Радионавигационных средств обеспечения полетов

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 3

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Тактические параметры — совокупность показателей назначения, характе­ризующих возможности РНУ или РНС Основными для большинства РНУ (РНС) тактическими параметрами являются точность, рабочая зона (область) и дальность действия, пропуск­ная способность, быстродействие, на­дежность, помехоустойчивость, масса и объем бортового оборудования

Точность отражает близость резуль­татов измерений к истинному значе­нию измеряемой величины Характе­ристикой точности РНС в целом являет­ся погрешность определения МЛА Пог­решности РНУ (РНС) подчиняются обычно гауссовскому закону распреде­ления с нулевым средним значением При этом распределении основная мера точности — средняя квадратичная погрешность (СКП) σ Вероятность то­го, что погрешности измерения не пре­высят σ, равна 0, 683 На практике точ­ность навигационных средств часто рег­ламентируют с доверительной ве­роятностью 0, 95, соответствующей до­верительному интервалу ±2σ При этом 95 % всех измерений имеют погреш­ность, меньшую 2σ Точностные пара­метры систем повышенной точности рег­ламентируют при доверительном интер­вале ±3σ, т. е. для 99, 7 % всех измере­ний (максимальная погрешность)

Рабочая область — объем прост­ранства, в пределах которого погреш­ность определения ПМЛА не превышает заданную с определенной вероятностью При решении навигационных задач на плоскости понятию рабочая область соответствует рабочая зона РНС Даль­ностью действия РНС часто называют максимальное расстояние в пределах рабочей зоны (области)

Пропускная способность определяет­ся как максимальное число ЛА, однов­ременно обслуживаемых данным РНУ или РНС Ограничение пропускной спо­собности свойственно РНУ и РНС, ко­торые работают по принципу «зап­рос-ответ»

Быстродействие РНС (РНУ) опреде­ляется временем, которое затрачивается на получение навигационной инфор­мации Быстродействие увеличивается при одновременности и автоматизации отсчета НП и при использовании ЦВМ для обработки информации

Считается, что на дозвуковых ЛА время на определение МЛА не должно превышать 1 мин при интервалах между измерениями не более 10 мин На сверхзвуковых ЛА это время снижается

до нескольких секунд, а интервалы между измерениями — до 5 мин

Надежность характеризует свойство РНУ и РНС сохранять тактические параметры (в первую очередь точность) в заданных пределах при определенных условиях эксплуатации В качестве ос­новных показателей надежности испо­льзуют вероятность безотказной рабо­ты, интенсивность отказов и среднюю наработку до отказа Первый из этих параметров характеризует вероятность того, что данное устройство в течение заданного времени сохранит свои ка­чественные показатели в пределах до­пусков Интенсивность отказов — усло­вная плотность вероятности возник­новения отказа невосстанавливаемого объекта, определяемая для рассматри­ваемого момента времени при усло­вии, что до этого момента отказ не возник Средняя наработка до отказа является математическим ожиданием наработки объекта (продолжительности его работы) до первого отказа Одна из мер повышения надежности — исполь­зование в РНУ систем встроенного контроля, дающих автоматическую ин­дикацию о неисправности любого из его элементов

По мнению зарубежных специалис­тов, надежность навигационных средств сверхзвукового самолета должна быть такой, чтобы вероятность отказа не превышала 10^—4 за 3 ч (средняя на­работка до отказа не менее 3·10⁴ ч) При полетах, например, над Северной Атлантикой надежность навигационно­го оборудования должна обеспечивать практически полную безаварийность (одно летное происшествие по вине навигационного оборудования на 10⁷ 10⁸ летных часов) По установившейся концепции посадочное оборудование должно обеспечивать безопасную ав­томатическую посадку при вероятности летного происшествия, не превышаю­щей 10^—7

Помехоустойчивость РНУ характе­ризует возможность работы РНУ (РНС) в условиях радиопомех Для количественной оценки помехоустойчи­вости используют отношение сигнал/по­меха (обычно по напряжению), при ко­тором погрешность определения НП не превышает выбранного значения с заданной вероятностью Основные меры повышения помехоустойчивости: подбор несущих частот и формата сигнала, ис­пользование временной и частотной се­лекции сигналов и применение направ­ленных антенн.

Эксплуатационная эффективность характеризуется средними затратами времени на настройку, регулировку и обслуживание устройств и систем по сравнению с временем использования их по назначению. Чем больше затраты времени на профилактические и ремонт­ные работы, тем ниже эксплуатацион­ная эффективность системы. Повыше­нию эксплуатационной эффективности способствует применение больших ин­тегральных схем высокой надежности. Модульная конструкция аппаратуры облегчает обнаружение и устранение неисправностей и позволяет в случае необходимости изменять или наращи­вать функции без замены устройства в целом. Существенное значение имеет и возможность выявления отказов уст­ройств с помощью встроенных средств контроля и прогнозирование отказов по данным периодической проверки этих устройств.

Масса и объем бортовой аппарату­ ры — параметры, определяющие рента­бельность ЛА. Увеличение массы и объ­ема аппаратуры приводит к снижению коммерческой загрузки ЛА или сокра­щению дальности полета. Радикальной мерой улучшения массовых и габаритных характеристик является комплексная микроминиатюризация бортовой аппаратуры на основе применения мик­роэлектронных компонентов с высокой степенью интеграции.

Технические параметры – совокуп­ность величин, характеризующих тех­нические средства, необходимые для по­лучения заданных тактических пара­метров.

Важнейшие технические параметры: значение и стабильность несущей часто­ты; вид и параметры модуляции излу­чаемых сигналов (формат сигнала); диаграммы направленности антенн; мощность передатчика; чувствитель­ность приемника и т.д.

Задача технической эксплуатации — контроль и стабилизация технических параметров РНУ (РНС). Отклонение любого технического параметра от за­данного значения влияет на определенный тактический параметр (или группу параметров), что в отдельных случаях может вызвать отказ РНУ (РНС).

Параметры зарубежных РНС, испо­льзуемые в технической литературе, кроме перечисленных выше, вклю­чают эксплуатационную пригодность, целостность (достоверность) системы и специальные характеристики точно­сти.

Точность систем характеризуют обычно удвоенной СКП, однако эту ха­рактеристику используют при опреде­лении только линейной точности или при описании погрешностей вдоль ортого­нальных осей какой-либо системы коор­динат. В системах, определяющих МЛА, применяется удвоенная СКП определе­ния местоположения (2drms), предс­тавляющая собой радиус окружности, которая содержит не менее 95 % всех возможных местоопределений данного объекта. Используется также вероят­ная круговая погрешность (СЕР), т. е. радиус окружности, содержащей 50 % всех местоопределений. Считается, что 2drms = 2,5CEP.

Различают следующие виды точнос­ти:

прогнозируемая точность — точность местоопределения по отношению к ис­тинному положению объекта в геогра­фических или геодезических коорди­натах;

повторяющаяся точность— точность, с которой потребитель навигацион­ной информации может возвратиться на позицию, координаты которой были измерены ранее с помощью той же РНС;

относительная точность — точность, с которой потребители навигационной информации, использующие одну и ту же РНС, определяют свое положение в одной и той же точке, и которая характеризуется расстоянием между . этими потребителями в момент времени, соответствующий определениям место­положений.

Эксплуатационная пригодность (до­ступность) — вероятность того, что в любое время и в любой точке прост­ранства РНС обеспечивает потребителя информацией, достаточной для опреде­ления местоположения с заданной точностью. Мерой этого параметра яв­ляется выраженное в процентах отношение времени, в течение которого на­вигационные сигналы данной РНС при­годны для определения местоположе­ния, к общему времени работы систе­мы. Для большинства систем данная вероятность достигает установившегося значения в начальный период экс­плуатации системы и не зависит от времени.

Целостность (или достоверность)— способность системы обнаруживать свое неправильное функционирование и оповещать об этом потребителей, для того чтобы исключить использование системы в тех случаях, когда ее эксп­луатационные параметры выходят за пределы установленных допусков. Мера целостности — значение временной за­держки, соответствующей интервалу времени от момента начала неправиль­ного функционирования системы до того момента, когда об этом будет сооб­щено экипажу ЛА.

1. 5. ТОЧНОСТЬ ПОЗИЦИОННЫХ РНС

ПС – передающая станция, СР – среда распространения, ИПС – измери­тель параметра сигнала, ВНП – вычислитель нави­гационного параметра, ВЛП – вычислитель линии положения, ВМП – вычислите­ль местоположения.

Точность определения МЛА — ста­тическая мера характеристик систе­мы. Заключение о точности РНСдолжно содержать данные об имею­щейся при этом неопределенности опре­деления МЛА.

Погрешности навигационных систем имеют обычно известный закон распре­деления, и неопределенность МЛА мо­жет быть выражена вероятностью того, что погрешность не превысит заданное значение. Определение точности ослож­няется тем, что она зависит от неста­бильности передаваемого сигнала, вли­яния погоды и других физических изменений в среде распространения, погрешностей приемной аппаратуры и вычисления МЛА. Хорошая точность каждого из входящих в систему РНУ еще не гарантирует высокой точности определения МЛА, так как последняя является функцией «геометрии систе­мы», т. е. взаимного расположения ЛА относительно РНТ системы. В об­щем случае точность РНС может быть найдена только из анализа точностного поля системы (рис. 1. 9), которое предс­тавляет собой распределение погреш­ностей по тракту определения МЛА.

Основные источники составляющих погрешности σ_ΜΠ определения МЛА: σ_ПС — внутренние дестабилизирующие факторы, действующие на передающую станцию ПС, излучающую навигационный сигнал, σ_ср — внешние факторы, искажающие информативный параметр сигнала в среде распространения СР или при отражении сигнала, σ_ипс – недостаточная точность и шумы измери­теля параметра сигнала ИПС, σ_ΒΗΠ – нестабильность масштабного коэффи­циента Μ и погрешности пересчета ν в значения W вычислителем нави­гационного параметра ВНП, К_ЛП – гео­метрические особенности линий поло­жения, учитываемые вычислителем линии положения ВЛП, Г – геометри­ческий фактор, сказывающийся при об­работке данных двух РНУ вычислите­лем местоположения ВМП Второсте­пенные погрешности (например, вычис­лительного устройства ВУ) на рис 1 9 не показаны Обычно источники погреш­ностей действуют независимо и общая погрешность определяется геометри­ческой суммой отдельных составляю­щих

Погрешность определения ΗΠ нахо­дится из основного уравнения РНУ, которое для большинства устройств имеет вид W = Mv , где Μ – масштаб­ный коэффициент Погрешность

σ_W= ( Μ ²σ² + ν ²σ²_M)^1/2

зависит от точности измерения информативного параметра сигнала (σ_ν) и масштабного коэффи­циента M, а также от его нестабиль­ности σ_Μ.

Погрешность измерения ν — одна из основных причин снижения точности определения НП При отсутствии пог­решностей σ_пс и σ_cp нижняя граница σ_ν определяется потенциальной точ­ностью РНУ, которая соответствует оптимальной обработке сигналу испо­льзованием согласованного с сигналом фильтра или коррелятора При опти­мальной обработке сигнала, наблю­даемого на фоне аддитивного гауссовского шума n(t) с постоянной спектраль­ной плотностью n_О («белый шум»), отношение q ² энергии сигнала Э к спектральной плотности шума имеет наименьшее из возможных значение q²_min = q²_O= 2Э/No, где энергия опреде­ляется амплитудой сигнала U_m и вре­менем его наблюдения T_н, т е

Потенциальная точность характери­зуется минимальной дисперсией σ²_νπ измерения ν, составляющей

(амплитудные РНУ),

(частотные РНУ (q ₀² >>1))

(временные РНУ (q₀² >>1))

(фазовые РНУ),

где Т_э и ΔF_Э — эффективные длитель­ность и ширина спектра сигнала. Последние два параметра определяются из соотношений

где S ( f ) — амплитудный спектр сигнала U ( t )

Масштабный коэффициент Μ зависит от типа РНУ и вида инфор­мативного параметра сигнала. При М= const погрешность σ_W=M_ς. Для достижения требуемой точности определения НП при заданном (дости­жимом на данном уровне техники) значении σ_ν необходимо уменьшать Μ путем соответствующего выбора техни­ческих параметров РНУ Дополнитель­ной мерой повышения точности являет­ся стабилизация масштабного коэффи­циента, широко применяемая в РНУ Эта мера приводит к устранению или уменьшению составляющей νσ_Μ общей погрешности определения НП

Точность определения МЛА при за­данном значении σ _W зависит от геомет­рических особенностей РНУ и РНС, т е от вида НП и положения ЛА относительно РНТ системы. Эти факто­ры приводят к погрешности определения линии положения и снижению точности определения МЛА

Погрешность определения линии по­ ложения АЛП, т е кратчайшее рас­стояние между измеренной и истинной линиями положения, зависит от формы линий положения и взаимного располо­жения ЛА и РНУ. Эту погрешность

характеризуют CKП

где Тэ — коэффициент погрешности линии положения При определении МЛА на плоскости ΧΥ

,

где параметр W должен быть выражен в координатах x, у

Погрешность определения M Л A на плоскости АМЛА есть кратчайшее рас­стояние между МЛА_И и МЛАо, т е между определенным по результатам измерений и истинным МЛА (рис 1 10) Эту погрешность характери­зуют СКП

где γ — угол пересечения линий поло­жения, ρ — коэффициент корреляции, учитывающий взаимную связь погреш­ностей определения W 1 и W 2 Обычно принимают р = 0. Тогда

Величина σ_ΜΠ представляет собой ра­диус среднего квадратичного круга рассеивания Вероятность того, что результат измерения будет находить­ся внутри данного круга, составляет 0,63 0,68. Разброс вероятностей яв­ляется следствием отличия закона распределения погрешностей Δ МЛА от гауссовского При выборе в качестве меры точности величины 2σ_ΜΠ вероят­ность попадания результатов измерений в круг радиусов 2σ_ΜΠ лежит в пределах 0, 95 0, 98, т е 2σ_МП =2 drms

Погрешность определения местопо­ ложения ЛА в пространстве при не зависимости измерений по разным координатам

где γ₁ — угол между третьей поверхностью положения и линией положения на плоскости, σ_пп3 — СКП определения третьей поверхности положения.