Создание условий для применения вычислительных методов подготовки данных для принятия решений (Слайд 2).
Навигационное обеспечение становится непременным фактором совершенствования оружия. Развитие военных технологий предполагает объединение средств разведки и целеуказания, органов управления, средств огневого поражения противника в единую систему, создание разведовательно-огневых и разведовательно-ударных комплексов, состоящих из множества взаимосвязанных элементов.
Методы определения координат и других навигационных параметров показаны на слайде №6.
В основе абсолютного способа определения координат лежит решение пространственной линейной засечки, где нам известны координаты спутников (эфемеридная информация) и вычисляем различными способами дальности до видимых спутников (измерительная информация). Для нахождения координат решаем систему линейных уравнений.
Относительный способ в основе использует способ абсолютных определений и дополнительной используется прием уточнения навигационных параметров или непосредственно определяемых координат.
На слайде № 7 показаны основные рабочие формулы.
Абсолютные вычисления производит микропроцессор, расположенный в навигационной аппаратуре. Для относительных определений, как правило, используется отдельный компьютер.
На слайде № 8 показаны составные части и основные характеристики спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС (Россия) и НАВСТАР (США).
Характеристики этих систем принципиально не различаются.
|
|
|
На слайде № 9 показана мгновенная доступность (сколько спутников ГЛОНАСС можно было увидеть одновременно) на 31 августа 2008 г. В настоящее время ситуация изменилась к лучшему.
Необходимо отметить, что, несмотря на свою глобальность, систему навигационного обеспечения необходимо рассматривать в комплексе, так как техногенность и подверженность воздействию космической группировки ГЛОНАСС/GPS делает возможность ее устойчивого использования только в мирный период.
Систему навигационного обеспечения необходимо рассматривать как совокупность средств навигации (ГНСС, радионавигационных систем, инерциальных систем, гироскопических систем, систем ориентации, топографических, цифровых, электронных, навигационных карт, различных планов, схем и т.п.).
Решение задачи навигации предполагает определение координат подвижного объекта, а также его скорость и направление движения. В настоящее время в мире применяется четыре типа систем наземной навигации:
- системы счисления пути одометрического типа;
- радионавигационные системы наземного базирования;
- спутниковые навигационные системы;
- инерциальные навигационные системы.
|
|
|
На слайде № 10 показаны образцы навигационной аппаратуры состоящей на вооружении в ВС РФ.
СНС поддерживает точные, достаточно производительные и экономические технологии определения координат подвижных и стационарных объектов. Однако применение СНС в условиях крупного военного конфликта может быть существенно ограничено по ряду причин. Во-первых, СНС включает множество элементов, которые могут выйти из строя в результате преднамеренного воздействия. Даже в мирное время МО США оставляет за собой право изменять расписание работы космического сегмента без уведомления потенциальных потребителей. Подобные изменения ощутимо мешают навигационным и геодезическим определениям. Во-вторых, на работу аппаратуры потребителя оказывает влияние окружающая обстановка. Под кронами деревьев, возле высоких сооружений, в закрытой местности, в горах и на территории городской застройки прием сигналов сильно затруднен, показания аппаратуры нередко содержат большие никак не обнаруживаемые погрешности. В-третьих, полное решение задач навигации требует определения, как минимум, шести элементов - трех линейных пространственных координат и трех угловых координат ориентировки объекта. CНС не дает естественного способа определения углового положения объекта, тем более не приемлема для измерения параметров силового поля Земли на ее поверхности.
|
|
|
Таким образом, СНС следует рассматривать как весьма эффективное средство решения частных задач наземной навигации и топогеодезической привязки. Для повышения надежности навигационно-геодезического обеспечения военных потребителей необходимо развивать автономные средства и методы наземной навигации.
Инерциальные навигационные системы (ИНС). ИНС позволяют решать задачу навигации в тех условиях, где все другие средства оказываются неприемлемыми или малоэффективными. Они применяются для управления движением в самых различных природных средствах - от космического пространства до океанских глубин и подземных выработок.
Принцип действия ИНС состоит в измерении вектора удельной силы (кажущегося ускорения) в процессе движения, преобразовании измерений в геодезическую систему координат, вычислении по результатам измерений ускорения относительно Земли и интегрирования текущих ускорений по времени.
Опыт изготовления ИНС наземного применения имеют такие фирмы, как Litton Industries (США), Honeywell (США), Ferranti (Великобритания), Sagem (Франция), Litef (Германия). Уровень отечественного приборостроения в области инерциальной навигации позволяет освоить производство ИНС, которые по своим функциональным возможностям смогут превзойти топопривязчики и обеспечивать определение координат в темпе реального времени на уровне 0,1...0,05% от пройденного пути, а также измерять вектор скорости и угловую ориентацию объекта в пространстве.
|
|
|
Инерциальный метод определения координат, открывая большие перспективы для наземной навигации, имеет свои собственные недостатки, такие как высокая стоимость аппаратуры и времязависимый характер поведения ошибок. Поэтому оптимальное решение задач НГО сухопутных войск будет состоять в комплексном сочетании существующих и перспективных технологий, среди которых наибольший прогресс могут дать спутниковые навигационные системы.
Сравнительная таблица характеристик различных методов определения координат приведена на слайде № 11.
Таблица
Сравнение методов навигации
| Методы навигации | Точность | Оперативность | Автономность | Скрыт-ность | Устой-чивость | Приме-нимость | Универсальность |
| Одометрическая навигация | + | +++ | ++ | + | +++ | – | + |
| Радионавигация | ++ | ++ | – | – | + | + | – |
| Спутниковая навигация | +++ | ++ | – | +++ | + | +++ | + |
| Инерциальная навигация | + | +++ | +++ | +++ | +++ | – | +++ |
Наиболее перспективным средством обеспечения войск исходными геодезическими данными являются инерциальные навигационные системы. Эти системы удовлетворяют таким важным требованиям как оперативность, автономность, скрытность, устойчивость и универсальность. Вместе с тем применение ИНС при НГО войск затрудняется в настоящее время недостаточной точностью. Для компенсации недостатков ИНС необходимо комплексировать инерциальные системы навигации со спутниковой аппаратурой определения координат.
Технические требования к аппаратуре потребителя ГЛОНАСС и НАВСТАР
По типу решаемых задач НАП должна иметь следующее исполнение:
1. Аппаратура автономной навигации (определение данных о положении, направлении и скорости движения объекта) в автоматическом режиме с передачей данных в центр управления (на внешний компьютер) - как элемент системы управления движением объекта.
2. Аппаратура точной навигации в автоматическом режиме с обработкой дифференциальных поправок в реальном времени.
3. Аппаратура точной навигации и определения пространственной ориентации подвижного объекта в автоматическом режиме.
4. Аппаратура автономной навигации повышенной точности в ручном режиме - как средство определения координат командира подразделения.
5. Аппаратура топогеодезической привязки позиций по координатам с дифференциальной пост-обработкой стационарных наблюдений .
6. Аппаратура подготовки высокоточных геодезических данных (определение базисных линий между точками земной поверхности) с пост-обработкой относительных фазовых наблюдений.
Аппаратура типа 1 требуется для обеспечения глобальной навигации на воздушных, морских и наземных магистралях. Потребителями этой аппаратуры являются самолеты дальней авиации, морские суда, средства перевозки ценных и опасных грузов по железным и шоссейным дорогам.
Аппаратура типа 2. обеспечивает локальную навигацию в районе аэродромов, в гаванях, во внутренних водоемах и на местности. В сухопутных войсках потребителями этой аппаратуры являются транспортные средства разведывательного и поисково-спасательного назначения, а так же машины устройства и преодоления инженерных заграждений.
Аппаратура типа 3 требуется для управления оружием в авиации, артиллерии и бронетанковых войсках, практически во всех боевых машинах.
Аппаратура типа 4 должна быть во всех подразделениях сухопутных войск и ВДВ, которые выполняют самостоятельные задачи на местности. В принципе, поставки должны распространяться до командиров боевых взводов и отдельных боевых групп, а так же командиров расчетов боевого обеспечения.
Аппаратура типа 5 необходима для выполнения задач координатной привязки позиций, постов наблюдений, пунктов калибровки автономных средств навигации в тактическом звене. Потребителями этой аппаратуры являются топогеодезические подразделения РВ и А, ВВС, отделения службы КП и АГО РВСН, армейские топографические части, топографические отделения тго, части подготовки младших специалистов топографического профиля, ВВУЗы.
Аппаратура типа 6 необходима для выполнения специальных задач подготовки высокоточных геодезических данных на оперативном уровне, развития геодезических сетей, определения эталонных азимутов и других астрономо-геодезических данных. Потребителями этой аппаратуры являются геодезические отделения тго и аго, отделы службы КП и АГО РВСН, научно-исследовательские учреждения и ВВУЗы астрономо-геодезического профиля.
Основные требования к техническим характеристикам НАП
Исполнение аппаратуры типов 1 - 3 - модульное, в виде встраиваемого системного блока и антенны. Аппаратура типов 4 - 6 - законченные изделия с индикатором, клавиатурой, источниками питания. Аппаратура типов 5, 6 поставляется в виде комплектов из двух и более приемников, с внешними накопителями и средствами обработки наблюдений.
Точность определения координат:
тип 1 - 10...30 м и грубее (до 100 м);
тип 2 - 1... 10 м;
тип 3 - 1...10 м; углы - 3...5' ;
тип 4 - 5...15 м;
тип 5 - 0.1...5 м;
тип 6 - 1.10-6.D и точнее.
Точность регистрации времени через порт данных 0,1 мкс - по особому заказу.
Наблюдаемые величины - кодовая дальность и доплеровский сдвиг частоты по системам ГЛОНАСС и НАВСТАР. Аппаратура геодезического класса кроме того должна выполнять наблюдения фазы несущей частоты.
Математическое и программное обеспечение:
Выдача коодинат в системе WGS84, ПЗ90, СК42 в формате: широта, долгота, высота или плановые координаты на плоскости в проекции Гаусса-Крюгера.
Аппаратура типа 4 должна решать вспомогательные задачи планирования и отработки движения по маршруту.
Аппаратура типов 5, 6 - должна предусматривать программирование сеансов наблюдений и их автоматическую отработку, накопление наблюдений и пост-обработку на внешних устройствах.
Технические требования к ИНС наземного назначения
Состав измерительного комплекса:
1. инерциальный измерительный блок;
2. ПЭВМ типа Note Book;
3. датчики дополнительной информации доплеровского типа и НАП СНС;
4. источники питания;
5. автомобиль типа «УАЗ»;
6. дальномерно-угломерное устройство привязки к недоступным пунктам.
7.
Характеристики инерциальной навигационной системы:
1. три гироскопа (лазерных или ВОГ) со стабильностью не ниже 0,01 градуса/час;
2. три акселерометра с точностью 1-5 мГал;
3. диапазон измеряемых значений угловых скоростей 300 градусов в секунду, ускорений-до 5 g;
4. продолжительность непрерывной работы - 24 часа в сутки;
5. среднее время на работки на отказ - 5000 часов;
6. продолжительность срока эксплуатации - 20000 часов;
7. срок хранения - 10 лет;
8. масса до 50 кг;
9. объем до 20 куб. дм;
10. диапазон рабочих температур - -20 ...+50 С;
11. допустимый уровень вибрации - до 7 g;
12. стойкость к ударным нагрузкам - до 40 g;
13. источник питания постоянного тока - 24..,32 В;
14. потребляемая мощность - 60 Вт,
Эксплуатационные показатели комплекса:
1. точность определения координат (расстояния) в темпе реального времени 1х10-4 от пройденного пути;
2. точность определения углов наклона машины 2 угл. минуты;
3. максимальная скорость движения до 100 км/час;
4. средняя скорость движения по трассе - 50 км/час;
5. состав экипажа лаборатории –2 чел.( оператор и водитель).
Потребность в изделии:
1. на центральном уровне 2-3 комплекта;
2. на региональном уровне 10 - 15 комплектов.
При выполнении единой боевой задачи, усилия всех элементов построения войск требуют четкого согласования по месту и времени. Эту важную функцию выполняет навигационное обеспечение, которая задает единую систему отчета для всех потребителей - тот пространственно-временной базис, который необходим для организации взаимодействия в бою и операции на всех уровнях от видов Вооруженных Сил до отдельных расчетов.
В ходе ведения операций США и НАТО в Югославии, Афганистане, Ираке, достоинства координатных методов управления оружием проявили себя со всей очевидностью. Их применение обеспечило точечное поражение целей и успешное выполнение боевых задач с минимальными потерями. Эти операции показали, что современные военные технологии обладают таким потенциалом, который гарантирует уничтожение целей с того момента, как они будут обнаружены и зафиксированы в координатной форме.
Анализируя военно-технические итоги вышеуказанных операций военные специалисты делают вывод о кардинальном изменении статуса навигационного обеспечения в современных условиях: из вида обеспечения боя (операции) навигационное обеспечение приобретает значение поражающего фактора при ведении боевых действий. Благодаря высокой точности нанесения ударов эффект от применения обычных боеприпасов становится соизмеримым с действием ядерного оружия.
Военно-экономический анализ применения спутниковых навигационных систем приведен на слайде № 12.
Уровень навигационного обеспечения при обеспечении Вооруженных Сил должен быть адекватным боевому потенциалу войск, гарантировать эффективное функционирование систем оружия и создавать необходимые условия комплексного огневого поражения противника.
Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 108; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!