Запропоновано як альтернативу алгоритм сумісної обробки навігаційної інформації, яка надходить з цих систем на базі методу максимальної правдоподібності. Побудуємо алгоритм оцінки виміру координат наземного рухомого об'єкту в припущенні, що величини, які виміряні, містять випадкову складову похибки, а систематична складова максимально знята. Аналіз фізичної суті роботи вимірювачів навігаційної інформації дозволяє припустити, що їх похибки розподілені за нормальнім законом з нульовим початковим моментом першого порядку та з центральними моментами другого порядку Ход, Уод, Хр, Ур відповідно. Ймовірність попадання виміряного значення даної координати до елементарного інтервалу dx в околі "х" є

(3.16)

Ймовірність того, що оцінки координат будуть співпадати з вимірами, визначається співвідношеннями

Ймовірність того, що оцінка координати близька до величини, що виміряна, характеризується взаємною ймовірністю. Джерела навігаційної інформації мають різну фізичну природу, тобто їх помилки статистично не залежні, тому можна записати

Показано, що найкращими оцінками будуть:

, (3.19)

Найдені співвідношення (3.14) дозволяють знайти оцінку максимальної правдоподібності, яку отримано за спостереженнями від двох джерел навігаційної інформації, випадкова складова похибки яких згладжена. Математичне моделювання показало, що алгоритм досить добре фільтрує випадкові складові похибок, забезпечує визначення неперервної навігаційної інформації. Проміжок процесорного часу, що потрібен на обчислення, складає величину порядку 50мс при потужності процесора в 106 коротких операцій в секунду.

Запропоновано розповсюдження даного алгоритму на випадок M джерел навігаційної інформації. Нехай хі ( і - 1, 2, …, M) - значення координати х, яке надходить з і-го джерела навігаційної інформації, а 2Хі (і - 1, 2, …, M) їх відповідні дисперсії. Тоді після відповідних перетворень одержимо

Четвертий розділ присвячений дослідженням способів вдосконалення навігаційного комплексу системи управління цілевказуванням.

Досліджено тактико-технічні вимоги до датчикової апаратури навігаційного комплексу системи цілевказування та її склад. Датчикова апаратура навігаційного комплексу системи управління цілевказуванням повинна виробляти інформацію, що необхідна для вирішення задач, які докладно розглядалися у першому розділі. Показано, що навігаційний комплекс наземного рухомого об'єкту повинен складатися з апаратури користувача радіонавігаційних систем та автономної системи навігації. Він є основною складовою частиною системи управління цілевказуванням підрозділу бойових машин. Він повинен бути уніфікованим, для того щоб зменшити матеріальні витрати на його розробку та виробництво. В склад автономної системи навігації повинні входити датчики, які здійснюють: початкову топоприв'язку об'єкта-користувача уніфікованого навігаційного комплексу або інструментальне місцезнаходження об'єктів на місцевості (автоматичний гірокомпас), лазерний тахеометр), визначення інформації про поточні значення дирекційного кута, а також кутів крену та тангажу наземного рухомого об'єкту, визначення швидкості наземного рухомого об'єкту або приросту шляху, що ним пройдено. В теперішній час розробники навігаційної апаратури відходять від створення окремих гірокомпасів та гірокрено вказівників. Останнім часом намітилася тенденція поєднання гірокомпасів і гірокурсовказівників в одному приладі. В склад уніфікованого навігаційного комплексу повинен входити дворежимний прилад, який здійснює визначення початкового значення астрономічного азимуту об'єкту користувача 0, а в русі визначати значення поточного дирекційного кута.

В даний час в Україні немає ні у серійному виробництві, ні у завершених серійних зразках автономного гірокомпасу, який придатний для використання у якості стандартного елементу уніфікованого навігаційного комплексу. Однак, в державі є усі передумові для розробки та подальшого виробництва приладів такого типу. Роботи академіка В.М. Кошлякова, проф. М.І. Захаріна, А.С. Довгополого, Б.Б. Самотокіна, М.А. Павловського, Г.Ф Бублика, О.В. Збруцького дають теоретичні основи створення чутливих елементів й систем на їх основі. Конструкторські та виробничі можливості ЦКБ "Арсенал", ЦКБ заводу ім. Петровського мають усі умови для розробки та подальшого виробництва двох режимного автоматичного гірокомпаса, який буде мати необхідні точностні характеристики, витримувати умови експлуатації на об'єктах бронетанкової техніки, забезпечувати автоматичній ввід інформації в обчислювальне середовище уніфікованого навігаційного комплексу.

Як показали дослідження, що проведені в ЦКБ "Арсенал" в рамках НДР "Лето", створення трьох режимного навігаційного приладу, який містив би в собі функції гірокомпаса, гірокурсовказівника та гіровертикалі є більш перспективним. Він забезпечить три режими роботи: визначення початкового астрономічного азимуту повздовжньої осі об'єкта-носія уніфікованого навігаційного комплексу (режим компасування), визначення курсу, крену і тангажу наземного рухомого об'єкту (режим зберігання), гірокомпасування при рівномірному русі на квазі-прямолінійних дистанціях шляху (режим корекції). Інформаційний вихід автоматичного гірокомпасу повинен бути цифровим.

Лазерний тахеометр є необхідним приладом для початкового та контрольного орієнтування наземного рухомого об'єкту. В Сухопутних військах використовуються лазерні тахеометри, які мають об'єми 30 - 40 л і забезпечують визначення дальності з СКП 10 м, кутів з СКП 2-3 кутових хвилини. Головку лазерного тахеометра можна сумістити з датчиками кута, що складає лінія візування з дирекційною віссю об'єкта користувача. Це дозволить визначати кути візування та піднесення об'єктів, по яким виконуються виміри. Інформаційний вихід лазерного тахеометра повинен бути цифровим і містити в кадрі інформації коди дальності, кутів візування та піднесення на момент виміру. Лазерний тахеометр повинен забезпечувати можливість послідовних вимірив не пізніше 1-2 с.

Проаналізовано тип и склад датчиків шляху-швидкості. Датчики шляху-швидкості є носіями інформації про просторові переміщення обєкту. На борту наземного рухомого об'єкту необхідно одночасно мати датчики шляху-швидкості двох типів - механічні, вони є більш точними при малих швидкостях, і допплерівські, які є точними при великих, і втрачають точність при малих швидкостях. Показано, що перевагу в механічних датчиках слід віддати таким, що базуються на вимірах кута повороту (редуктосин) і на диференціальному трансформаторі. Вихід датчика шляху-швидкості повинен бути цифровим.

Рекомендовано модульний принцип як основу побудови уніфікованого навігаційного комплексу та системи цілевказування. Модулі повинні бути стандартизовані за функціями і за конструкцією на всіх рівнях ієрархії. Мається на увазі, що модулі більш високих рівнів ієрархії складаються з модулів більш низьких рівнів. Це дозволить значно скоротити строки розробки уніфікованого навігаційного комплексу та системи цілевказування, вартість проектування та виготовлення виробів об'єм запасних частин і приладів та контрольно-вимірювальної апаратури, кількість персоналу, що обслуговує. Значно скоротиться модернізація уніфікованого навігаційного комплексу та системи цілевказування та нарощування їх можливостей.

Проаналізовано та обрано тип інтерфейсу, який рекомендовано для застосування в уніфікованому навігаційному комплексі та системи цілевказування. Створення модульної структури в значній мірі залежить від вибору інтерфейсів, що призначені для обєднання цих модулів в єдину системну конфігурацію на всіх рівнях розукрупнення. Таких інтерфейсів в уніфікованого навігаційного комплексу та системи цілевказування може бути декілька: внутрішньо-блочний, міжблочний та міжсистемний.

Доцільність єдиного для уніфікованого навігаційного комплексу та системи цілевказування у цілому внутрішньо-блочного інтерфейсу є в наступних перевагах: єдині схемотехнічні та конструкторські вирішення інформаційних зв'язків, єдині підходи до організації автоматизованого контролю функціональних вузлів та комірок, автоматичне тестування та виявлення похибок монтажу та різних видів несправностей.

В якості міжблочного інтерфейсу може бути використаній RS -232. Його неоспорена перевага у тому, що він є вбудованим для ІВМ РС, які скрізь використовуються при відлагодженні та настроюванні апаратури. По завадозахищеності, надійності при експлуатації в бойових умовах він уступає магістральному послідовному інтерфейсу ГОСТ 26765.52 - 87. Він є найбільш швидкодіючим, стандартизованим каналом. Надійний захист від завад в каналі забезпечується використанням біполярного фазово-модульованого коду. Вказаний інтерфейс найбільш повно враховує вимоги модульного принципу. На одну магістральну шину можна підключити до 32 абонентів, а велика довжина лінії передачі інформації (до 100 м) дозволяє оптимально рознести блоки уніфікованого навігаційного комплексу та системи управління цілевказуванням на наземного рухомого об'єкту в найбільш зручних місцях. Вказаний інтерфейс з успіхом може бути використаний і в якості між системного.

Визначено мінімально-достатній склад уніфікованого навігаційного комплексу та системи цілевказування. При прийнятої концепції побудови структурної схеми уніфікованого навігаційного комплексу в його склад входять: автоматичний гірокомпас, лазерний тахеометр, гірокурсовказівник, механічний датчик швидкості(правий та лівий), доплеровський датчик швидкості(правий та лівий), апаратура користувача СРНС, блок обчислювача, пристрій спряження, пульт з органами управління та відображення інформації, блок вторинного джерела живлення. Показано, що датчики, які входять в уніфікований навігаційний комплекс та систему цілевказування повинні розроблятися інтелектуальними з стандартизованим виходом на між блочний інтерфейс.

Запропоновано, виходячи з обраної структури апаратних засобів та досвіду розробки наступну ієрархічну структуру програмного забезпечення: операційна система, технологічні програмні засоби, тестове програмне забезпечення, функціональне програмне забезпечення. Операційна система усієї системи декомпозується на дві компоненти - розподілену операційну систему та локальну. Розподілена забезпечує сумісну роботу програмного забезпечення всіх блоків системи. Локальна забезпечує управління ресурсами БЕОМ та вирішенням задач в режимі реального часу. Технологічне програмне забезпечення полегшує створення та відлагодження програмного забезпечення. В якості інструментальної ЕОМ може бути використана ІВМ РС. Найкращим язиком програмування для розробки програмного забезпечення є МАКРО АССЕМБЛЕР, тому що він дає найбільш щільний та швидкий код. Для програм, виконання яких не критично у часі можуть бути використані язики високого рівня. Тестове програмного забезпечення здійснює перевірку працездатності системи та робить діагностику несправностей з точністю до модуля. До функціонального програмного забезпечення відносяться програми, які дозволяють рішати функціональні задачі, що забезпечують цільову функцію системи.

П'ятий розділ містить експериментальні дослідження, які дозволили проаналізувати властивості уніфікованого навігаційного комплексу й системи цілевказування та їх компонентів і наведені технічні пропозиції по їх реалізації.

Підтверджено полігонним експериментом теоретичні результати дисертації про основний вклад похибок визначення місцеположення об'єкту в формування похибки зовнішнього цілевказування.

Математичним моделюванням підтверджено, що врахування проковзування гусениць при визначенні шляхової швидкості центра мас танка та використання її горизонтальної проекції при розрахунку координат дозволяє зменшити на середньо-пересіченої місцевості до 3.8 %

Комплексна обробка інформації, що надходить з курсової та шляхової систем, яка містить правий та лівий датчики швидкості, дозволяє зменшити вплив власного дрейфу осі гірокурсовказівника на точність визначення місцеположення.

Компенсація частини складової помилки СРНС в псевдо диференційному режимі дозволяє досягнути точності визначення місцеположення 35-40 м.

Наявність двох потоків навігаційної інформації від СРНС та автономної навігаційної системи, систематична складова похибок яких максимально знята, дозволила побудувати комплексну навігаційну систему.

Комплексна система навігації, яка побудована на базі фільтра Калмана дозволяє досягнути точності визначення місцеположення 20-30 м.

При цьому затрати пам'яті - 3К двубайтних слів і часу процесора потужністю 106 операцій типу регістр-регістр в секунду тільки на навігаційну задачу 900 мс.

Комплексна система навігації, яка побудована на базі метода максимальної правдоподібності(може складатися з будь-якої кількості джерел вхідної інформації) забезпечує похибки не гірше 25-35 м при вимогах по об'єму пам'яті та часу процесора на порядок меншими. Прийнято рішення щодо застосування комплексної системи навігації, яка побудована на базі метода максимальної правдоподібності в уніфікованому навігаційному комплексі.

Підтверджений теоретичний висновок про те, що похибки визначення місцеположення домінуючим чином впливають на точність зовнішнього цілевказування координатним способом в танковому підрозділі.

Підтверджено, що апаратура користувача СРНС забезпечує високу точність визначення місцеположення, але вимагає для цього доброї оглядовості сузір'їв навігаційних супутників, що не завжди можливо в бойових умовах.

Експерименти по визначенню часових витрат на вирішення задач системою управління цілевказуванням підтверджують технічну можливість та оперативність їх вирішення.

Запропонована система навігації підвищеної точності (Рис. 7.), яка складається з гірокомпасу (ГК), гірокурсовказівника (ГКВ), тактового генератору (ТГ), двох датчиків швидкості механічних правого і лівого, двох датчиків швидкості допплерівських правого і лівого (ДДСп,л), двох перетворювачів фаза-код (ПФк), двох перетворювачів частота-код (ПЧк), датчика тангажу (ДТГ) та обчислювача. В системі реалізована комплексна обробка інформації, що надходить з кутової та шляхової систем, здійснюється врахування власного дрейфу гірокурсопоказчика та горизонтального прокладання шляху.

Запропонований уніфікований навігаційний комплекс (Рис. 8.), якій складається з системи навігації підвищеної точності, апаратури користувача (АК) СРНС, лазерного тахеометра (ЛТХ), обчислювача, органів управління, системи відображення інформації, обчислювача, у якому на базі метода максимальної правдоподібності здійснюється комплексована обробка навігаційної інформації, що надходить з системи навігації підвищеної точності та апаратури користувача СРНС. Уніфікований навігаційний комплекс дає можливість отримувати неперервну навігаційну інформацію з точністю, яка задовольняє вимогам задачі зовнішнього цілевказування.

Запропонована система управління цілевказуванням (Рис. 9.), яка складається з уніфікованого навігаційного комплексу, пульта управління, комутатора, радіостанції, обчислювача, в якому здійснюється обчислення усіх задач, системи візуалізації. Системи управління цілевказуванням дозволить вирішувати задачі управління цілевказуванням підрозділу танків з використанням цифрової карти з оперативною обстановкою на фоні топографічної основи з залученням геоінформаційних технологій.

Загальні висновки

Проведені в роботі дослідження дозволяють зробити наступні висновки:

Способи цілевказування, що у Сухопутних військах в теперішній час, не забезпечують необхідної точності та швидкості його здійснення.

Координатний спосіб цілевказування дозволяє забезпечити необхідну точність (10-12 млоад) і часовий інтервал його виконання (інтервал часу до пошуку цілі 1 с).

Основними складовими похибки цілевказування є похибки визначення місцеположення наземних рухомих об'єктів, що приймають участь в рішенні задачі.

Наземна навігаційна апаратура, що існує, забезпечує необхідну точність цілевказування протягом 10-12 хвилин після початку роботи за умовами ретельної початкової підготовки.

Метод контрольного орієнтування в псевдо диференціальному режимі використання апаратури користувача супутникових радіонавігаційних систем дозволяє досягнути точності 10-15 м. Але навігаційна інформація є дискретною і в зонах затінення може мати місце втрата навігаційних визначень, або значне зниження точності.

Комплексована обробка навігаційної інформації з використанням методу максимальної правдоподібності, при умовах зняття систематичної складової похибки у вхідних інформаційних потоках, забезпечує точність визначення місцеположення наземних рухомих об'єктів в межах 25-35 м та потребує 0.2 К слів пам'яті і 100 мс процесорного часу при продуктивності процесора 106 коротких операцій в секунду протягом 5 годин руху наземного рухомого об'єкту. При цьому навігаційна інформація є неперервною.

Аналіз результатів експериментів показав задовільну роботу навігаційного алгоритму, що здійснює комплексовану обробку навігаційної інформації, що надходить від апаратури користувача радіонавігаційних систем та одометричної навігаційної системи, на базі методу максимальної правдоподібності.

Запропонований та реалізований наступний склад системи підвищеної точності для наземного рухомого об'єкту в складі: гірокомпас, комутатор, гірокурсовказівник, тактовий генератор, два механічних датчика шляху-швидкості, два допплерівських датчика шляху-швидкості, два перетворювача частота-код, датчик нахилу, два перетворювача фаза-код, арифметичний пристрій та обчислювач.

Показана достатність структури уніфікованого навігаційного комплексу для забезпечення гарантованої точності для наземних рухомих об'єктів з похибкою в межах 25-35 м в наступному складі: апаратур користувача радіонавігаційних систем, навігаційна системи підвищеної точності, пристрій спряження та обчислювач. Для обчислення координат доцільно використовувати алгоритм комплексованої обробки навігаційної інформації на базі методу максимальної правдоподібності.

Система управління цілевказуванням підрозділу наземних бойових машин на базі навігаційної інформації, що забезпечує точності зовнішнього цілевказування не гірше 10-12 млрад, гарантовано реалізується наступними підсистемами: лазерний тахеометр (віддалемір та вимірювач кутів візування та піднесення цілі), уніфікований навігаційний комплекс, комутатор, радіостанція, обчислювач, пристрій спряження

Запропонована система з відображенням бойової обстановки на фоні топографічної (електронної) карти з використанням геоінформаційних технологій може бути основою створення автоматизованої системи управління бойовими машинами підрозділів тактичної ланки.

Результати роботи реалізовані Львівським науково-дослідним радіотехнічним інститутом, Конструкторським Бюро "Південне" та Харківським конструкторським бюро машинобудування ім. О.О. Морозова в розробках апаратури спеціального призначення, що підтверджується відповідними актами.

Основні положення та наукові результати дисертації опубліковані в наступних роботах:

1. Корольов В.М. Забезпечення навігаційною інформацією наземних рухомих об'єктів - важливе державне завдання // Наука і оборона. - 1998 - № 4 - С. 59-60.

2. Корольов В.М. Оцінка впливу обчислення кута нахилу на точність визначення координат наземного рухомого об'єкта (НРО) // Геодезія, картографія і аерофотознімання. - 1999 - № 59 - С. 15-17.

3. Корольов В.М. Волчко П.І., Іванов В.І, Макаревич В.Д., Мірошниченко Ю.В. Вимоги до характеристик навігаційної інформації і систем навігації наземних рухомих об'єктів в сучасному штатному процесі // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. - 2000 - № 5 - С. 280-283.

4. Корольов В.М. Обґрунтування точністних вимог до визначення орієнтовних напрямків (ОН) координатним способом для наземних рухомих об'єктів (НРО) // Геодезія, картографія і аерофотознімання. - 2000 - № 60 - С. 49-54.

5. Корольов В.М. Варіант фільтра Калмана для отримання оцінок компонент фазового вектора динамічної системи // Геодезія, картографія і аерофотознімання. - 2001 - № 61 - С. 70-72.

6. Корольов В.М. Алгоритм комплексованої обробки навігаційної інформації, яка поступає від одометричної та радіотехнічних навігаційних систем на базі методу максимальної правдоподібності // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. - 2001 - № 6 - С. 79-82.

7. Корольов В.М. Система навігації наземних рухомих об'єктів - джерело наповнення баз даних геоінформаційних систем інформацією про місцеположення власних військ // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. - 2002 - № 7 - С. 171-174.

8. Корольов В.М., Волчко П.І., Жигулін В.М., Ліпський В.Т. Аналітичний огляд існуючих і перспективних систем навігації наземних рухомих об'єктів // Інженерна геодезія. - 2002 - № 46 - С. 79-96.

9. Корольов В.М., Волчко П.І., Жидков В.Ю., Іванов В.І, Макаревич В.Д., Приходько А.В. Технічні вимоги до навігаційної інформації та сучасних систем навігації наземних рухомих об'єктів // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. - 2003 - № 8 - С. 218-221.

10. Корольов В.М., Клепфер Є.І., Антонюк В.П., Воронов С.О., Іванов В.І., Макаревич В.Д., Савчук С.Г., Тревого І.С. Можливості визначення відносного місцеположення з міліметровою точністю // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. - 2004 - № 9 - С. 384-390.

11. Корольов В.М., Іванов В.І. Підвищення точності визначення координат наземного рухомого об'єкта (НРО) шляхом сумісної обробки інформації, що надходить із датчиків курсу та швидкості // Геодезія, картографія і аерофотознімання. - 2004 - № 65 - С. 39-43.

12. Корольов В.М., Волчко П.І., Жидков В.Ю., Макаревич В.Д. ГІС-технології в інформаційно-керуючих системах підрозділів сухопутних військ // Вісник геодезії та картографії. - 2004 - №3 - С. 67-71.

13. Корольов В.М., Макаревич В.Д. Оцінка точності вирішення першої навігаційної задачі // Вісник геодезії та картографії. - 2004 - №4 - С. 7-9.

14. Корольов В.М., Клепфер Є.І., Антонюк В.П., Воронов С.О., Іванов В.І., Макаревич В.Д. Савчук С.Г., Тревого І.С. Питання точності визначення відносного місцеположення на основі GPS - технології // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. - 2005, - № 10 - С. 80-87.

15. Корольов В.М., Іванов В.І., Мірошниченко Ю.В., Оліярнік Б.О. Оцінка впливу власного дрейфу гіроскопа на точність визначення координат наземного рухомого об'єкта // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. - 2005, ІІ випуск - № 11 - С. 22-25.

16. Корольов В.М. До питання комплексування автономної системи навігації із супутниковою радіонавігаційною системою в інтересах навігації наземного рухомого об'єкта // Вісник геодезії та картографії. - 2005 - №1 - С. 8-13.

17. Корольов В.М. Оцінка точності розв'язання другої навігаційної задач // Наукові вісті НТУУ "КПІ". - 2005. - №3. - С. 115-117.

18. Корольов В.М. Алгоритм сумісної обробки навігаційної інформації у системі навігації наземного рухомого об'єкта // Геодезія, картографія і аерофотознімання. - 2005 - № 66 - С. 104-108.

19. Корольов В.М. Оцінка впливу похибок встановлення місцезнаходження спеціального наземного рухомого об'єкта на похибку визначення напрямку на рухомий орієнтир // Вісник геодезії та картографії. - 2005 - №2 - С. 17-19.

20. Корольов В.М. Оцінка точності розв'язання третьої навігаційної задачі // Наукові вісті НТУУ "КПІ". - 2005. - №4. - С. 115-117.

21. Пат. 73903 UA МКИ 7 G01S13/02, G01S5/02 Спосіб метрологічного контролю приймально-вимірювального наземного комплексу супутникових систем та пристрій для його здійснення / Корольов В.М., Клепфер Є.І., Антонюк В.П., Воронов С.О., Іванов В.І., Макаревич В.Д., Праць Б.І., Савчук С.Г., Тревого І.С. (UA) - № а200501677; Заявл. 23.02.2005; Опубл. 15.09.2005; Бюл. №9, 2005 р.

22. Корольов В.М. Волчко П.І., Іванов В.І, Приходько А.В. Проблеми розробки систем навігації і топоприв'язки (СН і ТП) наземних рухомих об'єктів // Збірка науково-методичних праць. - ВІ при НУ "Львівська політехніка" - 1997. - Вип. ІІІ - С. 102-106.

23. Корольов В.М. Волчко П.І, Іванов В.І, Обуханич Р.В. Система визначення орієнтирних напрямків на базі навігаційної інформації // Збірка науково-методичних праць. - ВІ при НУ "Львівська політехніка" - 1998. - Вып. ІV - С. 14-20.

24. Корольов В.М. Волчко П.І., Іванов В.І, Оліярнік Б.О. Навігаційне забезпечення Сухопутних військ як елемент одного з видів бойового забезпечення // Науково-технічний збірник. - ВІ при НУ "Львівська політехніка" - 2000. - Вып. І - С. 33-38.

25. Корольов В.М., Волчко П.І., Бутилін О.С., Гріб Ю.О., Іванов В.І., Обуханич Р.В., Приходько А.В. Система визначення орієнтирних напрямків на базі навігаційної інформації // Тези доповідей ІІ-ої Міжнар. конф. "Гіротехнології, навігація та управління рухом". - Київ:НТУУ "Київський політехнічний інститут". - 1997р. - С. 31-32.

26. Корольов В.М., Волчко П.І., Іванов В.І, Оліярнік Б.О., Макаревич В.Д., Федорчук В.І. Система управління машинами підрозділу на базі навігаційної системи "ТИУС-Н" // Зб. наук. доп. V-ого Міжнародного науково-технічного сімпозіума "Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища - GPS i GIS - технології", Алушта, 2000р. - С. 80-83.

27. Корольов В.М. Волчко П.І., Жигулін В.М., Іванов В.І, Макаревич В.Д., Федорчук В.І.. Аналітичний огляд існуючих і перспективних систем навігації наземних рухомих об'єктів // Зб. наук. доп. VІ-ого Міжнародного науково-технічного сімпозіума "Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища - GPS i GIS - технології", Алушта, 2001р. - С. 40-51.

28. Корольов В.М. Система управління взаємодією танкового підрозділу на базі "ТИУС-Н" // Зб. наук. доп. ІІІ-ої Міжнар. конф. "Гіротехнології, навігація, управління рухом та конструювання рухомих об'єктів". - Київ:НТУУ "Київський політехнічний інститут". - 2001р. - С. 193-197.

29. Корольов В.М., Боклан А.О., Іванов В.І., Волчко П.І.,. Жидков В.Ю., Макаревіч В.Д. Місце геоінформаційних технологій на базі навігаційної інформації в системах управління взаємодією у підрозділах сухопутних військ // Зб. наук. доп. ІІІ-ої Міжнар. конф. "Гіротехнології, навігація, управління рухом та конструювання рухомих об'єктів". - Київ: НТУУ "Київський політехнічний інститут" - 2001. - С. 187-192.

30. Корольов В.М., Іванов В.І., Волчко П.І., Жігулін В.М., Жидков В.Ю., Ліпський В.Т., Макаревіч В.Д.. Технічні вимоги до сучасних систем навігації для наземних рухомих об'єктів // Зб. наук. доп. VІІ-ого Міжнародного науково-технічного сімпозіума "Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища - GPS i GIS - технології", Алушта, 2002р. - С. 98-103.

31. Корольов В.М., Волчко П.І., Жігулін В.М., Іванов В.І., Макаревіч В.Д. Вимоги до сучасної системи навігації для наземного рухомого об'єкта // Тези доповідей на науково-технічної конференції "ПРИЛАДОБУДУВАННЯ 2002: підсумки і перспективи ", - Київ, 2002 р. - С. 30.

32. Корольов В.М., Клепфер Є.І., Антонюк В.П., Воронов С.О., Іванов В.І, Оліярнік Б.О., Макаревич В.Д., Савчук С.Г., Тревого І.С. Розробка методики визначення відносного місцеположення з міліметровою точністю з використанням GPS-технології // Зб. наук. доп. VIII-ого Міжнародного науково-технічного сімпозіума "Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища - GPS i GIS - технології", - Алушта, 2003р. - С. 5-7.

33. Корольов В., Макаревич В., Літвіненко Н., Воловик О. Можливі шляхи підвищення ефективності застосування електронних і цифрових карт в підрозділах тактичної ланки // Зб. наук. доп. VIII-ого Міжнародного науково-технічного сімпозіума "Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища - GPS i GIS - технології", - Алушта, 2003р. - С. 132-134.

34. Корольов В.М. Шляхи підвищення точності систем навігації наземних рухомих об'єктів // Зб. наук. доп. V-ої Міжнар. конф. "Гіротехнології, навігація, управління рухом". - Київ: НТУУ "Київський політехнічний інститут" - 2005. - С. 124-129.

35. Корольов В.М.. Оцінка точності визначення напрямку на рухомий орієнтир // Зб. наук. доп. X-ого Міжнародного науково-технічного симпозіуму "Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища - GPS i GIS - технології", - Алушта, 2005р. - С. 217-221.

Анотація

Корольов Володимир Миколайович. Розробка та підвищення точності навігаційних комплексів системи зовнішнього цілевказування наземних рухомих об'єктів. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.11.03 - Гіроскопи і навігаційні системи. - Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", Львівський науково-дослідний радіотехнічний інститут, Київ, 2006.

Дисертація присвячена розробці структури навігаційного комплексу для об'єктів, який би дозволив вирішувати задачі управління зовнішнім цілевказуванням підрозділу. Задача зовнішнього цілевказування є самої жорсткою по вимогах до точності навігаційної інформації.

Досвід сучасних локальних конфліктів переконує в тім, що одиночний танк - легко уразлива ціль. Існуючі способи зовнішнього цілевказування не дозволяють забезпечити організацію вогню по одній цілі декількох танків у прийнятний час і з необхідною точністю. Координатний спосіб цілевказування, заснований на наявності інформації про координати цілі і танки, що приймають участь в рішенні задачі цілевказування, дозволяє вирішити цю задачу. Вимоги по точності визначення напрямку на ціль з підлеглого танка - 10 - 12 п.к. Похибка визначення цього кута залежить від багатьох складових, але переважає серед них похибка визначення місцеположення машин, що приймають участь у рішенні задачі. Знайдено вираз, що дає аналітичну залежність похибки визначення кута на ціль, як функції похибки визначення місцеположення танка. Показано, що для забезпечення необхідної точності цілевказування необхідна точність визначення місцеположення в межах 25-40 м.

Управління військами повинне бути твердим, гнучким, безупинним та схованим. Для забезпечення цих вимог необхідна точна і безупинна навігаційна інформація. Автономні системи навігації володіють великою миттєвою точністю, що забезпечує безперервність, але нагромадження систематичної складової власного відходу гіроскопа не дозволяє розглядати їх як основні. Не знімає питання і використання апаратури користувача радіонавігаційних систем. Навігаційна інформація, що надходить з радіонавігаційних систем по суті своєї дискретна. Крім того можливості затінень, поганого геометричного фактора, селективності доступу можуть привести до огрубіння навігаційної інформації, а те і просто до її відсутності. Комплексування автономних і радіотехнічних систем вирішує поставлену задачу. Оскільки фільтрація знімає тільки випадкову складову, пропонується ряд заходів для компенсації систематичної складової в інформаційних потоках, що надходять з автономної і радіонавігаційної систем. Розроблено алгоритм комплексування автономних і радіотехнічних систем на базі методу максимальної правдоподібності, проведений порівняльний аналіз з фільтрацією по Калману. Перший володіє поруч переваг: простий у реалізації, вимагає малого процесорного часу і розмірів пам'яті, у силу чого йому віддана перевага. Результати математичного, напівнатурного моделювання, а також натурні іспити апаратури підтвердили правильність теоретичних висновків і прийнятих науково-технічних рішень.

Пророблено ідеологію структури програмного й апаратного компонентів системи. Запропоновано структуру системи навігації підвищеної точності для наземних рухомих об'єктів, уніфікованого наземного навігаційного комплексу, системи управління зовнішнім цілевказуванням підрозділу об'єктів бронетанкової техніки із використанням навігаційної інформації.

Результати дисертації можуть бути використані при розробці артилерійських і зенітно-ракетних комплексів, об'єктів Бронетанкової техніки, розвідувальних машин.

Ключові слова: наземний навігаційний комплекс, зовнішнє цілевказування.

Аннотация

Королев Владимир Николаевич. Разработка и повышение точности навигационных комплексов системы внешнего целеуказания наземных подвижных объектов. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.11.03 - Гироскопы и навигационные системы. - Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Львовский научно-исследовательский радиотехнический институт, Киев, 2006.

Диссертация посвящена разработке структуры навигационного комплекса для объектов Бронетанковой техники, который бы позволил решать задачи управления внешним целеуказанием подразделения. Задача внешнего целеуказания является самой жесткой по требованиям к точности навигационной информации.

Опыт современных локальных конфликтов убеждает в том, что одиночный танк - легко уязвимая цель. Существующие способы внешнего целеуказания не позволяют обеспечить организацию огня по одной цели нескольких танков в приемлемое время и с необходимой точностью. Координатный способ целеуказания, основанный на наличии информации о координатах цели, дающего и принимающего целеуказание танков, позволяет решить эту задачу. Требования по точности определения направления на цель из подчиненного танка - 10 - 12 д.у. Ошибка его определения зависит от многих составляющих, но преобладает среди них погрешность определения местоположения машин, принимающих участие в решении задачи. Найдено выражение, дающее аналитическую зависимость погрешности определения угла на цель как функции погрешности определения местоположения танка. Показано, что для обеспечения требуемой точности целеуказания необходима точность определения местоположения в пределах 25-40 м.

Управление войсками должно быть твердым, гибким, непрерывным и скрытным. Для обеспечения этих требований необходима точная и непрерывная навигационная информация. Автономные системы навигации обладают большой мгновенной точностью, что обеспечивает непрерывность, но накопление систематической составляющей собственного ухода гироскопа не позволяет рассматривать ее как основную. Не снимает вопроса и использование аппаратуры пользователя радионавигационных систем. Навигационная информация, поступающая с радионавигационных систем по сути своей дискретна. Кроме того возможности затенений, плохого геометрического фактора, селективности доступа могут привести к огрублению навигационной информации, а то и просто к ее отсутствию. Комплексирование автономных и радиотехнических систем решает поставленную задачу. Поскольку фильтрация снимает только случайную составляющую, предлагается ряд мер для компенсации систематической составляющей в информационных потоках, поступающих с автономной и радионавигационных систем. Разработан алгоритм комплексирования автономных и радиотехнических систем на базе метода максимального правдоподобия, проведен сравнительный анализ с фильтрацией по Калману. Первый обладает рядом преимуществ: прост в реализации, требует малого процессорного времени и размеров памяти, в силу чего ему отдано предпочтение. Результаты математического, полу натурного моделирования, а также натурные испытания аппаратуры подтвердили правильность теоретических выводов и принятых научно-технических решений.

Проработана идеология структуры программной и аппаратной компонент системы. Предложена структура системы навигации повышенной точности для наземных подвижных объектов, унифицированного наземного навигационного комплекса, системы внешнего целеуказания наземных подвижных объектов с использованием навигационной информации.

Результаты диссертации могут быть использованы при разработке артиллерийских и зенитно-ракетных комплексов, объектов Бронетанковой техники, разведывательных машин.

Ключевые слова: наземный навигационный комплекс, внешнее целеуказание

SUMMARY

Korolew W.N. Desingning and encreasing of accuracy of navigational complex of control system of fire and manoeuvre tank subdivision.

The Thesis for obtaining engineering degree of science doctor in speciality 05.11.03 - gyroscopes and navigation systems, NTUU "KPI", Kyiv, 2006.

There is designed structure of navigation system with increased accuracy. There is designed the operation algorithm of navigation complex using method of maximal likelihood, it allows to ensure getting.

There is designed structure of land navigation complex continuous navigation data, what ensure resolving the task of target pointing.

The carried out semi natural simulations and experimental researches of the system, proved theoretical results.

Key words: land navigational complex, control system of fire and manoeuvre of tank subdivision, external target pointing.

Размещено на Allbest.ru