВС), включающую:
6 - магистраль вычислительного информационного обмена (МВИО),
7 - ВЛМ объединенной базы данных (ОБД),
8 - ВЛМ формирования навигационно-пилотажных параметров (ФНПП),
9 - ВЛМ ввода-вывода и управления информационным обменом (ВВУИО),
10 - ВЛМ формирования отображаемой информации (ФОИ),
11 - ВЛМ формирования управляющих сигналов (ФУС).
Функционирование системы-прототипа на этапе захода на НТ с заданного направления проиллюстрировано также рисунком на фиг. 3.
Устройство-прототип является комплексной системой навигации и управления ЛА, обеспечивающей формирование навигационной и пилотажной информации, ее представление на многофункциональных индикаторах, управление ЛА в ручном и автоматическом режимах.
Система-прототип функционирует следующим образом.
Информационная взаимосвязь всего оборудования устройства осуществляется по КИО, включающему электрические, механические, электромеханические связи.
МФИ содержит "n" многофункциональных индикаторов с цветными жидкокристаллическими экранами (ЖКЭ).
Комплект НПС включает инерциальные навигационные системы (ИНС), спутниковые навигационные системы (СНС), системы воздушных сигналов и другие системы, измеряющие параметры движения ЛА при подготовке и в полете, которые с входа-выхода НПС через КИО поступают на вход-выход ВС и через ВВУИО и МВИО в ФНПП, ФОИ, ФУС.
ПНИД является носителем полетных заданий с долговременной репрограммируемой памятью (типа стандартных флеш-карт), подготавливаемых на наземных пунктах планирования полетных заданий. Введенные в ПНИД исходные данные для бортового оборудования, параметры навигационных точек на маршруте, параметры возможных аэродромов базирования и другие данные через КИО поступают на вход ВС, а затем через ВВУИО и МВИО в ОБД.
ВС является вычислительной системой, при этом все ВМЛ, входящие в состав ВС, исполнены по стандартным вычислительным схемам на основе процессоров и запоминающих устройств.
ВВУИО через один вход-выход осуществляет прием, преобразование и передачу данных во взаимодействующее оборудование через вход-выход ВС по КИО. Другой вход-выход ВВУИО подключен к МВИО, осуществляющей информационный обмен между всеми ВМЛ ВС.
ОБД выполнен на стандартном долговременном запоминающем устройстве, хранящем данные, поступившие с ПНИД.
В ФНПП осуществляется комплексная обработка информации от КНПС, ОБД и формируются текущие навигационно-пилотажные параметры ЛА, поступающие по МВИО в ФОИ и ФУС.
В ФОИ по данным, полученным по МВИО от ОБД, ФНПП, ФУС и от взаимодействующего оборудования через КИО и ВВУИО, формируются обобщенные мнемокадры функциональной, цифробуквенной информации, совмещенной с представлением многофункционального пульта управления. Сформированные мнемокадры изображений с входа-выхода ФОИ через МВИО, ВВУИО, КИО поступают в МФИ для отображения на экранах с целью принятия решения экипажем для работы с оборудованием комплекса через обрамляющие экраны многофункциональных индикаторов органы управления (сенсорные кнопки, кнопки-клавиши).
В ФУС, на этапе захода на НТ по текущим координатам ЛА φЛА, λЛА из ФНПП, координатам НТ φНТ, λНТ и курсу прохода НТ ψНТ из ОБД определяют текущие координаты ЛА ХЛА, YЛА в системе координат, связанной с НТ:
XЛА=Δλ·sinψНТ+Δφ·cosψНТ,
YЛА=-Δλ·cosψНТ+Δφ·sinψНТ,
где Δφ=(φЛА-φНТ)·R, Δλ=(λЛА-λНТ)·R·cosφЛА, R - радиус Земли, который с достаточной точностью для рассматриваемой задачи может быть принят равным 6371 км.
По текущим координатам ЛА ХЛА, YЛА, истинному углу сноса αСНи из ФНПП и заданным координатам центра вынесенной окружности относительно НТ Х0=ДНТ, Y0=R3 из ОБД определяют заданный курс ЛА ψ3 на точку касания А вынесенной окружности в географической системе координат, который вместе с сигналом истинного курса ЛА ψИ из ФНПП поступает на индикацию и в систему автоматического управления (САУ) ЛА:
где 
- линейная дальность до точки А касания заданной вынесенной окружности,
ψA - направление линии касательной к вынесенной окружности и проходящей через точку местоположения ЛА.
Отклонение рулевых поверхностей ЛА для маневра в боковой плоскости осуществляется с учетом рассогласования между текущим и заданным курсами и после того, как текущий курс ЛА ψИ сравняется с заданным курсом ψ3 ЛА летит на точку А касания заданной окружности.
Таким образом, ЛА летит в точку А касания заданной окружности с радиусом R3, вынесенной относительно НТ на расстояние ДНТ. После прохождения точки А производится разворот ЛА в сторону НТ, а затем выравнивание ЛА по линии проходящей через НТ с курсом ψНТ.
Основным недостатком этого устройства при заходе на НТ с заданного направления является тот факт, что в непосредственной близости ЛА от вынесенной окружности на качество функционирования способа могут влиять погрешности пилотирования ЛА и погрешность определения курса ЛА. Вследствие воздействия таких погрешностей, ЛА, еще не достигнув расчетной точки касания заданной окружности, может оказаться внутри вынесенной окружности. Поскольку определить направление линии касательной к окружности находясь внутри окружности не представляется возможным, разворот ЛА в сторону НТ начнется в не расчетной точке, что в итоге приведет к выходу на заданный курс на дальности не соответствующей заданной.
Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей устройства и повышение точности выхода ЛА на НТ с заданного направления по дальности путем обеспечения инвариантности устройства к погрешностям пилотирования ЛА и погрешности определения курса ЛА.
Поставленная цель достигается тем, что в известную комплексную систему навигации и управления ЛА, включающую взаимосоединенные входами-выходами по каналу информационного обмена комплект многофункциональных индикаторов, комплект навигационно-пилотажных средств, переносной носитель исходных данных, вычислительную систему, включающую взаимосоединенные входами-выходами по магистрали вычислительного информационного обмена вычислительно-логические модули объединенной базы данных (ОБД), формирования навигационно-пилотажных параметров (ФНПП), формирования отображаемой информации (ФОИ), формирования управляющих сигналов (ФУС), ввода-вывода и управления информационным обменом (ВВУИО), дополнительно введены в состав вычислительной системы вычислительно-логические модули оценки положения ЛА относительно навигационной точки (ПОНТ) и формирования фиктивного угла сноса (ФФУС), взаимосоединенные между собой и с вычислительно-логическими модулями ОБД, ФНПП, ФОИ, ФУС и ВВУИО по магистрали вычислительного информационного обмена.
На чертеже (см. фиг. 2) представлена блок-схема предлагаемого устройства, содержащего:
1 - комплект многофункциональных индикаторов (МФИ);
2 - комплект навигационно-пилотажных средств (НПС);
3 - переносной носитель исходных данных (ПНИД);
4 - канал информационного обмена (КИО);
5 - вычислительную систему (ВС), включающую:
6 - магистраль вычислительного информационного обмена (МВИО),
7 - ВЛМ объединенной базы данных (ОБД),
8 - ВЛМ формирования навигационно-пилотажных параметров (ФНПП),
9 - ВЛМ ввода-вывода и управления информационным обменом (ВВУИО),
10 - ВЛМ формирования отображаемой информации (ФОИ),
11 - ВЛМ формирования управляющих сигналов (ФУС),
12 - ВЛМ оценки положения ЛА относительно навигационной точки (ПОНТ),
13 - ВЛМ формирования фиктивного угла сноса (ФФУС).
Функционирование предлагаемой системы на этапе захода на НТ с заданного направления проиллюстрировано рисунком на фиг. 4.
Предлагаемая система функционирует следующим образом.
Информационная взаимосвязь всего оборудования устройства осуществляется по КИО, включающему электрические, механические, электромеханические связи.
МФИ содержит "n" многофункциональных индикаторов с цветными жидкокристаллическими экранами (ЖКЭ).
Комплект НПС включает инерциальные навигационные системы (ИНС), спутниковые навигационные системы (СНС), системы воздушных сигналов и другие системы, измеряющие параметры движения ЛА при подготовке и в полете, которые с входа-выхода НПС через КИО поступают на вход-выход ВС и через МВИО и ВВУИО в ФНПП, ФОИ, ФУС.
ПНИД является носителем полетных заданий с долговременной репрограммируемой памятью (типа стандартных флеш-карт), подготавливаемых на наземных пунктах планирования полетных заданий. Введенные в ПНИД исходные данные для бортового оборудования, параметры навигационных точек на маршруте, параметры возможных аэродромов базирования, параметры возможных кораблей базирования и другие данные через КИО поступают на вход ВС, а затем через ВВУИО и МВИО в ОБД.
ВС является вычислительной системой, при этом все ВМЛ, входящие в состав ВС, исполнены по стандартным вычислительным схемам на основе процессоров и запоминающих устройств.
ВВУИО через один вход-выход осуществляет прием, преобразование и передачу данных во взаимодействующее оборудование через вход-выход ВС по КИО. Другой вход-выход ВВУИО подключен к МВИО, осуществляющей информационный обмен между всеми ВМЛ ВС.
ОБД выполнен на стандартном долговременном запоминающем устройстве, хранящем данные, поступившие с ПНИД.
В ФНПП осуществляется комплексная обработка информации от КНПС, ОБД и формируются текущие навигационно-пилотажные параметры ЛА, поступающие по МВИО в ФОИ и ФУС.
В ФОИ по данным, полученным по МВИО от ОБД, ФНПП, ФУС и от взаимодействующего оборудования через КИО и ВВУИО, формируются обобщенные мнемокадры функциональной, цифробуквенной информации, совмещенной с представлением многофункционального пульта управления. Сформированные мнемокадры изображений с входа-выхода ФОИ через МВИО, ВВУИО, КИО поступают в МФИ.
В ФУС, на этапе захода на НТ по текущим координатам ЛА φЛА, λЛА из ФНПП, координатам НТ φНТ, λНТ и курсу прохода НТ ψНТ из ОБД определяют текущие координаты ЛА XЛА, YЛА в системе координат, связанной с НТ:
XЛА=Δλ·sinψНТ+Δφ·cosψНТ,
YЛА=-Δλ·cosψНТ+Δφ·sinψНТ,
где Δφ=(φЛА-φНТ)·R, Δλ=(λЛА-λНТ)·R·cosφЛА, R - радиус Земли, который с достаточной точностью для рассматриваемой задачи может быть принят равным 6371 км.
По текущим координатам ЛА ХЛА, YЛА, истинному углу сноса αСНи из ФНПП, заданным координатам центра вынесенной окружности относительно НТ Х0=ДНТ, Y0=R3 из ОБД и фиктивному углу сноса из ФФУС определяют заданный курс ЛА ψ3 в географической системе координат, который вместе с сигналом истинного курса ЛА ψИ из ФНПП поступает на индикацию и в систему автоматического управления (САУ) ЛА:
где 
- линейная дальность до точки А касания заданной вынесенной окружности,
ψА - направление линии касательной к вынесенной окружности и проходящей через точку местоположения ЛА.
αСНф - фиктивный угол сноса ЛА, определяемый в ФФУС, с использованием командных сигналов из ПОНТ, сигнала ψА из ФУС и сигнала ψНТ из ОБД, следующим образом:
где D0 - известная заданная пороговая величина дальности, а Кα - известный заданный коэффициент.
Анализ положения ЛА относительно НТ и точки А и выработка командных сигналов для ФФУС осуществляется в ПОНТ на основе сигналов D и YЛА из ФУС.
Отклонение рулевых поверхностей ЛА для маневра в боковой плоскости осуществляется с учетом рассогласования между текущим и заданным курсами.
Таким образом, до достижения ЛА дальности до точки касания вынесенной окружности D0, ЛА, выдерживая равенство истинного курса уи с заданным курсом ψ3, летит на точку А касания вынесенной окружности.
Затем, выдерживая равенство истинного курса ψИ с заданным курсом ψ3, ЛА летит по траектории гарантированно обеспечивающей облет заданной вынесенной окружности с внешней стороны. В процессе облета вынесенной окружности, точка А касания вынесенной окружности перемещается по периметру вынесенной окружности и в пределе совпадает с точкой выноса окружности на заданную дальность выхода на НТ ДНТ.
В результате разворот ЛА в сторону НТ и выравнивание ЛА по линии, проходящей через НТ с курсом ψНТ, осуществляется безударно непосредственно в процессе облета вынесенной окружности.
Claims (1)
- Комплексная система навигации и управления летательного аппарата, содержащая взаимосоединенные входами-выходами по каналу информационного обмена комплект многофункциональных индикаторов, комплект навигационно-пилотажных средств, переносной носитель исходных данных, вычислительную систему, включающую взаимосоединенные входами-выходами по магистрали вычислительного информационного обмена вычислительно-логические модули объединенной базы данных (ОБД), формирования навигационно-пилотажных параметров (ФНПП), формирования отображаемой информации (ФОИ), формирования управляющих сигналов (ФУС), ввода-вывода и управления информационным обменом (ВВУИО), отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена введенными в состав вычислительной системы вычислительно-логическими модулями оценки положения ЛА относительно навигационной точки (ПОНТ) и формирования фиктивного угла сноса (ФФУС), взаимосоединенными между собой и с вычислительно-логическими модулями ОБД, ФНПП, ФОИ, ФУС и ВВУИО по магистрали вычислительного информационного обмена.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015102972/28A RU2590936C1 (ru) | 2015-01-29 | 2015-01-29 | Комплексная система навигации и управления летательного аппарата |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015102972/28A RU2590936C1 (ru) | 2015-01-29 | 2015-01-29 | Комплексная система навигации и управления летательного аппарата |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2590936C1 true RU2590936C1 (ru) | 2016-07-10 |
Family
ID=56372201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015102972/28A RU2590936C1 (ru) | 2015-01-29 | 2015-01-29 | Комплексная система навигации и управления летательного аппарата |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2590936C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5787384A (en) * | 1995-11-22 | 1998-07-28 | E-Systems, Inc. | Apparatus and method for determining velocity of a platform |
| RU2276328C1 (ru) * | 2005-06-21 | 2006-05-10 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Прицельно-навигационный комплекс многофункционального самолета авианосного и наземного базирования |
| RU2481558C2 (ru) * | 2011-07-25 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ") | Комплексная система навигации и управления летательного аппарата |
| RU2487419C1 (ru) * | 2012-02-06 | 2013-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Система комплексной обработки информации радионавигационных и автономных средств навигации для определения действительных значений параметров самолетовождения |
-
2015
- 2015-01-29 RU RU2015102972/28A patent/RU2590936C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5787384A (en) * | 1995-11-22 | 1998-07-28 | E-Systems, Inc. | Apparatus and method for determining velocity of a platform |
| RU2276328C1 (ru) * | 2005-06-21 | 2006-05-10 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Прицельно-навигационный комплекс многофункционального самолета авианосного и наземного базирования |
| RU2481558C2 (ru) * | 2011-07-25 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ") | Комплексная система навигации и управления летательного аппарата |
| RU2487419C1 (ru) * | 2012-02-06 | 2013-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Система комплексной обработки информации радионавигационных и автономных средств навигации для определения действительных значений параметров самолетовождения |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БАБИЧ О.А. Обработка информации в навигационных комплексах. - М.: Машиностроение, 1991, с.6-16, 391-507. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10094667B2 (en) | Autonomous precision navigation | |
| RU2434202C1 (ru) | Комплексная система подготовки и навигации летательного аппарата | |
| US7698027B2 (en) | Aircraft path verification assistance method | |
| EP0199380A2 (en) | Aircraft navigational systems and methods for creating navigational guidepoints | |
| KR101740312B1 (ko) | 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법 | |
| EP3029419B1 (en) | System and method for aiding a pilot in locating an out of view landing site | |
| US9558674B2 (en) | Aircraft systems and methods to display enhanced runway lighting | |
| US9418561B2 (en) | System and method for displaying predictive conformal configuration cues for executing a landing | |
| Sherman et al. | Cooperative search and rescue using autonomous unmanned aerial vehicles | |
| RU2513900C1 (ru) | Способ и устройство определения координат объектов | |
| US2908902A (en) | World-wide navigational system | |
| RU2585204C1 (ru) | Способ управления летательным аппаратом при заходе на навигационную точку с заданного направления | |
| RU2590936C1 (ru) | Комплексная система навигации и управления летательного аппарата | |
| RU2392586C1 (ru) | Информационно-управляющая система летательного аппарата | |
| RU2466355C1 (ru) | Способ получения навигационной информации для автоматической посадки беспилотных летательных аппаратов (бла) | |
| US10325507B2 (en) | Method and system for determining effective approach angle and predicting aircraft landing distance | |
| RU2614194C1 (ru) | Комплексная система подготовки, навигации и управления летательного аппарата | |
| RU2182313C2 (ru) | Комплексная навигационная система для летательных аппаратов различных классов (варианты) | |
| RU2481558C2 (ru) | Комплексная система навигации и управления летательного аппарата | |
| Raivi et al. | Vision-Based Navigation for Urban Air Mobility: A Survey | |
| RU2611453C1 (ru) | Способ формирования полетной траектории летательного аппарата | |
| EP4039591A1 (en) | Methods and systems for automatic route planning | |
| KR20110051068A (ko) | 영상기반 비행안전 시스템 | |
| Vezinet et al. | Video integration in a GNSS/INS hybridization architecture for approach and landing | |
| US11851215B2 (en) | Systems and methods for calibrating a synthetic image on an avionic display |