Распределенный информационно-управляющий комплекс группы многофункциональных летательных аппаратов
Изобретение относится к средствам решения задач навигации, управления и наведения для группы многофункциональных летательных аппаратов (МЛА). В состав комплекса входят объединенные посредством каналов межбортового информационного обмена в единую информационную сеть информационно-управляющие комплексы МЛА. Каждый из них содержит радиотехнические средства навигации, обзорно-прицельные средства, системы опознавания образов естественных и искусственных полей, инерциальные датчики и системы, воздушные (аэрометрические) датчики и системы, индикационно-управляющие устройства, блок определения взаимных координат, блок средств связи и вычислительную систему. Последняя в комплексе каждого МЛА группы решает задачи ввода-вывода информации и управления информационным обменом, расчета основных информационных параметров состояния и движения МЛА, комплексной обработки информации, а также дополнительно задачи хранения и обновления знаний об окружающем пространстве группы (геофизических полях, состоянии и движении атмосферы, ориентиров и т.п.) и взаимодействующих с группой объектах, синтеза параметров состояния любого МЛА и окружающего его пространства в режимах, когда обычное определение этих параметров затруднено или невозможно. В состав вычислительной системы входят объединенные магистралью вычислительного информационного обмена вычислительно-логические блоки ввода-вывода и управления информационным обменом, формирования параметров состояния МЛА (координат, скорости, ускорений, угловой ориентации относительно инерциального пространства, Земли, атмосферы, ориентиров и взаимодействующих объектов), комплексной обработки информации, поступающей от разных измерителей, синтеза параметров состояния и окружающего пространства, расчета параметров взаимного движения МЛА группы из величин, доступных в текущий момент времени. Вся информация о состоянии группы МЛА, полученная в комплексе любого МЛА группы, передается посредством каналов межбортового информационного обмена на все МЛА группы. Изобретение обеспечивает информационное единство распределенного комплекса группы МЛА, упрощает информационную интеграцию систем отдельных МЛА, обеспечивает непрерывное уточнение знаний о состоянии группы. При этом распределенный комплекс приобретает повышенную устойчивость к снижению качества и даже временному отсутствию информации систем и комплексов отдельных МЛА группы и обеспечивает надежное решение групповых задач в различных полетных ситуациях. 1 ил.
Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к комплексам навигации, управления и наведения летательных аппаратов (ЛА).В наиболее близком аналоге, приведенном в книге [3] (Фомин А.В. Су-27. История истребителя. - М.: РА “Интервестник”, 2000 г.) на стр. 229-232, 238-242, представлен информационно-управляющий комплекс (ИУК) ЛА, включающий в себя навигационные, пилотажные, прицельные, обзорные, измерительные датчики и системы, работающие на различных физических принципах: инерциальные навигационные системы (ИНС) и датчики; радиотехнические средства навигации, включающие радиосистемы ближней (РСБН) и дальней (РСДН) навигации, доплеровские измерители скорости и сноса (ДИСС), спутниковые навигационные системы (СНС); системы опознавания образов естественных и искусственных полей (рельефа земной поверхности, магнитного поля Земли, гравитационного поля Земли, поля радиолокационного контраста и др.); воздушные (аэрометрические) датчики и системы, включающие в себя систему воздушных сигналов (СВС) и датчики углов атаки и скольжения (ДУАС); обзорно-прицельные средства локации пространства, визирования ориентиров и слежения за подвижными и неподвижными объектами (астровизирные средства, тепло-, оптико-, радиовизирные средства), а также вычислительную систему, обеспечивающую информационный обмен между датчиками и системами и расчет необходимых навигационно-пилотажных и специальных параметров состояния ЛА. Вычислительная система при этом содержит следующие блоки: блок ввода-вывода и управления информационным обменом, обеспечивающий информационный обмен между компонентами комплекса; блок формирования параметров состояния ЛА, обеспечивающий расчет основных информационных параметров состояния и движения ЛА (азимуты и дальности до ориентиров, отклонения от заданной траектории, координаты, скорости, ускорения, углы ориентации ЛА - см. [1], стр. 7); блок комплексной обработки информации, поступающей от разных измерителей. Комплекс обеспечивает обработку информации различных датчиков и систем, определение параметров движения ЛА, определение параметров относительного движения ЛА в группе, информационное взаимодействие с экипажем, управление состоянием ЛА. Информационно-управляющий комплекс группы ЛА, каждый из которых оснащен таким ИУК, представляет собой совокупность независимых ИУК отдельных ЛА, каждый из которых выполняет свою задачу в составе группы.Основным недостатком наиболее близкого аналога является то, что при отказах или отключениях систем, входящих в состав комплексов отдельных ЛА, входящих в группу, группа как единое целое становится неработоспособной.Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей ИУК и, как следствие этого, повышение эффективности работы группы многофункциональных ЛА (МЛА), снабженных ИУК.Достигается указанный результат тем, что распределенный информационно-управляющий комплекс группы многофункциональных летательных аппаратов (РИУК ГМЛА), содержит совокупность информационно-управляющих комплексов, размещенных на каждом многофункциональном летательном аппарате, входящем в группу, и взаимосоединенных между собой по принципу “каждый с каждым” по каналам межбортового обмена, причем каждый информационно-управляющий комплекс многофункционального летательного аппарата содержит взаимосоединенные входами-выходами по магистрали информационного обмена систем радиотехнические средства навигации, обзорно-прицельные средства, системы опознавания образов, инерциальные датчики и системы, воздушные датчики и системы, индикационно-управляющие устройства, блок определения взаимных координат, блок средств связи, входы-выходы которого, количеством соответствующие числу летательных аппаратов в группе, являются входами-выходами ИУК МЛА, причем один вход-выход блока средств связи подключен к магистрали информационного обмена систем, а другие связаны по каналам межбортового обмена с аналогичными входами-выходами блоков средств связи других информационно-управляющих комплексов МЛА группы, вычислительную систему, включающую взаимосоединенные по магистрали вычислительного информационного обмена блок формирования параметров состояния, блок комплексной обработки информации, блок ввода-вывода и управления информационным обменом, другой вход-выход которого является входом-выходом вычислительной системы комплекса, каждый информационно-управляющий комплекс МЛА группы дополнительно снабжен введенными в состав вычислительной системы блоком синтеза параметров информационного пространства, блоком синтеза параметров состояния, блоком аварийного синтеза параметров состояния, блоком расчета параметров взаимных движений, подключенных к магистрали вычислительного информационного обмена вычислительной системы.На чертеже представлена блок-схема распределенного информационно-управляющего комплекса группы МЛА, содержащего N информационно-управляющих комплексов отдельных МЛА (ИУК-1 - ИУК-N), объединенных в единое целое посредством каналов межбортового обмена КМБО 19, причем в состав ИУК каждого МЛА входят:1 - радиотехнические средства навигации РТСН;2 - обзорно-прицельные средства ОПС;3 - системы опознавания образов СОО;4 - инерциальные датчики и системы ИДС;5 - воздушные датчики и системы ВДС;6 - индикационно-управляющие устройства ИУУ;7 - блок определения взаимных координат ОВК;8 - блок средств связи СС;9 - магистраль информационного обмена систем МИОС;10 - вычислительная система ВС.При этом в состав ВС 10 входят следующие блоки:11 - магистраль вычислительного информационного обмена МВИО;12 - блок ввода-вывода информации и управления информационным обменом ВВУИО;13 - блок формирования параметров состояния ФПС;14 - блок комплексной обработки информации КОИ;15 - блок синтеза параметров пространства СПП;16 - блок синтеза параметров состояния СПС;17 - блок расчета параметров взаимного движения РПВД;18 - блок аварийного синтеза параметров АСП.Информационная взаимосвязь систем ИУК-n (n=1-N) осуществляется по МИОС 9 (на чертеже обозначена тонкой сплошной линией).Информационный обмен между входами-выходами вычислительно-логических блоков ВС 10 осуществляется по МВИО 11 (на чертеже обозначена тонкой сплошной линией).Информационная взаимосвязь ИУК-n (n=1-N) осуществляется по КМБО 19 (на чертеже обозначена тонкой штрих-пунктирной линией).Блоки 1-8 подключены своими входами/выходами к магистрали информационного обмена систем, к которой подключен также вход/выход ВС 10, при этом входом/выходом ВС 10 является вход/выход блока ВВУИО 12, а другой вход/выход блока ВВУИО 12 подключен к внутренней магистрали вычислительного информационного обмена МВИО 11, к которой подключены также входы/выходы блоков 13-18.Блоки 1-8 представляют собой известные датчики и системы бортового оборудования ЛА, описанные в литературе, например [1], стр. 8-16, 171-243, 316-317, 325-327, 374-385; [2], стр. 6-22; [3], стр. 229-242. В состав блока РТСН 1 входят: РСБН, измеряющая азимут радиомаяка и дальность до него, с помощью которых при известных координатах радиомаяка решается задача определения координат объекта; РСДН, измеряющая дальности до нескольких наземных радиостанций, с помощью которых при известных координатах станций решается задача определения координат объекта; ДИСС, измеряющая доплеровские сдвиги частот излучаемых радиосигналов, с помощью которых решается задача определения вектора скорости объекта; СНС, измеряющая временную задержку, фазовый сдвиг и доплеровский сдвиг частоты радиосигналов от космических спутников, с помощью которых при известных параметрах движения спутников решается задача определения времени, координат и скорости объекта; другие радиотехнические средства навигации, например радиовысотомер, радиокомпас и т.п. В состав блока ОПС 2 входят различные тепловые, оптические, радиолокационные средства визирования ориентиров (целей), измеряющие дальности до ориентиров и/или углы их визирования, с помощью которых при известных координатах ориентиров решается задача определения координат объекта, а при известных координатах объекта - задача определения координат целей. В состав блока СОО 3 входят измерители параметров различных геофизических поверхностных и пространственных полей: поля рельефа, магнитного поля, гравитационного поля, поля радиолокационного контраста и др., с помощью которых при известных закономерностях распределений этих полей в околоземном пространстве решается задача определения координат объекта, а при известных координатах объекта - задача картографирования указанных полей. В состав блока ИДС 4 входят: ИНС, решающие задачу автономного счисления скорости, координат и угловой ориентации объекта на основе измеряемых с помощью акселерометров и гироскопов, входящих в ИНС, ускорений и угловых скоростей (или углов ориентации) объекта; курсовертикали, решающие задачу счисления скорости и угловой ориентации объекта на основе измерительной информации гироскопов и акселерометров; акселерометры и гироскопы, измеряющие ускорения и угловые скорости (углы ориентации) в местах их расположения. В состав блока ВДС 5 входят СВС, измеряющие статические, динамические, полные давления воздуха, с помощью которых решаются задачи определения высоты и скорости объекта относительно атмосферы; ДУАС, измеряющие направления обтекающих воздушных потоков; воздушные датчики (приемники воздушных давлений, датчики углов атаки и скольжения).Блок ИУУ 6 представляет собой совокупность бортовых индикационно-управляющих устройств объекта, описанных в литературе, например [3], стр. 229-242, в число которых входят: система управления оружием (СУО), система индикации и отображения информации, система связи, система автоматического управления (САУ), система дистанционного управления (СДУ), система единой индикации и т.п.Блок ОВК 7 обеспечивает определение взаимных координат между m-м МЛА группы и n-ми (n=1,...N, n






























Формула изобретения
Распределенный информационно-управляющий комплекс группы многофункциональных летательных аппаратов, содержащий совокупность информационно-управляющих комплексов, размещенных на каждом многофункциональном летательном аппарате, входящем в группу, и взаимосоединенных между собой по принципу “каждый с каждым” по каналам межбортового обмена, причем каждый информационно-управляющий комплекс многофункционального летательного аппарата содержит взаимосоединенные входами-выходами по магистрали информационного обмена систем радиотехнические средства навигации, обзорно-прицельные средства, системы опознавания образов, инерциальные датчики и системы, воздушные датчики и системы, индикационно-управляющие устройства, блок определения взаимных координат, блок средств связи, число входов-выходов которого соответствует числу летательных аппаратов в группе, одним входом-выходом подключенный к магистрали информационного обмена систем, а другими входами-выходами связанный по каналам межбортового обмена с аналогичными входами-выходами блоков средств связи других информационно-управляющих комплексов многофункциональных аппаратов группы, вычислительную систему, включающую взаимосоединенные по магистрали вычислительного информационного обмена блок формирования параметров состояния, блок комплексной обработки информации, блок ввода-вывода и управления информационным обменом, другой вход-выход которого является входом-выходом вычислительной системы комплекса, отличающийся тем, что каждый информационно-управляющий комплекс многофункционального летательного аппарата группы дополнительно снабжен введенными в состав вычислительной системы комплекса блоком синтеза параметров информационного пространства, блоком синтеза параметров состояния, блоком аварийного синтеза параметров, блоком расчета параметров взаимных движений, подключенными к магистрали вычислительного информационного обмена вычислительной системы.РИСУНКИ
Рисунок 1