Беспилотный летательный аппарат

Устройство относится к семейству беспилотных летательных аппаратов (БЛА), движущихся по навесной или настильной траектории и имеющих возможность оценивать свое пространственное и угловое положение в процессе полета и при совершении маневра при преодолении зон противоракетной обороны. Цель полезной модели - оптимизация управления совершением противоракетного маневра на основе информации о пространственном и угловом положении БЛА, получаемой путем обработки сигналов космических аппаратов, входящих в состав системы навигационных космических аппаратов. Новым является введение в конструкцию БЛА двух ненаправленных (слабонаправленных) антенн и модуля, обеспечивающего получение информации о пространственном и угловом положении БЛА. Модуль, обеспечивающий получение информации о пространственном и угловом положении БЛА, содержит два приемника, два решающих устройства, три блока суммирования, три блока деления, блок решения обратной геодезической задачи. Применение предлагаемого модуля в составе системы управления БЛА позволит получать информацию о прямоугольных координатах и углах, характеризующих пространственное положение БЛА, что может резко повысить потенциальные возможности применения противоракетного маневра БЛА.

Устройство относится к семейству беспилотных летательных аппаратов (БЛА), движущихся по навесной или настильной траектории и имеющих возможность оценивать свое пространственное и угловое положение в процессе полета и при совершении маневра при преодолении зон противоракетной обороны.

Известен БЛА (Патент на полезную модель №36500 от 10.03.2004 г.), содержащий корпус, четыре аэродинамические поверхности, приводы управления аэродинамическими поверхностями, электромагнитные клапаны, четыре реактивных сопла, трубопровод подвода газа с реактивными соплами, модуль, обеспечивающий получение информации о возможном моменте перехвата и угловых координатах вектора скорости движения перехватчика в момент пролета, который и выбран за прототип.

Недостатком этого БЛА является то, что он должен априорно иметь достоверную информацию о своем движении и не имеет возможности оценивать свое пространственное и угловое положение в реальном масштабе времени. Вместе с тем, наличие в системе управления прототипа информации о пространственном и угловом положении в реальном масштабе времени может резко повысить потенциальные возможности применения противоракетного маневра БЛА.

Цель полезной модели - оптимизация управления совершением противоракетного маневра на основе информации о пространственном и угловом положении БЛА, получаемой путем обработки сигналов космических аппаратов (КА), входящих в состав системы навигационных космических аппаратов (СНКА).

Сущность полезной модели состоит во введении в конструкцию БЛА двух ненаправленных (слабонаправленных) антенн А и В, разнесенных на базу d (фиг.1) и модуля, обеспечивающего получение информации о пространственном и угловом положении БЛА в процессе предстартовой подготовки и на всей траектории полета.

Алгоритм работы модуля заключается в следующем:

В качестве измеряемых радионавигационных параметров (РНП) используется время прихода радиосигнала к каждой из антенн и доплеровский сдвиг частоты. Данным РНП соответствуют дальность между КА и антеннами БЛА, а также радиальная скорость их относительного движения. В случае несинхронизиро-ванности опорных генераторов частот КА и БЛА измерение указанных параметров позволяет определить так называемую квазидальность и радиальную квазискорость (дальность, радиальную скорость и соответствующие неизвестные величины, обусловленные расхождением фаз или частот опорных генераторов).

Время прихода определяется по бортовому времени БЛА и зависит от момента излучения сигнала КА относительно шкалы времени СНКА, а также взаимного сдвига бортового времени БЛА и СНКА и задержки распространения сигналов. Измерение времени прихода сигналов с i-го КА к k-й антенне (k=A или В) эквивалентно измерению квазидальности которая может быть представлена в следующем виде

где R _KBik- квазидальность от k-й антенны до i-го КА;

с - скорость распространения радиомагнитных волн;

t_Ai- приращение задержек времени за счет влияния атмосферы (тропосферы и ионосферы);

t_kai- расхождение шкалы времени i-го КА относительно шкалы времени СНКА;

t_БЛА- расхождение шкалы времени БЛА относительно шкалы времени СНКА;

R_0ik - истинная наклонная дальность от k-й антенны до i-го КА, которая определяется их взаимным расположением в пространстве

где Х_каi, У_кai, Z _kai - координаты i-ro КА в прямоугольной системе координат;

X_k, Y_k, Z _k- координаты k-й антенны в той же системе отсчета.

Координаты Х_каi, Y_kai , Z_kai и расхождение шкалы времени i-ro KA относительно шкалы времени СНКА (А1кш) передаются с борта КА.

Из выражений (1) и (2) следует, что измеренное значение квазидальности R-KBik является функцией четырех неизвестных - Х_k, Y_k, Z _k и 1t_БЛА

Измерения квазидальности по радиосигналам четырех КА позволяют составить систему из четырех уравнений относительно указанных неизвестных и, тем самым, решить навигационно-временную задачу, в результате которой рассчитываются координаты каждой из антенн. После чего определяются координаты центра базы между антеннами, принимаемые за координаты БЛА:

где X_БЛА, Y_БЛА , Z_БЛА- координаты БЛА в прямоугольной системе координат;

Х_A,У _A, Z_A - координаты антенны А в прямоугольной системе координат;

Х_B,Y _B, Z_B - координаты антенны В в прямоугольной системе координат.

По координатам антенн А и В путем решения обратной геодезической задачи (ОГЗ) определяются углы , , , характеризующие угловое положение БЛА в пространстве (фиг.2).

В состав модуля, представленного на фиг.3, входят приемники 1, 2, с ненаправленными (слабонаправленными) антеннами, решающие устройства 3, 4, блоки суммирования 5, 6, 7, блоки деления 8, 9, 10, блок решения ОГЗ 11.

Модуль имеет входы: 1, 2 текущих значений Х_каi Y _каi 3 постоянного значения "2".

Модуль имеет выходы: 1, 2, 3 рассчитанных величин 4, 5, 6 рассчитанных величин а, Р, у.

Работа модуля осуществляется следующим образом. Каждый из приемников 1 и 2 принимает сигналы от четырех КА и формирует на своих выходах 1, 2, 3, 4 текущие значения на каждом выходе значения

соответствующего КА. Эти значения поступают на соответствующие входы 1, 2, 3, 4 решающих устройств 3, 4, которые решают систему из четырех уравнений вида (2). На выходах 1, 2, 3 решающего устройства 3 формируются вычисленные значения Х_A,Y_A, Z _A, которые поступают на входы 1, 2, 3 соответственно блока решения ОГЗ 11. На выходах 1, 2, 3 решающего устройства 4 формируются вычисленные значения Х_B,Y _B, Z_B, которые поступают на входы 4, 5, 6 соответственно блока решения ОГЗ 11. На выходах 1, 2, 3 блока решения ОГЗ 11 формируются вычисленные значения , , . С выходов 1 решающих устройств 3, 4 значения поступают на входы 1 и 2 блока суммирования 5. С выходов 2 решающих устройств 3, 4 значения и поступают на входы 1 и 2 блока суммирования 6. С выходов 3 решающих устройств 3, 4 значения поступают на входы 1 и 2 блока суммирования 7. С выходов блоков суммирования 5, 6, 7 вычисленные значения поступают на входы 1 соответствующих блоков деления 8, 9, 10, на входы 2 которых подается "2". На выходах блоков деления 8, 9, 10 формируются вычисленные значения X_БЛА, Y_БЛА, Z _БЛА.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Российское ракетное оружие 1943-1999 гг. Справочник / Под ред. Карпенко А.В..- СПб.: ПИКА Ltd, 1993. - 180 с.

Беспилотный летательный аппарат, содержащий корпус, четыре аэродинамические поверхности, приводы управления аэродинамическими поверхностями, электромагнитные клапаны, четыре реактивных сопла, трубопровод подвода газа с реактивными соплами, модуль, обеспечивающий получение информации о возможных моменте перехвата и угловых координатах вектора скорости движения перехватчика в момент пролета, отличающийся тем, что в его конструкцию дополнительно введены две ненаправленные (слабонаправленные) антенны и модуль, состоящий из двух приемников 1 и 2, на входы которых, являющиеся общими первым и вторым входами модуля, поступают сигналы от четырех космических аппаратов, содержащие координаты каждого космического аппарата Х_kai, Y_kai , Z_kai, расхождение шкалы времени каждого космического аппарата относительно шкалы времени системы навигационных космических аппаратов t_kai, приращение задержек времени за счет влияния атмосферы (тропосферы и ионосферы) t_Ai, первый, второй, третий, четвертый выходы приемника 1 соединены с первым, вторым, третьим, четвертым входами решающего устройства 3, а первый, второй, третий, четвертый выходы приемника 2 соединены с первым, вторым, третьим, четвертым входами решающего устройства 4, первые выходы решающих устройств 3 и 4 соединены с первым и вторым входами блока суммирования 5, вторые выходы соединены с первым и вторым входами блока суммирования 6, третьи выходы соединены с первым и вторым входами блока суммирования 7, выход блока суммирования 5 соединен с первым входом блока деления 8, на второй вход которого подается “2” с являющегося общим третьего входа модуля, выход блока суммирования 6 соединен с первым входом блока деления 9, на второй вход которого подается “2” с являющегося общим третьего входа модуля, выход блока суммирования 7 соединен с первым входом блока деления 10, на второй вход которого подается “2” с являющегося общим третьего входа модуля, выходы блоков деления 8, 9, 10 являются общими первым, вторым, третьим выходами модуля по рассчитанным координатам Х _БЛА, Y_БЛА, Z_БЛА , первый, второй, третий выходы решающего устройства 4 и 3 соединены с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым входами блока решения обратной геодезической задачи 11, первый, второй и третий выходы которого являются общими четвертым, пятым, шестым выходами модуля по рассчитанным угловым величинам , , .