Распределенный информационно-управляющий комплекс подвижных объектов
Изобретение относится к средствам решения задач навигации, управления и наведения подвижных нежестких объектов. По магистрали информационного обмена систем соединены входами-выходами радиотехнические средства навигации, обзорно-прицельные средства, системы опознавания образов, инерциальные датчики и системы, воздушные датчики и системы, индикационно-управляющие устройства и вычислительная система. Последняя включает в себя взаимосоединенные по магистрали вычислительного информационного обмена блок формирования параметров состояния, блок комплексной обработки информации, блок ввода-вывода и управления информационным обменом, блок приведения информации, блок синтеза параметров движения и состояния и блок расчета параметров движений и деформаций. Изобретение позволяет повысить точность работы комплекса и эффективность использования подвижных объектов. 1 ил.
Изобретение относится к комплексам навигации, управления и наведения подвижных объектов (летательных аппаратов, наземных подвижных объектов, судов и т.п.) - ПО.В наиболее близком аналоге, приведенном в книге [1] (Бабич О.А. Обработка информации в навигационных комплексах. - М.: Машиностроение, 1991 г.) на стр. 6-16, 391-507, представлен информационно-управляющий комплекс (ИУК) подвижных объектов, включающий в себя навигационные, пилотажные и специальные (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 ПО. Вычислительная система комплекса при этом содержит следующие блоки: блок ввода-вывода и управления информационным обменом, обеспечивающим информационный обмен между компонентами комплекса; блок формирования параметров состояния ПО, обеспечивающий расчет основных информационных параметров состояния и движения ПО (азимуты и дальности до ориентиров, отклонения от заданной траектории, координаты, скорости, ускорения, углы ориентации ПО - см. [1], стр. 7); блок комплексной обработки информации, поступающей от разных измерителей.Комплекс обеспечивает обработку информации различных датчиков и систем, определение параметров движения ПО в целом и его отдельных точек, информационное взаимодействие с экипажем, управление состоянием ПО. Из-за наличия инструментальных и методических погрешностей датчиков и систем, из-за воздействия естественных и искусственных помех, из-за неточности априорных знаний о геофизических полях, о движении и состоянии атмосферы, о геометрии пространства, о координатах и движении радиомаяков, ориентиров, светил, спутников и проч., - параметры движения и состояния ПО определяются с ошибками. В вычислителе комплекса реализуется (см. [1], стр. 391; [5], стр. 26-28, 80-271) метод комплексирования информации, предусматривающий проведение статистической фильтрации информации двух или нескольких систем и получение корректирующих поправок для одной из них (корректируемой). На основе скорректированной информации осуществляется расчет параметров состояния и движения ПО (азимуты и дальности до ориентиров, отклонения от заданной траектории, координаты, скорости, ускорения, углы ориентации ПО - см., например, литературу [1], стр. 171-301).Недостатками наиболее близкого аналога являются неточное приведение информации к точкам ПО, в которых необходимы решения конкретных частных задач ПО и в которых могут отсутствовать измерительные датчики и системы (места установки оружия, элементы горизонтального и вертикального оперения и т.д.).Задачей изобретения является повышение точности работы комплекса и, как следствие этого, повышение эффективности использования подвижных объектов, снабженных данным комплексом.Достигается указанный результат тем, что информационно-управляющий комплекс, содержащий 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, вычислительную систему комплекса, 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, дополнительно снабжен введенными в состав вычислительной системы комплекса блоком приведения информации, блоком синтеза параметров движения и состояния точек ПО, в которых отсутствуют измерительные датчики и системы, блоком расчета параметров взаимно-относительных движений разных точек ПО.На чертеже представлена блок-схема информационно-управляющего комплекса, содержащего: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 - магистраль информационного обмена систем МИОС;15 - индикационно-управляющие устройства ИУУ;7 - вычислительную систему комплекса ВСК.При этом в состав ВСК 7 входят следующие блоки:8 - блок ввода-вывода информации и управления информационным обменом ВВУИО;9 - блок формирования параметров состояния ФПС;10 - блок комплексной обработки информации КОИ;11 - блок приведения информации ПИ;12 - блок синтеза параметров движения и состояния СПДС;13 - блок расчета параметров движений и деформаций РПДД;14 - магистраль вычислительного информационного обмена МВИО.Информационная взаимосвязь систем ИУК осуществляется по МИОС 6 (на чертеже обозначена тонкой сплошной линией).Информационный обмен между входами-выходами вычислительно-логических блоков ВСК 7 осуществляется по МВИО 14 (на чертеже обозначена тонкой сплошной линией).Блоки 1-5, блок 15 подключены своими входами/выходами к магистрали информационного обмена систем, к которой подключены также вход/выход ВСК 7, при этом входом/выходом ВСК 7 являются вход/выход блока ВВУИО 8, а другой вход/выход блока ВВУИО 8 подключен к внутренней магистрали вычислительного информационного обмена МВИО 14, к которой подключены также входы/выходы блоков 9-13.Блоки 1-5 представляют собой известные датчики и системы бортового оборудования ПО, описанные в литературе, например [1], стр. 8-16, 171-243, 316-317, 325-327, 374-385; [5], стр. 6-22; [6], 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; распределенные по объекту 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; распределенные по объекту воздушные датчики (приемники воздушных давлений, датчики углов атаки и скольжения). Входящие в состав блоков ИДС 4 и ВДС 5 распределенные по объекту акселерометрические, гироскопические, воздушные датчики измеряют величины Jni (n=ИДС, ВДС) в i-ых точках.Блок ИУУ 15 представляет собой совокупность бортовых индикационно-управляющих устройств объекта, описанных в литературе, например [6], стр. 229-242, в число которых входят, например, система управления оружием (СУО), средства индикации и отображения информации, система связи, система автоматического управления (САУ), система дистанционного управления (СДУ), пульт управления.Блоки МИОС 6 и МВИО 14 представляют собой известные (описанные, например, в книге [7], стр. 21-24, 394-406) линии связи и информационного обмена, например, по последовательному коду, по параллельному коду, мультиплексные и др.Блок ВВУИО 8 представляет собой известное устройство (описанное, например, в книге [7], стр. 16-24, 386-406, 436-440) сопряжения вычислителя с линиями связи, осуществляющее прием, контроль и выдачу информации.Блоки ФПС 9, КОИ 10, ПИ 11, СПДС 12, РПДД 13 выполнены, например, в виде однопроцессорных вычислителей ([7], стр. 31).Блок ФПС 9 обеспечивает расчет параметров состояния ПО, включающих в себя координаты, параметры движения и ориентации ПО в целом и отдельных его точек относительно базовой системы отсчета, атмосферы, земной поверхности, ориентиров и т.п., на основе решения уравнений, связывающих эти параметры с измеряемыми величинами, поступающими в магистраль МВИО 14 (см., например, книгу [1], стр. 7-8, 117-158, 171-283).Блок КОИ 10 обеспечивает комплексную обработку информации систем путем формирования и учета оценок погрешностей параметров состояния (см., например, книгу [1], стр. 40-81, 391-507).Дополнительно введенный блок ПИ 11 обеспечивает приведение сопоставляемой информации разных измерителей (РТСН, ОПС, СОО, ИДС, ВДС) к общей системе отсчета.Дополнительно введенный блок СПДС 12 обеспечивает синтез параметров движения и состояния точек ПО, в которых отсутствуют измерительные датчики и системы.Дополнительно введенный блок РПДД 13 обеспечивает расчет параметров взаимно-относительных движений точек ПО и деформаций ПО.ИУК работает следующим образом.Измеряемая информация о параметрах движения МЛА Jn (n=ИДС, ВДС, РТСН, ОПС, СОО) из блоков 1-5 поступает через магистраль МИОС 6, блок ВВУИО 8 в магистраль МВИО 14. Из магистрали МВИО 14 эта информация поступает на вход блоков ФПС 9 и КОИ 10.В блоке ФПС 9 производится обработка информации различных датчиков и систем в соответствии с общим уравнением (см., например [1], стр. 171-178, 189-195, 216-224, 225-229, 236-240, 316-327, 374-385):

































Формула изобретения
Распределенный информационно-управляющий комплекс подвижных объектов, содержащий 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, вычислительную систему комплекса, 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 он дополнительно снабжен включенными в состав вычислительной системы комплекса блоком приведения информации, блоком синтеза параметров движения и состояния, блоком расчета параметров движений и деформаций, соединенных между собой и с блоком формирования параметров состояния, с блоком комплексной обработки информации, с блоком ввода-вывода и управления информационным обменом вычислительной системы по магистрали вычислительного информационного обмена.РИСУНКИ
Рисунок 1