автореферат диссертации по транспорту, 05.22.13, диссертация на тему:Анализ возможности и разработка методов использования высокоточных средств трассовой навигации для обеспечения захода на посадку, посадки воздушных судов и при проведении специальных работ, связанных с необходимостью точного местоопределения на малых высотах

п г» Л 1

Г |о ОД

г г апр шб

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ДЕПАРТАМЕНТ ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА» АКАДЕМИЯ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Анализ возможности и разработка методов использования высокоточных средств трассовой навигация для обеспечения захода на посадку, посадки воздавай судов ж при проведении специальных работ, связанна с необходимости» точного местоопределения на малых высотах

Специальность -05.22.13 - навигёция в управление

Автореферат диссертации ва соискание ученой степени доктора технических наук

На правах рукописи

УЖ 621.396.98

Зайцев Алексей Николаевич

воздушный движением

1996

Работв выполнена в Московском конструкторском бюро "КОМПАС" Официальные оппонента - Кузнецов к.к. академик Академии транспорта ЭД, доктор технических наук, профессор.

- Саричев В.А. академик Академия транспорта

доктор технических наук, профессор.

- Бойцов В.А. член-корреспондент Академии транспорта РФ, доктор технических наук, профессор.

Ведущая организация - Научжмгсследовательский институт радиоаппаратуры (ВНИИРА) (Г. Санкт-Петербург)

Защита состоится /Ч/} 7996 г. в ю.оо. на заседании

диссертационного совета Л 072.03.01 в Академии Гражданской авиации по адресу: Г96210, г.Санкт-Петербург, Авиагородок, ул Пилотов, 38, Академия Гражданской авиации. .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии ГА.

Автореферат разослан •¿О- Л± .1996 г.

Отзывы и замечания в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 196210, г.Санкт-Петербург, Аадагородок, ул. Пилотов, 38, Академия ГА, диссертационный Совет

! -Ученый секретарь

диссертационного Совета, профессор

О.И.Михайлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ .Современный этап развития Гравданской виации характеризуется возрастанием ее роля в народном хозяйстве траны, постоянным ростом интенсивности и плотности воздушного вижения, расширением диапазонов высот полета.воздушных судов (ВС), этих условиях все большую роль играет требование обеспечения езоласности воздушного движения при сохранении высокого уровня кономичности и регулярности полетов. При этом все возрастающую эль, в особенности для обеспечения полетов на воздушных линиях, ало оснащенных наземными средствами УВД, пролегающих в монаселенных районах Сибири и Крайнего Севера, приобретают эстично ш полностью автоматизированные навигационные комплексы, сличающие в себя высокоточные бортовые радиотехнические средства эзссовой навигации, (позиционные корректоры), в частности, жемоиндикаторы спутниковых радионавигационных систем (СРНС) типа 1австари и "Глояасс", а также приемоиндикаторы радиотехнических юдств дальней навигации (РСДН) типа РСДН-20, РСДК-З и их (рубежных аналогов.

Стремление обеспечить полеты ВС в экономически выгодных химах, то-есть по ортодромическим траекториям и на оптимальных я каждого типа ВС эшелонах, приводит к повышению плотности здушного движения, что вызывает необходимость сокращения здушных коридоров. При этом требования безопасности воздушного ижения и экономичности полетов ВС вступают в определенное этиворечие.

Совершенствование бортовых средств навигация и повшзнке их

точности позволяет в автоматическом режиме ( так называемом режим автоматического зависимого наблюдения) или по запросу диспетчер! УВД осуществлять цифровую передачу в центр УВД данных ( местоположении ВС либо об отклонении действительного местоположени! ВС от текущего плана при пролете контрольных пунктов.

При этом имеет место место комплексное использование срвдсч навигации, радиосвязи и посадки в процессе решения зада^ оперативного УВД, включающих, в себя процессы текущего планирования, управления по траектории текущего-, плана и управления с экстраполяцией.

Дальнейшим шагом в напралении расширения функциональных возможностей высокоточных средств трассовой навигации является создание с использованием их бесконфликтных пространствонно--временннх траекторий в районах аэродромов в связи с внедрением аэродромных автоматизированных систем УВД (АС УВД).Применение таких "жестких" траекторий при взлете и заходе на посажу позволяет максимально использовать пропускную способность взлетно-посадочной полосы (ВШ) • при одновременном обеспечений высоких показателей безопасности полетов. Высокие потенциальные возможности точног< местоопределения, обеспечиваемые комплексным использованием высокоточных средств трассовой навигации, в первую очередь цриемоиндикагоров СРНС, и средств радиосвязи делает актуальным исследование возможности решения с помощью указанных средств задачи посадки ВС, являющейся наиболее ответственным с точки зрения требований по безопасности этапом полета. При решении этой задачи, в принципе, возможны комплексное решение задачи обеспечения самолетовождения на всех этапах полета с использованием высокоточных средств трассовой навигации и, соответственно,

шнишзация затрат. Если учесть однако реальную ситуацию и то, что состав оборудования, обеспечивающего самолетовождение на различных этапах, в том числе этапе посадки, регламентирован соответствующими документами, в частности, документами ИКАО, то решение нетрадиционных задач, в частности, задач посадки с использованием высокоточных средств трассовой навигации, следует рассматривать как резервный вариант, обеспечивавший повышение безопасности полетов.

При этом следует иметь в виду, что при нетрадиционном использовании средств трассовой навигации для целей посадки ВС последние должеш функционировать в особых условиях эксплуатации, а именно: при малых высотах полета,вблизи подстилающей поверхности, оказывающей существенное влияние на точность местоопределения. Поэтому необходимо исследование механизма этого влияния и его степень. Кроме того, поскольку при использовании средств трассовой навигации для обеспечения захода ВС на посадку и посадки, речь идет о точностях, близких к потенциально возможным, необходим учет влияния таких эксплуатационных факторов, как переотражение сигнала от элементов конструкции ВС,которыми при традиционном использовании средств трассовой навигации можно пренебречь.

Несмотря на неоспоримые преимущества СРНС с точки зрения реализуемых точностей местоопределения перед РСДН.с учетом того,что в настоящее время нриемоиядикаторами РСДН типа "Омега" и "Лоран-С" и их отечственныш аналогами оснащен значительный парк ВС, з также с учетом существенного ухудшения качества функционирования ЗРНС из-за влияния горных образований, что имеет место при проведении специальных работ в гористой местности, остается актуальным поиск путей улучшения точностных характеристик

-е-

приемоиндикаторов РСДН за счет более полного учета реальных уславя эксплуатации на этапах проектирования, испытаний и развертнванн; системы, а также за счет комплэксирования со средствами радиосвяз! с целью реализации дифференциального или относительного режимоз работы. При этом исследованию подлежат вопросы повышеши эффективности комплексного использования средств дальней навигацш и радиосвязи, а именно: использования их помимо прямого назначена для решения задачи захода ВС на посадку.

Таким образом, из проведенного анализа можно сделать шво; об актуальности и целесообразности проведения исследований по теме диссертации.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЩОШОЙ РАБОТЫ. С учетом приведенного выше обоснования актуальности проблемы целью работы является расширение функциональных возможностей высокоточных средств трассовой навигации путем использования их для захода на посадку и посадки воздушных судов и решения народно-хозяйственных задач, связанных с необходимостью точного местоонределения.

Для достижения поставленной цели необходимо было решение следующих задач:

1. Анализ факторов, влияющих на точностные и динамические характеристики приемоиндикаторов СРНС при малых высотах полета ВС.

2. Разработка модели помех приемоиндикаторам СРНС при малых высотах полета ВС за счет переотражений от подстилающих поверхностей с различными характеристиками.

3. Анализ влияния мешающих воздействий от подстилающей поверхности на точностные и динамические характеристики приемоиндикатров СРНС.

-74. Разработка методов совершенствования первичной и вторичной обработки сигналов в приемоиндикаторе СРНС для улучшения его точностных и динамических характеристик при малых высотах полета ВС.

5. Анализ возможности решения задачи посадки ВС методами относительных навигационных измерений в СРНС.

6. Разработка методов обеспечения требуемой точности измерений радионавигационных параметров при дифференциальном и относительном режимах работы СРНС для решения задач захода на посадку и посадки ВС и путей внедрения перспективных методов обработки информации в приемоиндикаторе СРНС и на контрольной станции.

7. Анализ влияния несущего винта и других элементов конструкции на качество функционирования приемоиндикатора СРНС, размещаемого на вертолете.

8. Разработка методов швыззения достоверности передачи навигационн ых поправок по каналам радиосвязи при реализации дифференциального и относительного режимов работы приемоиндикаторов РНС.

9. Разработка методов улучшения системы синхронизации цифровых средств связи за счет навигационной поддержка от приемоиндикатора СРНС.

10. Разработка концепции комплексирования СРНС и РСДН с целью сохранения целостности навигационного обеспечения ВС в условиях неполного развертования СРНС или затенения спутников при золетах в гористой местности и разработка методов улучшения точности месгоопределения по сигналам РСДН при развертывании системы в гористой местности-

II. Разработка методов улучшения точностных характеристик приемоиндикаторов РСДН на основе совершенствования методики ш испытаний, звключакщегося в учете реальной помеховой обстановки имевдей место в эксплуатуции.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ.' Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что в ней впервые проведен системный анализ особенностей функционирования высокоточных средств трассовой навигации в особых условиях эксплуатации - при малых высотах полета ВС и теоретически обоснована возмоеность использования их е в комплексе со средствами радиосвязи для решения задач захода на посадку и посадки ВС, а такаю для решения народно-хозяйственных задач, связанных с необходимостью высокоточного местоопределвшя, на малых высотах, в частности, задач топогеодезш.

Разработанные в диссертации теоретические положения содержат следующие основные научные результаты:

- разработаны модели влияния подстилающей поверхности с различными характеристиками (холмистой местности, лесных покровов различных видов, гористой местности) на качество функционирования приемоиндикатора СРНС при малых высотах полета;

- разработаны модели влияния параметров движения ВС (высоты и угла крена) и динамики полета, а также геометрии космического сектора СРНО на точность местоопределения при малых высотах полета;

- разработаны алгоритм определения относительных координа' ВС и ВПП и углового положения ВС при неизвестных глобальных координатах ВПП;

- проведен сравнительный анализ эффективности различных методов повышения точности местоопределения с использованием СРНС

(относительного и дифференциального);

- разработаны технические предлоае ния по комплексному использованию СРНС и средств радиосвязи для решэшя задач захода на посадку и посадки ВС и определены размеры рабочей зоны и технические требования к наземному и бортовому оборудованию;

- предлокены методы улучшения характеристик канала передачи данных,основанные ва использовании навигационной поддержки связного приемника и повышении помехоустойчивости канала передачи навигационных поправок;

- разработана методика учета влияния элементов конструкции вертолета на качество фувщаонирования ре вмещаемого на нем приемоиндикатора СРНС;

- разработаны технические предлоаения по комплексному использованию СРНС и РСДН для сохранения целостности навигационного обеспечения ВС в условиях неполного развертывания СРНС или затенения спутников при полетах в условиях гористой местности;

- разработаны модель учета влияния гористой местности на качество функционирования приемоиндикатора РСДН и рекомендации по уменьшению этого влияния;

- разработаны методика моделирования комплекса помех приемоиндакаторам РСДН, иневдкх место в эксплуатации, и методы улучшения навигационного обеспечения ВС на основе этой методики.

На защиту выносятся:

I. Методы оценки мевахщего влияния пероотражений от подстилащей поверхности с различными характеристиками на точность местоопределения в СЕНС.

-102. Метода оценки влияния параметров движения и динамики полета ВС на малых высотах на точность местоопрвделения в СРНС.

3 Метод оценки влияния несущего винта и других элементов конструкции вертолета на качество функционирования размещаемого на нем приемоиндикатора СРНС.

4. Метод оптимизации выбора рабочего созвездия космического сектора СРНС при малых высотах ползта ВС.

5. Методика моделирования комплекса помех приемоиндакаторам СРНС при малых высотах полета ВС.

6.Метода улучшения точности синхронизации в канале передачи данных за счет навигационной поддержки связного приемника и повышения помехоустойчивости цифрового канала передачи навигационных поправок.

7. Алгоритм оценки относительных координат ВС и ВШ при неизвестных глобальных координатах ВИЛ.

8 Методика моделирования комплекса помех приемоиндикаторам РСДН, имевдях место в реальных условиях эксплуатации, в том числе при наличии в рабочей зоне системы горных образований.

9. Алгоритмы оптимальной обработки . сигналов в приемоивдикаторах РСДН в условиях действия реального комплекса помех.

10. Рекомендации по комплексному использованию высокоточных средств трассовой навигации и радиосвязи при решении задач захода на посадку и посадки ВС и решении специальных задач, связанных с необходимостью точного местоопределения на малых высотах.

11. Рекомендации по комплексному использованию СРНС и РСДН при решении задач захода на посадку и посадки ВС.

ЛРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ.

Полученные в работе результаты позволяют :

1. Расширить функциональные возможности приемоиндикатора СИЮ, используя его помимо основного назначения - трассовой навигации для захода ВС на посадку и в качестве резервного средства для посадки ВС, благодаря чему повышается безопасность на наиболее ответственном этапе полета.

2. Улучшить экономические показатели при применении авиации в народном хозяйстве (ПАШ) за счет возможности более широкого дспользования ее для роиояия задач, связанных с необходимостью точного местоопределения при малых высотах полета ВС, в частности, задач топогеодезии, потаротуиения и др.

3. Повысить эффективность использования и улучшить :арактеристики связного оборудования путем комплексирования его с >адионавигацаонБым оборудованием при решении задач захода ВС нэ ¡осадку и посадки и при ПАНХ.

4. Устанавливать ограничения на допустимые параметры движения ри маневрировании ВС, оборудованного приеюиндаатором СИЮ, на алых высотах с учетом влияния их на точноствыо характеристики риекоинднкатора.

5. Учитывать влияние несущего винта и других элементов онструкции на качество функционирования приемоиндикатора СРНС при азмещении его на вертолете.

6. Расширить функциональные возможности приемоиндикатора ЗДН, используя его в комплексе с приемоиндикатором СРНС и юдствами радиосвязи для решения задачи захода на посадку.

-127. При експлуатации приемоиндикаторов СРНС и РСДК на воздушных трассах, пролегающих в гористой местности, выбирать воздушные трассы и размещать наземные станции РСДК с учетом влияния гор на точность местоопределения.

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Мевдународной научно-технической конференции "Наука и техника гражданской авиации на современном этапе" ( Москва, МГТУ ГА, 1994г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Инненерно-ашационное обеспечение безопасности полетов" (МИИГА, Москва, 1935г. ); Всесоюзной научно-технической конференции, посвещенной 60-ти летию Аэрофлота "Проблемы повышения эффективности воздушного транспорта в народном хозяйстве" (ШИТА, Москва, 1983г.); вкутривузовской конференции "Эффективность и оптимизация систем и процессов ГА и информационное обеспечение безопасности полетов" ( МИИГА, Москва, 1984г.); научно-техническом семинаре "Электромагнитная совместимость радиоэлектронных систем и устройств" (КРОРЭС им.А.С. Попова,Шеква,IЭ81г.); научно-техническом семинаре "Актуальные задачи повышения помехоустойчивости радиоприемных устройств" (НТОРЭС км. А.С.Погова, Москва, 1973г.); научно-техническом семинаре "Электромагнитная совместимое радиоэлектронных средств" ( НТОРЭС им. A.C. Попова, Москва, 1978г.).В полном объеме материалы диссертации докладывались на международном семинаре в Академии Гражданской авиации (Санкт--Петербург,1996г.).

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ. Основные результаты диссертацтонной работы использовались при проведении НИР "Тунгуска", "Поправка",

"Полравка-2", "Дифсоррекция", "Посадка", "Интегратор", в ОКР "Квиток-2", "Поправка", "Лаборатория", "Квиток -СУ" и "Эллегия" и проводимых в соответствии с планами проведения исследований Московского конструкторского бюро "КОМПАС", Опытного конструкторского бюро "КОШАС-М" и НТЦ "МИГЕРНАВИГАЦИЯ". Отдельные научные результаты работы внедрены в самолетных приемоиндикаторах А-723, А-727, А-735, а также в изделиях АПС-5-23, ЭРП5-723, ЭРП5-735, разрабатывавшихся в рамках ОКР,.проводимых в МКВ "КОМПАС" и серийно выпускаемых на фирме МРЗ "ТЕМП", что подтверждено соответствующими актами.

ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в сорока научных трудах, из них: девять статей в центральных научных журналах, двадцать шесть статей в отраслевых изданиях, н одно авторское свидетельства на изобретение.

СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы из 105 наяменовашй и содержит 267 страниц машинописного текста, 118 рисунков и 19 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведет обоснование актуальности проблемы ^пользования высокоточных средств трассовой навигация для >бепечения захода на посадку и посадки воздушных судов и при гроведении специальных работ, связанных с необходимостью точного юстоопределения на малых высотах. Сформулирована цель

исследования, определены метода и средства ее реализации. Указаны научная новизна и практическое значение полученных в работе результатов.Даш сведения об их апробации и внедрении. •

Первая глава посвящена анализу влияния подсшпавдей поверхности и параметров движения воздушного судна на точность местоопределения с использованием спутниковых РНС при малых высотах полета. В ней рассмотрены факторы, влияющие на точностные характеристики СРНО. Одним из основных факторов являются внешние шумы, обусловленные радиоизлучением космических источников, тепловым радиоизлучением атмосферы и излучением земной поверхности. Эти шумы существенно превышают внутренние шумы современных приемников Ь - диапазона (1,5 ГГц). Их принято характеризовать эквивалентной шумовой температурой антенны, при этом учитываются направленные свойства приемной антенны, ослабление шумовых сигналов от космических источников в атмосфере и ионосфере, а также отдельно составлявшие шумовой температуры антенны, обусловленные излучением дискретных источников радиоизлучения космического сектора. Рассмотрена также зависимость составляющих эффективной шумовой температуры антенны от характеристик подстилающей поверхности, угла места КА и параметров движения воздушного судна (высоты полета и угла крена ВС). Исследована зависимость результирующей эквивалентной шумовой температуры от угла места космического аппарата (КА). Эти зависимости свидетельствуют о том, что аддитивные помехи, определящие потенциальную точность местоопределения воздушного судна при полетах на малых высотах,существенно зависят от параметров движения воздушного судна ж угла места космического аппарата, рабочего

созвездия, что накладывает ограничения на допустимые значения указанных параметров движения и делает необходимой оптимизацию состава рабочего созвездия космических аппаратов.

Существенным фактором,влияющим на точностные характеристики СРНС при полетах на малых высотах, является многолучевое распространение за счет переотражений от земной поверхности. Уровень интерференционных помех, обусловленных многолучевым распространены, определяется размерами зоны переотражения сигналов, участвующих в формировании помех на выходе коррелятора. Размеры этой зоны зависят от высоты точки приема (уменьшаются с увеличением высоты полета ВС), рекима работы (обнаружение-слежение) и вида кода (пониженной или повышенной точности).

Проанализирована зависимость степени влияния многолучавостк от пороговых углов крена и высоты полета ВС. Показано, что эффективным способом ушнызения влияния многолучевости на высокоманевренном низко летящем ВС является выбор КА с относительно большими углами места. Поскольку мощность отраженного сигнала пропорциональна площади зоны переотранения, влияние многолучевости проявляется в меньшей степени в режиме обнаружения и для кода зовшенной точности.

При анализе влияния характеристик подстилающей поверхности 1а энергетические характеристики сигналов СРНС,принимаемых на борту 5С, в качестве базовой была принята модель шероховатой поверхности, >бразованной площадками с линейными размерами, существенно гревыиащимя длину волны (20 см) и случайным наклоном. Согласно 1лектродинимической теории рассеяния радиоволн на шероховатой говерхности отраженный сигнал состоит из двух компонент -югерентной и некогерентной, однако для большинства реальных

поверхностей, с учетом того, для них среднеквадратическоо отклонение высот неровностей существенно больше длины волны, когерентной составляющей мокко пренебречь и считать, что присутствует лишь некогерентная (диффузная) составляющая. Основываясь на центральной предельной теореме теории вероятностей, можно показать, что результирующий, отраженный от зоны пореотраквшя сигнал может быть описан нормальным случайным процессом.

В рамках рассматриваемой стохастической модели переотражений от земли может быть учтено влияние на уровень указанной помехи характера лесных покровов подстилающей поверхности. При этом учет этого влияния сводится к определению эффективной нормированной площади рассеяния. Учет вида кода (пониженной или повышенной точности) осуществляется путем изменения коэффициента подавления помехи в приемокорреляторе в соответствии с корреляционной функцией кодов.

Лесные покровы характеризуются большим разнообразием, что затрудняет описание их в рамках одной электрофизической модели. Так, для описания свойств радиосигналов, отраженных от редкого голого лесного покрова, использовалась модель Тейка, в ражах которой лес моделируется в виде длинных, тонких диэлектрических стершей с преимущественно вертикальной ориентацией, размещенных случайным образом. Для описания густого лиственного леса использовалась комбинированная крупномасштабная и мелкомасштабная модель. Для зимнего леса с кронами, покрытыми "шапками" снега, использовалась модель статистических шероховатостей поверхности.

Результаты моделирования зависимости отношения сигнал/помеха для режима слежения от угла места КА и высоты полета

ВС показали, что наибольшим уровнем помех характеризуется пересеченная местность, далее следует хвойный лес, лиственный лес, зимний лес. Наименьшим уровнем помех характеризуется редкий голый лес. Это может быть объяснено тем, что в последнем случае большая часть энергии электромагнитных волн проникает вглубь леса, где она поглощается за счет многократных переотражений. При этом, чем гуще леской покров, там меньше степень поглощения и выше уровень помех, обусловленных перэотражзнием от земли.

Уровень помех возрастает с уменьшением высоты полета воздушного судна и угла места космического аппарата, что связано с уменьшением задержки отракенных сигналов и соответственно уменьшением коэффициента подавления помехи в приемокорроляторе. Использование кода повышенной точности, обладающего более узкой корреляционной функцией и соответственно обеспечивающего большее подавление отраженных сигналов, позволяет значительно снизить влияние помех. Так, если для кода пониженной точности помехи, обусловленные переогразкением от земли, наиболее сильно проявляются на высотах меньших 100 м, то для кода повышенной точности, это влияние заметно лишь на высотах меньших 10 м. Методами математического моделирования было проведено исследование рочностявых и динамических характеристик приемоиндикатора СРНС с гчетом подстилающей поверхности. Моделирование проводилось для гаиболее неблогоприятного, как отмечалось, случая безлесной юресеченной местности. Помимо рассмотренных выше помех типа шуктуавдонного шума и помех,обусловленных многолучевостью.в модели редусмотрена возможность учета влияния на уровень сигнала несущего инта вертолета при размещении на нем приемоиндикатора СРНС.

На степень ухудшения точности местоопределения,

необусловленного переотракенкем сигнала от земли, наряду с высотой полета существенное влияние оказывает угол крена ВС и угол места КА. Анализ показал, что, если ограничить допустимый угол крена в сторону КА десятью градусами, то при угле места КА равном двадцати градусам многолучевость можно не учитывать на высотах более 700 м, а при угле места равном сорока пяти градусам на высотах более 100 м. Отсюда следует,что эффективным способом защиты от помех, обусловленных многолучевостью распространения, является выбор рабочего созвездия с большими углами места КА.

Существенное значение, особенно на ответственных этапах захода на посадку и посадки ВС, имеет время поиска КА, определящее время получения первого отсчета. В нриэмоиндикаторе СРНС "ГЛОНАСС поиск КА производится с использованием двухпорогового обнаружителя, реализующего последовательный алгоритм Вальда. При этом анализ характеристик обнаружения, полученных при фиксированной вероятности ложной тровоги Рдт = Ю-5 и имеющем обычно место на практике соотношении сигнал/шум не менее 3, показал, что вероятность правильного обнаружения сигнала КА достаточно высока (Рш = 0,99).

Для выявления зависимости времени обнаружения от параметров движения ВС анализ был проведен без учета влияния подстилающей поверхности, т.е. для высот полета, на которых этим влиянием ыошо пренебречь. Результаты анализа показывают, что при горизонтальном полете при угле места приблизительно 15 градусов, время поиска одного сигнала не превышает 30 с. При крене в сторону КА 30 градусов, время поиска уменьшается примерно вдвое. Такое же уменьшение времени поиска имеет место и при увеличении угла места КА до 30 - 40 градусов. Отсюда можно заключить, что также как и с точки зрения минимизации погрешности местоопределения для

обеспечения минимума времени получения первого отсчета на ответственных участках полета следует выбирать КА с большими углами места. При маневрировании целесообразно выбирать КА, в сторону которых осуществляется крен.

Было проанализированно такав влияние динамики полета ВС на точностные характеристики приемоиндикатора СРНС. По результатам моделирования можно сделать вывод о том, что маневрирование незначительно сказывается на точности местоопределения. При движении с ускорением незначительное ухудшение точностных характеристик имеет место для случая, когда перегрузка в течение 20 с не превышает 10 g. Срыв слежения наступает при перегрузке порядка 15 При движении по кругу с заданной скоростью работоспособность сохраняется до перегрузки приблизительно 20 - 30

Наряду с рассмотренными выше факторами, на точность местоопределения ВС оказывают влияние погрешности, обусловленные космическим сектором. В частности, дополнительная погрешность связана с некомпенсированными тропосферной и ионосферной задержками сигнала, также неточным прогнозированием эфемерид КА и другими факторами возмущенного движения КА, нестабильность® эталона времени и др.

Кроме того,на точность местоопределения ВС влияет геометрия рабочего созвездия, учитываемая в процессе вторичной обработки, включающей в себя процедуру преобразования координат. В работе был предложен в качестве критерия оптимизации выбора рабочего созвездия - критерий минимума усовераеяствованого геометрического фактора, учитывающего наличие систематических погрешностей и неравноточность измерений.

Результатн моделирования точностных характеристик приемоиндикатора СРНС, полученные с учетом вторичной обработки сигналов и системных погрешностей космического соктора показали,что при малых высотах полета ВС, помехи за счет переотражений существенно снижают точность мвстоопределения координат и скорости ВС. Так, при уменьшении высоты полета с двух километров до нуля при коде пониженной точности, среднеквадрагическая и систематическая погрешности местоопределения ВС в трехмерном пространстве увеличиваются соответственно в 2 и 3,5 раза, а среднеквадратическая погрешность измерения скорости - в 2,5 раза. При этом погрешность высоты примерно в два раза превышает погрешность измерения составляющих координат в горизонтальной плоскости.

Эксплуатация СРНС при полетах ВС по воздушным трассам, пролегащим в гористой местности, имеет ряд особенностей. К их числу отностся экранирование горными препятствиями прямых сигналов на линии КА - ВС и наличие дифракционных волн, огибающие горные препятствия. В работе, методами математического моделирования, проводилось исследование влияния гористой местности на качество функционирования приемоиндикатора СРНС.

Моделирование горной структуры проводилось на примере высокогорного района Большого Кавказа методом моделирования отдельных горных хребтов с последующим наложением.

Из полученных в результате моделирования гистограмм распределения видимых из числа двадцати четырех, размещенных на трех орбитах КА, для различных высот полета, можно заключить, что с уменьшением высоты полета вероятность затенения увеличивается (КА считается затененным, если уровень его сигнала уменьшается в 10 раз).При этом вероятность того, что минимальное число видимых КА

Оудет меньше минимально необходимого для решения навигационной задачи числа с уменьшением высоты возрастает. Для обеспечения же достаточно малой вероятности нерешения навигационной задачи (1СГ3) необходима высота полета не менее 4 юл.

Влияние гористой местности проявляется также в увеличении примерно в 1,2 - 1,5 раза среднего значения геометрического фактора при малых высотах полета, соответственно во столько же раз ухудшается в среднем точность местоопределения. Это связано с достаточно большой вероятностью затенения хотя бы одного КА из оптимального созвездия.

Проведение ряда специальных работ, таких как тушение лесных пожаров, ледовая разведка, топогеодезические работы и поисково-спасательные работы и др. связано с необходимостью точного местоопределения на малых высотах. При использовании для этой цели приемоиядикатора СРНС возникает проблема оценки влияния на качество функционирования несущего винта вертолета и других его элементов конструкции. При этом влияние несущего винта проявляется как в экранирущем действия* так и возникновение дифракционной сигналоподобной помехи. Эта помеха обуславливавется дифракцией на несущем винте и других элементах конструкции.

Проведенный анализ показал,что основное влияние на качество ^ункционирозання оказывает дифракция на несущем винте первичного сигнала от КА, вклад ®э. переизлученных от других элементов {онструкцш не превышает по уровню десяти процентов. Наряду с 1зменеяием уровня сигнала под воздействием несущего винта в эезультате интерференции первичного а дифракционного лучей юзникает изменение фазы результирующего сигнала. При этом с чвеличешем угла места КА влияние несущего винта усиливается. Так,

при углах места КА свыие 45° на высотах свыше 400 м, когда влияние подстилающей поверхности относительно невелико,среднеквадратическая ошибка измерения псевдодальности за счет влияния несущего винта увеличивается примерно в 2,6 раза. При малых углах места КА « 20°) увеличение ошибки не превышает 1,3 раза. При этом ухудшение точности происходит главным образом за счет экранирующего действия винта. Увеличение крена ВС в сторону КА приводит к увеличению экранирующего действия винта. Так, при угле крена ВС 30° и угле места КА 20° на высотах свыше 400 м ошибка за счет несущего винта увеличивается в 1,8 раза. При малых высотах влияние на результирующую точность уменьшается из-за преобладающего влияния подстилающей поверхности.

Кроме ухудшения точности местоопределения влияние несущего винта проявляется в увеличении вероятности ошибочного приема при передаче служебной информации. При этом, поскольку используется фазовое кодирование, наряду с экранирующим действием винта имеет значение вызванная им паразитная фазовая модуляция сигнала. Анализ показиват, что хотя и происходит заметное увеличение (на несколько порядков) ошибки, однако в силу того, что отношение сигнал/шум достаточно велико (порядка 5,5 и IV при углах места КА соответственно 20° и 90°) вероятность ошибки остается достаточно малой, порядка Ю-7 на бит информации.

Одним из путей увеличения точности местоопределения ВС является оптимизация выбора рабочего созвездия КА с учетом влияния подстилающей поверхности и несущего винта, при раэмещешш приемоиндикатора на вертолете. При этом накладывается ограничение на допустимый минимальный угол места КА. Варьируя минимальным углом

места, мокно обеспечить штшум погрешности местоопределения ВС. Анализ кривых, приведенных на рис. 14, показывает, что при углах моста 90° в большом диапазоне высот полета оптимальным является выбор минимамального угла места около 12 - 14°. Максимальный угол места с учетом влияния несущего винта следует ограничивать величиной порядка 80°.

Вместе с тем следует иметь в виду то, что снижение минимального угла места из соображений уменьшения влияния несущего винта вертолета увеличивает вероятность нерешения навигационной задачи из-за отсутствия в зоне видимости созвездия из четырех НА.

В заключение в первой главе рассмотрены вопросы улучшения характеристик приемоиндакатора СРНС за счет комплексировагаш его о инерциальной навигационной системой (ИНС). Анализ эффективности такого комшгексирования проводился путем моделирования. Как показал анализ в результате комплексировашя для кода пониженной точности точность измерений увеличивается примерно в 3 раза при отсутствии горегрузки и более чем в 6 раз, при перегрузке в 10 g в течение 20 с.

Вторая глава посвящена анализу возможности использования гриемоиндакаторов СРНС для обеспечения захода на посадку и посадки ЯЗ.

В этой главе проведен анализ эффективности различных режимов >аботы приемоиндакатора СРНС для решения задач захода на посадку и госадки ВС. Результирувдая точность местоопределения ВС с «¡пользованием приемоиндакатора СРНС для различных режимов работы риведена в таблице I.

ТаблЛ

Режим ! Погрешость мо стоопределения, м

(...... - работы ! Вероятность i 99,99% j 99%

; код i ПТ ВТ | ПТ i ВТ

i Высота i j полета,м 10 50 10 50 ! 10 ¡50 i i ¡ I i * 10 50

V I Стандартный ! 453 289 123 1 I i i III ! 143 ¡ 91 1 ( 39 34

Дифферокци- ¡ i альный | 374 289 60 47 ¡ 117 ¡ 71 i i t i i i i t i > 19 15

i Относитель j i ный ¡ 1 1 345 196 31 18 ¡ 108 í 62 i t i i i i i i ! ! 9,6 6

Из проведенного анализа видно, что при использовании приемоиндикатора СРНС в стандартном режиме погрешность местоопределения не удовлетворяет требованиям посадки даже по первой категории и макет быть использована лишь пра заходе на посадку, а также при проведении специальных работ, не требующих очень высокой точности местоопределения- В частности, этот режим не может быть использован для решения задач топогеодезш.

Решение же задач поездки и топогеодезш требует комшюксирования приемоиндикаторов СРНС со средствами связи для реализации дифференциального или относительного режимов. С учетом меньшей точности местоопределения высоты по сравнению с точностью в горизонтальной плоскости, для решения задач посадки ВС необходимо также комплексироваше с высотомером малых высот.

Яаиболее перспективным, с точки зрения обеспечения максимальной точности мвстоопроделения, как видно из результатов анализа, является относительный метод навигационных определений. В этой главе рассмотрены принцип относительных определений (НВО) и приведен состав оборудования на объектах, относительные координаты между которыми подлекат определению (например, ВПП и ВС при решении задачи посадаи).

Помимо повыиения точности определения координат ВС, дополнительным преимуществом метода НВО является постоянство модуля градиента поля навигационных параметров, что важно для задач групповой навигации. Повышение точности местоопределения при предложенном в работе методе относительных НВО обеспечивается путем реализации одномоментных разностно-дальномерных измерений относительных координат, благодаря чему имеет место компенсация компонент системной погрешности. Прн этом дальнейшее увеличение точности местоопределения возможно за счет уменьшения шумовой погрешности путем перехода от кодовых измерений (по корреляционной функции) к измерениям по фазе несущей.

Посадка ВС по третьей категории предполагает определенную ориентацию ВС относительно ВПП. Поэтому для посадки по третьей категории необходимо измерение относительных угловых параметров, [редложен способ определения углового положения ВПП и ВС в обшей нстомо координат СРНС с использованием жестко связанного с бъектом трвхбазового интерферометра. Далее на ВС вычисляется его тносительное угловое положение. Для решения трехмерной задачи на вждом из объектов (ВПП и ВС) требуется иметь три неколлшеарше ятеннн и осуществлять прием сигналов от трех одинаковых КА. При гом с ВПП на ВС передаются либо результаты измерений, либо

ретранслируется навигационное поле интерферометра (т.е используется либо дискретный, либо аналоговый радаоизмерительный канал).Заметим, что аналогичные варианты каналов могуг быть использованы при реализации собственно относительных НЕЮ. Результатом измерений служат относительные угловые параметры "курс - крен - тангаж".

Для оценки перспективности различных вариантов НВО для решения задач категорированной посадки ВС в работе детально проанализированы точностные характеристики приемоиндикатора при использовании различных режимов работы. Анализ проводился для СРНС "НАВСТАР". Результаты анализа приведены в таблице 2.

Табл.2.

i i

Метод навигационных ¡Потенциальная ¡Выполняемая категория

определений

I. Кодовые измерения:

а)в дифференциальном режиме

б)в относительном режиме:

- с дискретным каналом связи

- с радиоизмерительным каналом связи

2. Фазовые измерения: относительный режим:

- с дискретным каналом связи

- с радиоизмерительным каналом связи

Наилучшим методом навигационных определений для систем

■точность местопределения!

'посадки по ИКАО и ФАА

! ( I

10,2 м, Р-код ! I-MKA0 с поддержкой от радиовысотомера

10,2 м, Р-код

1-ИКАО с поддержкой о~ радаовысотомера

5,7 м, Р-код 1-ИКАО, 1-ФАА с ¡поддержкой от j радиовысотомера

3,6 м

3,6 м

1-ИКАО -без ограничений, 1,11,111 - ФАА с с поддержкой от радиовысотомера

то же

посадки следует признать метод относительных измерений по фазе несущей сигнала КА с дискретным или радиоизмерительным каналом связи. Как отмечалось выше, этот же метод позволяет выполнить измерения угловых положений ВС в пространстве и тем самым комплексно решить проблему категорийной посадки. В качестве альтернативного метода может использоваться метод кодовых измерений повышенной точности, обеспечивающий худаую точность примерно в 1,7 раза при использовании радиоизмерительного канала и в 3 раза при использовании дискретного канала связи.

Обеспечивающий несколько большую точность при кодовых измерениях вариант с радаоизмерительным каналом ( ретранслятором) имеет существенный • недостаток с точки зрения электромагнитной совместимости радиотехнических средств посадки; с радиоэлектронной аппаратурой другого назначения, поскольку в этом случае требуется занять в эфире участок Ь-диапазона с достаточно большой полосой, примерно в 5-10 раз большей, чем в варианте с дискретным (цифровым) каналом связи.

Комплексирование средств навигации и средств связи, необходимых для реализации относительного к дифференциального режимов работы яршоиндикаторов СРНС при решении задач захода на посадку и посадки ВС, монет быть использован таюге для улучшения характеристик дискретного канала связи, в частности, систем его зинхронизации.в значительной степени определяющих надежность связи. Такая возможность обусловлена наличием функционально связанных тераметров связных сигналов и сигналов СРНС, в частности, временной задержки сигналов.

В работе разработан алгоритм комплексной обработки рскретно- непрерывной информации систем связи совместно с

выходным сигналом приемоиндакатора СРНС, базирующийся на теории относительной нелинейной фильтрации. В результате моделирования получены данные по выигрышу в точности фильтрации параметров связного сигнала за счет комплексирования и,как конечный результат, величина выигрыша в вероятности ошибочного приема дискретных сообщений. Выигрыш составляет 2-4 раза, что при использовании этого канала в составе системы посадки на базе СРНС, непосредственно влияет на безопасность полетов.

В работе была проанализирована также эффективность различных методов повышения достоверности передачи навигационных поправок по МВ и ДКМВ каналам связи в условиях интенсивных непреднамеренных, в частности, индустриальных помех, что особенно актуально в той связи, что посадка ВС в большинстве случаев осуществляется в индустриальных районах, для которых характерен высокий уровень этих помех. Проведен анализ для традиционно используемого линейного приемника и приемника оптимизированного по отношению к. квазиимпульсным помехам типа индустриальных. Анализ показал, что эффективными методами повышения помехоустойчивости цифровых МЗ и ДКМВ каналов передачи навигационных поправок являются блочное и сверточное кодирование,обеспечивающие снижение вероятности ошибки до величины 1СГ5 в условиях интенсивных индустриальных и атмосферных помех.

Третья глава посвящена повышению надежности навигационного обеспечения ВС с использованием РСДН.

Одним из основных требований, предъявляемых к радионавигационной системе любого типа, является требование ее целостности, под которой донимается обеспечение гарантированных

тактико-технических характеристик во всей рабочей зоне в любое время суток. Применительно к глобальной СРНС типа "НАВСТАР" и ТЛОНАСС" это означает обеспечеше указанных характеристик в любой точке земного шара. Целостность системы может нарушиться при и неполностью развернутой системе в условиях гористой местности из-за затенения КА гористыми образованиями. Исходя из сказанного, можно сделать вывод о том, что проблема целостности навигационного обеспечения может быть решена в рамках единой коорданатно-временной системы, включакщей в себя различные РНС как с космическим, так и с наземным базированием.

Следует однако иметь в виду, что при работе в условиях гористой местности, где, как отмечалось выше, возможно нарушение работоспособности приемоиндикатора СРНС за ' счет затенения КА горными образованиями, функционирование приемоиндикатора РНС ДВ диапазона также подвержено влиянию гор. Это связано с тем, что в указанном диапазоне горные образования для поверхностных радиоволн играют роль дисперсионной линии задержки, что приводит к усложнению разделения поверхностной и пространственных волн вследствие их заложения, ослаблению поверхностного сигнала и искажению гарреляционной функции.

Влияние горных образований на качество функционирования 3СДН может быть существенно ослаблено, в частности,с использованием гредложенного в работе алгоритма кепстральной обработки, 1беспечивакщий эффективное разделение поверхностного и ространственного сигналов.

В работе отмечено, что ДВ диапазон, в котором работают РСДН, редполагаемые для комплексироваяия с СРКС с целью обеспечения елосгности навигационного обеспечения ВС, характеризуется большим

уровнем непреднамеренных помах типа индустриальных и атмосферных, имеющих ярковыраженный квазиимпульсный характер. Существующие методики моделирования помех не учитывают их реальной статстики и орентированы на помеху нормального типа. Это приводит к искусственному завышении требований к помехоустойчивости приемоиндикатора, поскольку нормальная помеха обладает наибольшей маскирующей способностью.

Таким образом, учет реальной статистики помех приемоиндикаторам ДВ РСДН при их испытаниях и проектировании, позволяет существенно уменьшить погрешность местоопределения ВС, что позволяет эффективно использовать приемоиндикаторы да РСДН' в комплексе с приемоиндикаторада СРНС для решения задач захода на посадку ВС, а также при решении специальных задач, связанных с с необходимостью точного местоопределения на малых высотах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решается имеющая важное народно-хозяйственное значение научная проблемка расширения функциональных возможностей высокоточных средств трассовой навигации путем использования их для захода на посадку и посадки ВС и решения народно-хозяйственных задач, связанных с необходимостью точного местоопределения на малых высотах, в частности, задач топогеодезии, покаротушения, поисково-спасательных работ и др.

Ооновше научные результаты, полученные в диссертации, сводятся к следущим:

I. Разработана модель влияния переотразсений от годстилаадей поверхности с различными характеристиками ( холмкстой местности,

лесных покровов различных видов ) на точностные характеристики приемоиндакатора спутниковых радионавигационных систем, размещаемого на борту ВС.

2. Разработана модель влияния параметров движения ВС (высоты и угла крена) на помехоустойчивость приемоиндакатора СРНС по отношению к переотражэниям от подстилающей поверхности и определены пороговые значения угла крена ВС с точки зрения допустимого влияния подстилающей поверхности на точность местоопре деления при полетах на малых высотах.

3. Разработана модель учета влияния геометрии системы на точностные характеристики приемоиндакатора СРНС в условиях юреотражений от подстилающей поверхности и выработаны рекомендации ю выбору рабочего созвездия космических аппаратов при малых шсотах полета ВС.

4. Разработана модель учета влияния на точностные характеристики риемоиндикатора СРНС динамики полета ВС по наиболее часто стречакищмся траекториям и проведен анализ эффективности омплексирования приемоиндакатора СРНС с шерциальной навигационной истемой.

5. Разработана методика расчета статистических характеристик пуктуаций радионавигационных параметров,обусловленных возмущениями зижения ВС, вызванными изменчивостью ветра, колебаниями силы тяги другими возмущающими факторами.

6. Разработан усовершенствованный алгоритм определения ■носительных координат ВС и ВПП и их взаимного углового положения >и неизвестных глобальных координатах ВПП, реализуемый путем пользования СРНС и средств радиосвязи, и проведен сравнительный ализ различных методов повышения точности местоопределения.

-327. Разработаны технические предло нения по комплексному использованию СРНС и средств радиосвязи для решения задач захода на посадку и посадки ВС и определены размеры рабочей зоны системы и технические требования к наземному и бортовому оборудованию.

8. Разработаны рекомендации по повышению достоверности передачи навигационных поправок по каналам радиосвязи при реализации дифференциального и относительного режимов работы приемоиндикагоров СРНС,используемых для решения задач захода на посадку и посадки ВС.

9. Разработан метод повышения точности синхронизации в канале передачи навигационных поправок за счет навигационной поддержки связного приемника.

10. Разработана методика учета влияния несущего винта и других элементов конструкции вертолета при размещении на нем приемоиндикатора СРНС на точность местоопределения и достоверность приема информационных сообщений и выработаны рекомендации по уменьшению этого влияния.

11. Разработана концепция комплексирования СРНС и РСДН с цельх сохранения целостности навигационного обеспечения ВС на наиболее ответственных участках полета в условиях неполного развертывания СРНС или затенения спутников при полетах в условиях гористой местности.

12. Разработаны методики учета влияния гористой местности не качество функционирования . приемоиндакаторов СРНС и РСДН к рекомендации по уменьшению этого влияния.

13. Разработана методика моделирования реальной помоховоЯ обстановки, имеющей место при полетах ВС в условиях сложно® номеховой обстановки, обеспечивающая улучшение гарантировании техническими условиями точностных и динамических характеристик

приемоиндикаторов РСДН.

ВЫВОДЫ

На основании полученных результатов можно сделать следующие

выводы:

1. При малых высотах полета ВС помехи за счет гореотражений существенно снижают точность определения координат и скорости ВС с использованием СРНС. Так,при уменьшении высоты полета с 2 до О км в режиме пониженной точности срэднеквадратическая и систематическая погрешности местоопределения ВС в трехмерном пространстве увеличиваются соответственно в 2 и 3,5 раза, средаеквадратическая тогрешпость измерения скорости - в 2,5 раза. При этом, если для режима гюниженнной точности помехи, обусловленные переотражениями эт подстилащей поверхности, наиболее сильно влияют- на точностные характеристики приемоиндикатора на высотах, меньших .00 и, то для режима высокой точности это влияние заметно лишь на ¡ысотах, меньших 10 м.

2. Уровень помах за счет многолучевого распространения радиоволн ¡близи подстилащей поверхности существенно зависит от характера оследней. При этом в порядке уменьшения уровня помех от одсгилающей поверхности они располагаются в следующем порядке: ересеченная местность, хвойный лес, голый лес с кустарниками, иетвенный лес,, лес со снежными шапками, голый редкий лес.

3. На степень ухудшения точности местоопределения,обусловленного эрэотраясениями от подстилащей поверхности,наряду с высотой полета <азывает существенное влияние угол крена ВС и угол места КА. При ром, если ограничить допустимый угол крена в сторону КА величиной

-3410°, то при угле места КА 25° многолучевость можно не учитывать при высотах полета более 700 м, а при угле места КА 45° - при высоте полета более 100 м.Отсюда следует, что эффективным способом защиты от помех многолучевого распространения при малых высотах полета является выбор рабочего созвездия с большими углами места КА.

4. При установке приемоиндакатроа СРНС на вертолете наряду с ограничениями на минимальный угол места КА 7,^, связанным с влиянием на точность мэстоопределения подстилающей поверхности, необходимо введение ограничения на максимальный угол места КА, связанный с влиянием на точность местоопределения несущего винта. Введение ограничений на допустимый угол места КА увеличивает вероятность нерешения навигационной задачи, обусловленной отсутствием в рабочей зоне минимально необходимого КА, равного 4. При этом, принимая в качестве допустимой вероятности нерешения навигационной задачи величину Ю-4, при 7т1п = 10° приемлемым следует считать 7„ах > 65°, а при г . = 15° соответственно

7™, > 80°.

'max ' r 'ram

ъ яп°

'max

5. Экранирующее действие несущего винта вертолета наряду с влиянием на точность местоопределвния, в принципе, может проявляться в снижении достоверности инфармационных сообщений в СРНС. Однако в действительности это влияние незначительно. Так, вероятность ошибки, вызванной влиянием несущего винта, не превышает 10~7 при произвольных углах места КА.

6. Наряду с несущим винтом на качество работы приемоиндикатора СРНС, размещаемого на вертолете, оказывают влияние мешающие сигналы за счет переотражений от элементов конструкции вертолета. Однако, как правило, уровень этих сигналов не превышает -20 дБ по отношению к уровню первичного сигнала от КА. Существенный уровень

дифракционннх волн (-5 дБ) имеет место лишь при движении вертолета по курсу в направлении на КА, откуда следует, что при высокоточных измерениях координат такого курса следует избегать.

7. Наиболее неблагоприятной с точки зрения точностных характеристик приемоиндикатора СИЮ является траектория движения ВС то линии КА - ВС с постоянным ускорением. При этом при перегрузке в [О § б течение 20 с имеет место снижение точности местоопределения га 20%, а при перегрузке в 15 д - срыв работы приемоиндикатора. При цзиженш ке по кругу с заданной скоростью работоспособность гркемоикдакатора сохраняется при перегрузке в 20 - 30 е.Эффективным средством улучшения динамических характеристик приемоиндикатора РНС является комплексирование его с инерциалышми навигационными истемами.

8. При эксплуатации приемоиндикатора СРНС на воздушных трассах, ролегащих в гористой местности, при малой высоте полета не эализуются потенциальные возможности приемоиндикатора по выбору ггамального созвездия, что снижает в 1,2 - 1,5 раза точность !Стоопределешя и с высокой вероятностью может иметь место (рушение работоспособности из-за невозможности выбрать четыре затененных горными препятствиями КА.

9. При стандартном режиме использования приемоиндикатора СРНС грешность местоопределения не удовлетворяет требованиям посадки ке по I категории, причем погрешность определения высоты на 30 50% превышает погрешность определения координат в горизонтальной эскости. Вместе с тем, приемоиндикатор СРНС в стандартном режиме кет использоваться для захода ВС на посадку.

10. Предложенный усовершенствованный метод относительных ¡игационных измерений позволяет примерно в 2 раза повысить

точность местоопределения.

11. Наиболее высокоточным методом навигационных определений, обеспечивающим посадку ВС по I, 2 и 3 категориям, а также определение углового положения ВС относительно взлетно-посадочной полосы, то- есть комплексное решение проблемы категорированной посадки, является метод относительных навигационных измерений по фазе несущей сигналов СРНС. Посадка по 2 и 3 категориям возможна также с использованием более простого в реализации метода относительных кодовых определений с поддержкой по высоте от радиовысотомера малых высот. При этом относительный режим может быть использован как с использованием цифрового канала связи, так и с использованием радиоизмерительного канала, осуществляющего ретрансляцию навигационного поля СРНС в точке расположения контрольной станции . Последний вариант хотя и является технически более простым менее предпочтителен из-за худаей электромагнитной совместимости аппаратуры КС с аппаратурой другого назначения.

12. Сравнительно простым в реализации методом повышения точности местоопредвления ВС является дифференциальный метод, предполагающий комплексирование лриемоиндикатора СРНС с цифровым каналом связи Однако реализуемая при этом точность местоопредвления в 2 - 3 раза ниже точности, реализуемой при относительном методе, что позволяет рекомендовать дифференциальный метод лишь для захода ВС на посадку, некатегорированной посадки и посадки по I категории.

13. Комплексирование приемника дискретного канала передачи навигационных поправок и приемоиндикатора СРНС позволяет существенно( в 2 - 4 раза) уменьшить вероятность ошибочного приема, что имеет важное значение для обеспечения безопасности полетов.

14. Эффективными методами повышения помехоуойчивости цифровых

МВ и ДКМВ каналов передачи навигащюнннх поправок являются блочное и сверточное кодирование, обеспечиващие снижение

__ к

вероятности ошибки до величины не более 10 в условиях квазшмпульсннх помех типа индустриального и атмосферного шума.

15. Эффективна« методом сохранения целостности навигационного )беспвчешя ВС на наиболее ответственных участках полета в условиях юполного развертывания СРНС или затенения спутников при полетах в 'словиях гористой местности является комплексирование СРНС с мсокоточными РСДН ДВ диапазона типа ФРНС "МАРС-75Я и ИФРНС Лоран-С".

16. Эффективным методом повышения качества оценки РНИ в бортовом риемоиндакаторе ДВ ФРНС при работе в условиях гористой местности зляется использование кепстральной обработки для разделения эверхностной и пространственной радиоволн.

17. Учет реальной статистики помех приемоиндакаторгм РСДН при : ипытаниях и проектировании позволяет существенно (в среднем в 4 1за) уменьшить погреяшость местоопределения ВС, что позволяет фективно использовать лрвемоиндакаторы РСДН в комплексе с иемоиндакаторами СРНС для решения задач захода на посадку и садки ВС, а так же при решении специальных задач, связанных с эбходимостьв точного местоопределения

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Г. Зайцев А.Н. Повышение эффективности контроля качества кционирования приемоиндикаторов радиосистемы дальней навигации ем моделирования электромагнитной обстановки,соответствувдей

условиям их эксплуатации. Диссертация на соискание ученой степени кпндидата технических наук. - М: ЮШГА, 1985.

2. Зайцев А.Н.,Рубцов В.Д. О применении логнормалъной модели для вероятностного описания квазиишульсных помех.- //Радиотехника и электроника, 1984,т. XXXIX, N8, с. 1531 - 1535.

3. Зайцев А.Н., Рубцов В.Д. Определение вероятностных характеристик помехи и ее смеси с узкополосным сигналом по экспериментальным данным. //Радиотехника и электроника, 1985,т.XXX, N9,с. 1742 - 1747.

4. Зайцев А.Н., Рубцов В.Д. О кепараметрических свойствах фазового метода приема квазигармоническоро сигнала в условиях совместного действия аддитивных и мультипликативных помех. // Радиотехника, N 6, 1986, с.52 -54.

5. Зайцев.А.Н., Рубцов В.Д. и др. Аддитивный прием импульсного сигнала в условиях квазшшпульсных помех. //Радиоэлектроника. Изв. высш.учебных заведений, том 31, К 12, 1988, с.56 - 57.

6. Зайцев А.Н., Рубцов В.Д., Воскресенский О-В. Анализ эффективности помехоустойчивого кодирования при передаче данных по каналам связи с квазимпульсными радиопомехами. //Изв. ВУВов. Радиотехнические тетради, N 5, 1993.

7. Зайцев А.Н., Жемаддинов P.A. Повышение качества оцениваемых радионавигационных параметров ДВ ФРНС с использованием кепстральной обработки сигнала. //Изв. ВУЗов.Радиотехнические тетради, N 5,1993.

8. Зайцев А.Н., КопцевА.А., Сеньковский П.В. Сравнительный анализ эффективности когерентного и некогерентного алгоритмов работы приемоиндакатора СРНС при воздействии помех от подстилавшей поверхности. // Изв. ВУЗов. Радиотехнические тетради, N 6, 1993.

9. Зайцев А.Н..Сеньковский П.В. Анализ влияния мультипликативных

шех на устойчивость канала передачи данных с относительной взовой манипуляцией. // Изв. ВУЗов. Радиотехнические тетради, N 6, 993.

Ю.Зайцев А.Н., Сеньковский П.В. Прогнозирование точностных арактеристик аппаратуры потребителей СРНС с автодифференциальним етодом определения координат. // Мзв. ВУЗов. Радиотехнические етрада, N 5, 1993.

II.Зайцев А.Н., Рубцов В.Д. Моделирование реального комплекса омех радиоприему. // Сборник научных статей N1. Материалы втузовского семинара "Прикладные вопросы теории информации и ибернетигш" - Рига: РВВАЙУ им. Я.Алксниса., 1981, с.21 - 25.

12. Зайцев А.Н. .Рубцов В.Д. Полунатурноо моделирование реального эмплекса помех,воздействующих на радиотехнические системы оздушяого судна. // Межвузовский сборник научных трудов "Теория и зхника радиолокации, радионавигации и радиосвязи в ГА"- Рига: ШИТА им.Ленинского комсомола, 1983, с. 86 - 91.

13.Зайцев А.Н..Пантелеев Ю.Т., Рубцов В.Д. Выделение импульсного угнала в канале синхронизации информационной системы при зздействии кавззшнпульсных помех. // Меквузовский сборник 1омехоустойчивость информационных систем"- М: МИРЗА,1979, с.116 -J5.

14.Зайцев А.Н. Математическое моделирование комплекса помех в фэрмационных системах. //Межвузовский сборник "По?лехоустойчивость [формационных систем"- М: ММРЭА, 1979, с. 130 135.

15.Зайцев А.Н., Рубцов В.Д. Выделение импульсного сигнала в '.ловиях квазиишульсных помех. // Сборник научных статей И. ¡териалы межвузовского научно-технического семинара "Прикладные просы теории информации и кибернетики" - Рига: РВВАИУ

-40т. Я.Алксниса, 1981.с.26- 32.

16.Зайцев А.Н., Молчанов Д.В. Делитель с дробным коэффициентом деления. //Обмен опытом в радиопромышленности. - М: N5,1979, с 80 -- 81.

17.Зайцев А.Н., Рязанов A.M.,Соколов Е.С., Фабрик М.А.Устройство имитации сигналов радинавигационных систем. // Авторское свидетельство на изобретение N 950043, 1983, 11с.

18.Зайцев А.Н., Рубцов В.Д., Калинчев С.С.Разностно-дальномерный метод относительных координат. //Проблемы технической эксалуатации и построения систем ГА. Сборник трудов МШГА 1991.

39. Зайцев А.Н., Воскресенский 0.В., Уваров B.C. Повышение надежности навигационного обеспечения воздушных судов путем комплексирования средств радионавигации и связи. // Сборник научных статей "Совершенствование радиоэлектронных систем ГА и процессов их технической эксплаутащш". - Ы: МИИГА, 1989, с.37 - 44.

20.Зайцев А.Н., Рубцов В.Д. Выделение сигналов с ВЙМ в условиях действия квазшшпульсных помех. // Помехи и борьба с ними в радиоприемных и усилительных устройствах" НТОРЭС им. A.C. Попова. Аннотация докладов научно-технической школы "Актуальные задачи повышения помехоустойчивости радиоприемных устройств"- М: ВДНХ, 1979, с.6.

21. Зайцев А.Н., Рубцов В.Д. Адаптивная система синхронизации.

// Помехи и борьба с ниш в радиоприемных и усилительных

устройствах" НТОРЭС им. A.C. Попова. Аннотация докладов научно-технической школы "Актуальные задачи повышения помехоустойчивости радиоприемных устройств"- М: ВДНХ,1979,.с.9.

22. Зайцев А.Н., Рубцов В.Д. Имитатор реального комплекса помех. // "Электромагнитная совместимость в современной электронике".-

М: ВДНХ,I98I,c.7 - 8.

23. Зайцев А.Н., Рубцов В.Д. Определение вероятностных характеристик помех по экстремальным данным при оценке помехоустойчивости Р90 ВС. // Повышение эффективности воздушного транспорта в народном хозяйстве.Аннотации докладов Всесоюзной научно-технической конференции посвященной 60-ти летшо Аэрофлота. -М: МШГА, 1983, с.15.

24. Зайцев А.Н. Определение амплитуда . сигнала СДВ фазовой радионавигационной системы с учетом особенностей цифрового моделирования. // Инженерно-авиационное обеспечение безопасности полетов. Аннотации докладов Всесоюзной научно-технической конференции - М: МШГА, 1985,.с.9.

25. Зайцев А.Н.,Жемалдинов P.A. Анализ точностных характеристик импульсно-фазовых радионавигационных систем при работе в горной местности. //Проблемы совершенствования радиоэлектронных комплексов и систем обеспечения полетов. Аннотации докладов Всесоюзной научно-технической конференции. - Киев: КШГА, 1989, с. 10.

26. Зайцев А.Н., Рубцов В.Д., Калинчев С.С. Расширение функциональных возможностей СРШ за счет использования этносигельных методов навигации. // Научно-технический прогресс и эксплуатация воздушного транспорта. Тезисы докладов Всесоюзной яаучно-технической конференции,апр. 1990.- М: МИМГА

27. Зайцев А.Н., Калинчев С.С. и др. Спутниковые эадионавигацконше системы, посадка, тактико-технические требования, точность, дифференциальный режим, относительный реним. '/НИР "Анализ принципов построения и исследования методов повышения х>чностных характеристик навигационных определений различных шриантов локальных дифференциальных подсистем ГЛОНАСС - НАВСТАР"

Шифр "Дифкоррекция-К".(Отчет), ОКБ "КОМПАС-М". - М: 1992, с.46.

28. Зайцев А.Н., Калинчев С.С. Анализ возможностей использования СРНС для обеспечения категорийной посадки воздушного судна. // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Наука и техника Гражданской авиации на современном этапе". - М: МГТУГА, 1994, с.Ю1.

29. .Зайцев А.Н., Сеньковский П.В. Повышение точности местоопределения воздушного судна при ПАЯХ с использованием автодифференциального режима работы приемоиндикаторов СРНС.//Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Наука и техника Гражданской авиации на современном зтапе". - М: МГТУГА, 1994, с.103.

30..Зайцев А.Н., Сеньковский П.В. Эффективность когерентного и некогерентного алгоритмов работы приемоивдикатора СРНС при воздействии радиопомех от подстилающей поверхности. Сравнительный анализ алгоритмов. // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Наука и техника Гражданской авиации на современном этапе". - М: МГТУГА,1994, с.105.

31.Зайцев А.Н., Сеньковский П.В. Анализ эффективности различных методов кодирования информации в канале передачи навигационных поправок в приемоиндакатор СРНС в условиях интенсивных атмосферных и индустриальных помех. //Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Наука и техника Гражданской авиации на современном этапе". - М: МГТУГА.1994, с.107.

32..Зайцев А.Н., Рубцов В.Д. Сравнительный анализ статистических характеристик атмосферных и индустриальных помех. // Проблемы электромагнитной совместимости в радиоприемных устройствах НТОРЭС им. А.С.Попова. Аннотация докладов научно-технической школы

"Электрсмагнигная совместимость в современной радиоэлектронике".-«: ВДНХ, 1979, с.7.

33. Зайцев А.Н., Рубцов В.Д. Построение приемного тракта для знделения сигнала в условиях совместного действия узкополостных, влпульсиых и гладких помех. // "Помехи и борьба с ними в эадйоприемных и усилительных устройствах, НТОРЗС им. A.C. Попова, шнотация докладов научно-технической школы "Актуальные задачи говышения помехоустойчивости радиоприемных устройств"- М: ВДНХ, 979, с.6.

34..Зайцев А.Н., Жемалдинов P.A. Методы поношения точности естопределения ВС в РСДН на трассах, пролегающих в гористой естности. // Тезисы докладов Международной научно-технической онфзренции "Наука и техника Гравданской авиации на современном гапе". - М: ГЯТУГА,1994, с.107.

35.Зайцев А.Н., Карисин Г.Е., Рубцов В.Д. Влияние параметров яшения воздушного судна и характеристик подстилающей поверхности j точность местоопределения в СРНС. // Тезисы докладов )зднародпой научно-технической конференции "Наука и техника ¡ажданской авиации на современном этапе". - М: МГТУГАЛ994, с.108.

36. Зайцев А.Н., Фрумкин Г.Д. Исследование возможностей именешя аппаратуры А-723, А-727 на воздушных судах при пометах в нах с неустойчивым приемом сигналов РНС "ОМЕГА". // НИР 0ПРАВКА-2", (Отчет), Ш, ТАГАНРОГ, ТАНТК им.Бериева, 1993, с.203.'

37. .Зайцев А.Н., Фрумкин Г.Д., Басионок В.Д. Оценка Активности применения квазидальномерного метода измерений при толковании длинноволновых РНС и временной информации, получаемой КЖ.//НИР"ИШ'ШТ>АТОР"(Отчет).- М:НТЦ "ШЕРНАВИГАШ",1994,с.89.

38. Зайцев А.Н., КопцовА.А., Рубцов В.Д. Создание комплекса

измерения дифференциальных параметров радионавигационных систем // ОКР "Лаборатория" (Отчет), N г .р. У56-256. 21.02.89, М:1989, -с.307. .

39. Зайцев А.Н. Определение напряженности поля сигнала от станций СДВ радиосистемы дальней навигации с учетом особенностей цифрового моделирования. // Сборник научных статей "Теория и практика функционального использования и эксплуатации радиоэлектронных систем ГА". - М: МШГА, 1986, с.133—138.

40. Зайцев А.Н. Моделирование уровня сигнала в полете в УКВ и КВ диапазонах. //В кн: "Разработка методики выбора перечня параметров, характеризующих качество функционирования бортовой аппаратуры систем передачи данных. (Отчет), ШИТА, - М.:,1984.