Анализ закономерностей и направлений развития навигационных систем беспилотных летательных аппаратов

№90-1,

физико-математические науки

Проведен анализ основных закономерностей развития навигационных систем беспилотных летательных аппаратов. Результаты анализа позволили определить дальнейшее направление их совершенствования, связанное с созданием автономных комбинированных навигационных систем, не предусматривающих использование информации спутниковых навигационных систем, с высокой степенью интеграции аппаратуры и комплексирования разнородной информации датчиков инерциальной навигационной системы, корреляционно-экстремальной навигационной системы, барометрического высотомера и магнитного компаса.

Похожие материалы

Для того чтобы говорить о перспективных направлениях построения навигационных систем беспилотных летательных аппаратов (БЛА) необходимо проанализировать основные закономерности развития этих систем.

Основными закономерностями развития являются [1, 2]:

  • комплексирование и интеграция;
  • автономность использования;
  • оптимизация;
  • унификация.

Необходимо заметить, что эти закономерности взаимосвязаны и взаимно проникают друг в друга. Эти закономерности проявляются, как при развитии аппаратной части навигационных систем БЛА, так и их программного обеспечения. Более того, программное обеспечение в силу большей связанности с задачами, возлагаемыми на систему, в ряде случаев диктует выбор ее аппаратной части.

Рассмотрим проявление указанных закономерностей.

Основные закономерности и перспективы в области комплексирования и интеграции навигационных систем БЛА

Принципы комплексирования и интеграции систем пришли на смену преобладавшим на первых этапах развития систем принципов декомпозиции (причем, на начальных стадиях развития систем преобладал интуитивный принцип декомпозиции). Это связано с невозможностью понять и охватить в человеческом сознании и даже в сознании ученого, конструктора процесс функционирования системы в целом, во всем многообразии объективно существующих связей. В связи с этим целая задача расщепляется на некоторые малые обозримые задачи, весь единый процесс расчленяется на отдельные этапы. Этот метафизический (не системный) подход реализуется не потому, что специалисты не понимают, что лучше бы предусмотреть и учесть все связи сразу, а потому, что в силу не изученности явления они этого сделать не могут.

На более поздних стадиях изучения и развития систем интуитивный метод декомпозиции был развит в научный метод декомпозиции. Необходимость создания и развития такого метода была вызвана, с одной стороны, отсутствием на определенных стадиях научных теорий, позволяющих математически описать и решить всю задачу, возлагаемую на систему, целиком и, с другой стороны, ограниченными возможностями бортовой вычислительной техники по реализации математических зависимостей, обеспечивающих решение всей, не декомпозированной задачи. Далее процесс интеграции развивался в направлении комплексирования систем навигации на аппаратном и алгоритмическом уровнях с последующим широким внедрением решений оптимизационных задач обработки информации и управления.

Естественным развитием процесса интеграции является комплексирование систем на уровне этапов и задач, решаемых БЛА. Это составляет основное содержание новых принципов интеграции навигационных систем.

Основные закономерности и перспективы в области автономности использования навигационных систем БЛА

Совершенствование навигационных систем в направлении повышения уровня автономности на первых стадиях происходило в условиях существенного проигрыша в точности определения местоположения. В последующем за счет совершенствования аппаратной части и алгоритмического обеспечения, применения комплексной обработки информации различных информационных датчиков и систем этот недостаток частично удалось устранить.

Основные закономерности и перспективы в области оптимизации навигационных систем БЛА

Процесс оптимизации навигационных систем прошел путь от этапа создания работоспособных устойчивых систем, оптимизации отдельных их параметров до этапа построения оптимальных и квазиоптимальных информационных подсистем оптимального управления на отдельных этапах функционирования систем навигации (этапах полета БЛА) с применением методов современной теории оптимального управления.

Основные закономерности процесса унификации навигационных систем БЛА

Уровень унификации навигационных систем главным образом определяется уровнем фундаментальности научных результатов, на которых базируется построение этих систем, а также уровнем учета основных объективных закономерностей их развития.

С применением фундаментальных методов физики и теоретической механики, теорий оптимального управления и оптимального оценивания возможно построение базовых систем и подсистем, алгоритмических блоков, из которых могут собираться навигационные системы БЛА. Это положение определяет основной принцип базовой унификации систем.

Основываясь на результатах анализа закономерностей развития навигационных систем, а также достоинств и недостатков существующих навигационных систем [3–7], вполне обоснованно можно утверждать, что дальнейшее направление совершенствования навигационных систем современных БЛА связано с созданием автономных комбинированных систем с высокой степенью интеграции аппаратуры и комплексирования разнородной информации датчиков инерциальной навигационной системы (акселерометров и гироскопов), корреляционно-экстремальной навигационной системы (например, радиолокационной станции с синтезированием апертуры), барометрического высотомера, магнитного компаса, не предусматривающих использование информации спутниковых навигационных систем.

Для комплексной обработки необходимым условием является дублирование и определенная избыточность информации разнородных датчиков в интересах сохранения достигнутого уровня точности выдачи навигационной информации о местоположении БЛА и параметрах его движения [6].

Список литературы

  1. Основные закономерности и перспективы развития систем управ-ления полетом и вооружением боевых летательных аппаратов [Электрон-ный ресурс] // Lektsii.org [сайт] URL: http://lektsii.org/3-22918.html (дата обращения 07.05.2017).
  2. Высокоточное оружие: перспективы развития и борьбы с ним [Электронный ресурс] // Единое Отечество [сайт] URL: http://otechestvoua.org/main/ 20089/ 0213.htm (дата обращения 07.05.2017).
  3. Соловьев В.И., Шабалов П.Г. Инерциальные навигационные си-стемы: учеб. пособие. Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2011. 72 с.
  4. Астрономические навигационные системы [Электронный ресурс] // Studfiles [сайт] URL: http://www.studfiles.ru/preview/948841/ (дата обра-щения 02.05.2018).
  5. Серапинас Б.Б. Глобальные системы позиционирования: Учеб. изд. М.: ИКФ «Каталог», 2002. 106 с.
  6. Принципы построения радиоэлектронных систем локации и навига-ции [Электронный ресурс] // Studfiles [сайт] URL: http://www.studfiles.ru/preview/ 2959973/ (дата обращения 04.05.2017).
  7. Сырямкин В.И., Шидловский В.С. Корреляционно-экстремальные радионавигационные системы. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2010. 316 с.