Реферат на тему:

Аналітичний огляд  існуючих і перспективних систем навігації наземних
рухомих об’єктів

Обмірковуються підходи в оснащенні наземних рухомих об’єктів (НРО)
сучасними системами навігації (СН). Обговорюються вимоги до
перспективних СН та її склад. Зроблено висновки, що перспективна СН є
зкомплексована  СН із використанням геоінформаційних систем та
ГІС-технологій.

1. Застосування систем навігації  різними користувачами

В сучасних умовах для забезпечення гнучкого і безперервного управління
пересуванням, зосередженням, маневром військ, бойової і спеціальної
техніки необхідна  точна інформація про місцеположення рухомих об’єктів.
Рішенн цієї задачі забезпечується широким застосуванням на  рухомих
об’єктах засобів навігації. Для цього всі рухомі одиниці, що беруть
участь в пересуванні, повинні бути оснащені системами навігації,
здатними безперервно, надійно і точно визначати їх місцеположення на
місцевості, в різних метеоумовах, в будь-який час доби і пору року.
Найбільш повно в досягненні зазначених цілей зарекомендували себе
зкомплексовані системи навігації (ЗСН). До складу ЗСН входять елементи
автономних навігаційних систем (АНС) і радіонавігаційних систем (РНС),
як наземного (НРНС), так і космічного базування, так званих супутникових
радіонавігаційних систем (СНРС).

Спільна обробка інформації, отриманої від різних незалежних СН, дозволяє
підвищити точність визначення місцеположення окремих  наземних об’єктів,
а відповідно і ефективність управління військами.

Навігаційна інформація (НІ), отримана з СН, знаходить все більш широке
застосування як у військовій, так і в цивільних сферах діяльності.
Провідні фахівці України, країн членів НАТО і РФ розглядають навігаційне
забезпеченн як один з важливих елементів бойового забезпечення військ і
оперативного сервісного забезпечення цивільних користувачів, що
управляють рухомими об’єктами.

2. Інерціальні навігаційні системи на гіростабілізованих платформах

Інерціальні навігаційні системи (ІНС) на гіростабілізованих платформах
здатні забезпечувати точні вимірювання  навігаційних параметрів в
будь-яких умовах, не випромінюючи при цьому, ніяких  сигналів. Крім
того,  вони повністю захищені від шумів.

Однак, фахівці відмічають і недоліки ІНС. Це, передусім, досить висока
вартість, складність настройки перед початком руху, необхідність частих
зупинок на опорних пунктах з відомими координатами для проведення
корекції. Точність ІНС значною мірою залежить від плавності  ходу
рухомого об’єкта (агрегату) і від наявності опорних пунктів за маршрутом
руху. Незважаючи на це, ІНС на гіростабілізованих платформах широко
застосовуються на різних рухомих об’єктах.

Так в США з 1981 р. прийнята в експлуатацію ІНС РАDS AN/USQ-70 фірми
«Litton». За принципом дії вказана система є інерціальною і являє собою
лічильник пройденого шляху. До її складу входять гіростабілізована
платформа з двома механічними двохступеневими гіроскопами і трьома
акселерометрами; БЦОМ з клавіатурою введення координат початкового
пункту, цифровий індикатор поточних координат; джерело електроживлення.
Загальна маса ІНС складає близько 40 кг, що дозволяє встановлювати її на
легких машинах (носіях ІНС). ІНС PADS AN/USQ-70 дозволяє визначати
прямокутні координати (Х, Y), висоту (Н) місцеположенн і дирекційний кут
(a) повздовжньої осі машини (носія ІНС). Дані про місцеположенн машини
(носія ІНС) відтворюються на цифровому табло. Для передачі дирекційного
кута на інші об’єкти і визначення їх координат відносно машини з ІНС до
комплекту системи включений теодоліт та імпульсний світловіддалемір.
Початкове орієнтуванн ІНС проводиться на опорному  (контрольному) пункті
з відомими координатами за допомогою гіроскопічного пристрою
(платформи), працюючого в режимі гірокомпасу, теодоліта і
світловіддалеміра. На орієнтування витрачається 8-10 хвилин. Корекці
помилок ІНС здійснюється на короткотривалих (приблизно 20 с.) зупинках
через кожні 8-10 хв. руху. Кругова вірогідна помилка (КВП) визначення
координат об’єкта за маршрутом руху, з урахуванням корекції, не
перевищує 10 м.

Англійська фірма  «Ferranti» розробила і ввела в експлуатацію в 1985 р.
свій варіант системи PADS МК2. Це інерціальна система з безперервним
визначенням і відображенням всіх трьох координат (X, Y, Н) машини (носія
ІНС). До складу системи входять інерціальний блок на механічних
гіроскопах і акселерометрах, блоки електроживлення, індикації і
управління. КВП  визначення координат об’єкта за маршрутом руху, з
урахуванням корекції, не перевищує 5 м. Передача азимута (дирекційного
кута) і визначення координат об’єктів, що прив’язуються відносно носія
ІНС, проводиться за допомогою теодоліта і світловіддалеміра. Початкове
орієнтування і корекція системи проводятьс аналогічно  наведеній вище 
американській системі.

Ізраїльська фірма  «TAMAM» в 1988 р. ввела в експлуатацію ІНС «PADS
ТАМАМ». Вона забезпечує безперервне відображення всіх трьох координат
носія ІНС (машини), в тому числі і на рухомій карті місцевості. До
складу  системи входять: інерціальний блок (на механічних гіроскопах і
акселерометрах); БЦОМ; блок управління і індикації; світловіддалемір і
теодоліт. Загальна маса ІНС складає біля 120 кг, що перевищує середні
для систем цього класу значення в 2-3 рази.  Відносно низька і точність
системи, але можливе застосування спеціального режиму її роботи, в
якому, за рахунок скороченн часу між зупинками для корекції до 2-3 хв.
вдається зменшити КВП визначенн місцеположення об’єкта за маршрутом руху
до 2-3 м.

Таблиця 1.1

Основні характеристики інерціальних навігаційних систем зарубіжного
виробництва

Найменування ІНС,

фірма, країна,

рік розробки Склад і характеристики ІНС на гіростабілізованих платформах
Точність визначення місцеположення

1.PADS AN/USQ-70

«LITTON»

 США 1981 р. Гіроскопічний пристрій, акселерометри. ІНС визначає Х, У, Н

Прив’язка проводиться за допомогою гірокомпаса, лазерного віддалеміра і
теодоліта. Час орієнтування 8-10 хв. Маса ІНС – 40 кг 10 м (КВП) з
обліком корекції через кожні 8-10 хвилин (час корекції — 20 с)

2.PADS МК2

«Ferranti»

Англія 1985 р. Гіроскопічний пристрій, акселерометри

ІНС визначає Х, У, Н Прив’язка проводиться за допомогою гірокомпаса,
лазерного віддалеміра і теодоліта. Час орієнтування 8-10 хв. Маса ІНС —
50 кг 5 м (КВП) з обліком корекції через кожні 5-8 хвилин. (час корекції
— 20 с)

3.PADS «ТАМАМ»

«ТАМАМ»

Ізраїль 1988 р. Гіроскопічний пристрій, акселерометри.

ІНС визначає Х, У, Н Прив’язка проводиться за допомогою гірокомпаса,
лазерного віддалеміра і теодоліта. Час орієнтування 8-10 хв. Маса ІНС
–120 кг 2-3 м (КВП) з обліком корекції через кожні 2-3 хвилин (час
корекції — 20 с)

4.IPS

США. 1986 р. Гіроскопічний пристрій, акселерометри.

ІНС визначає Х, У, Н Прив’язка проводиться за допомогою гірокомпаса,
лазерного віддалеміра і теодоліта. Час орієнтування 8-10 хв. Маса ІНС
–120 кг 1,5-2,5 м за Х, У; . 0,9-3,5м за висотою (Н) з обліком корекції
через кожні 3-5 хвилин (час корекції — 20 с)

У 1986 р. американські фахівці випробували модернізований варіант
системи PADS, який отримав найменування IВ. Помилки визначення планових
координат об’єкта за маршрутом руху становили 1,5-2,5 м, висоти  0,9-3,5
м з урахуванням  корекції через 3-5 хв. руху носія ІНС.

В табл. 1.1 для порівняння наведені основні характеристики зарубіжних
ІНС на гіростабілізованих платформах.

3. Безплатформні інерціальні навігаційні системи

Останнім часом намітилася тенденція переходу від ІНС на
гіростабілізованих платформах до безплатформних інерціальних
навігаційних систем (БІНС).

У наш час розроблені БІНС на лазерних, волоконно-оптичних,
динамічно-вібраційних гіроскопах.  Найбільше поширення отримали лазерні
гіроскопи.

Фахівці виділяють наступні переваги лазерних гіроскопів перед
механічними:

нечутливість до прискорень і перевантажень;

високі характеристики точності;

малий час доведення до готовності;

малу споживану потужність;

високу надійність і тривалий термін служби;

низьку вартість в порівнянні з механічними гіроскопами.

У кінці 70-х років дві фірми США  «Spezzy» і  «Honeywell» зуміли,
подолати ряд технологічних труднощів і створити безплатформні
інерціальні системи навігації (БІНС) на лазерних  гіроскопах.

Використання лазерних гіроскопів дозволяє повністю реалізувати  переваги
безплатформних систем і, крім цього, відповідно до  прогнозів зарубіжних
фахівців, забезпечити значне зниження  вартості таких систем, за умов
серійного випуску. Успішні випробування в 1975 р. БІНС для літаків
фірми  «Honeywell» привели до активізації робіт найбільших зарубіжних
фірм у цій галузі.

У кінці 70-х років американською фірмою  «Litton» була розроблена БІНС
LLN-80, призначена для установки на різні наземні рухомі об’єкти.
Система здійснює вимірювання прямокутних координат, курсу руху, тангажу
і крену машини. Крім, власне інерціального пристрою, до складу системи
входить пристрій вимірювання швидкості машини, дані з якого вводяться в
БЦОМ. Чутливими до прискорення елементами є два двоступеневих гіроскопи,
що динамічно настроюються, та три акселерометри. За повідомленнями
періодичних видань, проведені в Родстоунському арсеналі (штат Алабама)
випробування БІНС LLN-80 на дистанції 90 км. показали, що середня
квадратична помилка визначення місцеположення рухомого об’єкта становила
0,3% пройденого шляху, а  визначення північного напряму — 0,1%.

У 1987 р. в США введена в експлуатацію модульна система  навігації і
геодезичної прив’язки MAPS фірми  «Honeywell». До складу системи
входять: три лазерних кільцевих гіроскопа; три акселерометра; одометр;
пристрої управління і відображення інформації. Точність визначення
поточних координат в горизонтальній площині – 7 м (СКП) на перших 4 км,
а потім 0,15% пройденого шляху, у вертикальній площині 7 м (СКП) на
перших 10  км, а потім 0,07% пройденого шляху. Об’єм апаратури 20 дм3, 
споживана потужність – 115 Вт.

У таблиці 1.2 для порівняння приведені основні характеристики 
розглянутих БІНС.

У 1988 р. в США введена в експлуатацію інша модульна система  навігації
MAPS фірми  «Zinger». За складом апаратури і задачами, що вирішуються,
вказана система не відрізняється від системи фірми «Honeywell», але її
характеристики дещо гірші. Точність визначення поточних координат в
горизонтальній площині – 10 м (СКП) на перших 4 км, потім 0,25%
пройденого шляху, у вертикальній площині – 10 м (СКП) на перших 10 км,
потім 0,1% пройденого шляху. Об’єм апаратури 25 дм3, споживана
потужність 125 Вт.

Таблиця 1.2.

Основні характеристики безплатформних інерціальних навігаційних  систем

Найменування  БІНС, фірма, країна, рік розробки Склад і характеристики
БІНС Точність  визначення місцеположення

LLN-80

«LITTON»

США 1979 р. Два гіроскопа, що динамічно настроюються, три акселерометра,
одометр. Система визначає Х, У, Н, aон 0,3 % (СКП) пройденого шляху;
0,1(п.к.) (СКП) a північного напряму

МАР

«Honeywell»

США 1987 р. Три лазерних кільцевих гірокомпаса, три акселерометра,
одометр.  Система визначає Х, У, Н  Час приведення в готовність 5 хв.
Загальний об’єм апаратури — 20,5 дм3 ; споживана потужність – 115 Вт. В
горизонтальній площині -7м (СКП) на перших 4 км, а потім 0,15%
пройденого шляху; у вертикальній площині 7м (СКП) на перших 10 км, потім
0,07% пройденого шляху

МАРS

«Zinger»

США 1988 р. Три лазерних кільцевих гірокомпаса, три акселерометра,
одометр.  Система визначає Х, У, Н   Час приведення в готовність 15
хв.   Загальний об’єм апаратури – 25 дм3 ; споживана потужність – 125 Вт
В горизонтальній площини-10м(СКП) на перших 4 км, а потім 0,25%
пройденого шляху; у вертикальній площині  10 м (СКО) на перших 10 км,
потім 0,1 % пройденого шляху.

1. Одометричні навігаційні системи

Для визначення місцеположення наземних об’єктів широко застосовуютьс
одометричні навігаційні системи (ОНС), де швидкість руху на кожній
прямолінійній ділянці шляху вимірюється за кількістю обертів коліс
(трансмісії) транспортного засобу. Курсовий кут на такій ділянці
визначається за допомогою гірокомпаса. Як правило, до складу ОНС входять
гірокомпаси, гірокурсовказівники, обчислювальні блоки; одометричні
датчики. До таких систем відносяться німецька ОНС FNA-615, англійська
ОНС LNS-202, російські ОНС ТНА-4, 15Ш55 і інші.

Система FNA-615 за складом апаратури і способом визначення  координат
об’єкта являє собою типовий зразок одометричної навігаційної системи
Точність визначення місцеположення об’єкта за маршрутом руху носія ОНС —
0,3% (КВП)  пройденого шляху.

Система навігації LNS-202, розроблена в 1985 р. є СН подвійного
призначення  і встановлюється на різні наземні рухомі об’єкти. До складу
системи входять гірокомпас, одометр, апаратура користувача космічної
радіонавігаційної системи «NAVSTAR». Помилка визначення координат 0,5%
(КВП) пройденого шляху.

На початку 1980 р. в Радянському Союзі розроблена одометрична
навігаційна система 15Ш55. Система містить гірокурсовказівник,
механічний датчик швидкості (одометр), доплерівський датчик швидкості,
курсовказівник і БЦВМ. Середня квадратична помилка визначення шляху при
русі за маршрутом довжиною до 20-25 км не перевищує 20-25 м. Час 
готовності системи — 15 хв. Споживана потужність — 1 кВт. Маса 
апаратури — 150 кг.

У наш час в СНД на різних об’єктах широко застосовуєтьс система
навігації ТНА-4. У склад ТНА-4 входять гірокурсовказівник курсової
системи  «Маяк», електромеханічний датчик швидкості (одометр),
координатор-гірокурсовказівник, індикаторний планшет, пульт управління.
Апаратура ТНА-4 забезпечує безперервне автоматичне визначення і
індикацію:

поточних координат об’єкта;

дирекційного кута напряму руху об’єкта;

дирекційного кута напряму на пункт призначення;

дальності до пункту призначення.

Час безперервної роботи без переорієнтування — 7 г. Час підготовки до
роботи 10-15хв. Точність визначення координат об’єкта:

протягом 1 год:  0,6-0,8% (СКП) пройденого шляху; 0-20 поділок кутоміра
(п.к.) за дирекційним кутом оріентування носія ОНС;

протягом 3 г:  0,9% пройденого шляху; 0-41 п.к. за дирекційним кутом;

протягом 5 г:  1,1% пройденого шляху; 0-58 п.к. за дирекційним кутом;

протягом 7 г:  1,25% пройденого шляху; 0-80 п.к.за дирекційним кутом.

У табл. 1.3  для порівняння наведені основні характеристики одометричних
систем навігації (ОНС).

Таблиця 1.3

Основні характеристики одометричних навігаційних систем

Найменування  ОНС, фірма, країна, рік розробки Склад і характеристики
ОНС Точність  визначення місцеположення

1. FNA –615:

Німеччина 1986 р. Гірокомпас, гірокурсовказівник, одометричний датчик,
блок індикації і управління, БЦВМ. Час безперервної роботи без
переоріентуванн — 7г.

Час підготовки до роботи  10-15 хв. Протягом 1 г: 0,8% пройденого шляху;
0-20 п.к. за дирекційним кутом

Протягом 3 г: 0,9% пройденого шляху; 0-41 п.к. за дирекційним кутом

Протягом 5 г: 1,1% пройденого шляху; 0-58 п.к. за дирекційним кутом

Протягом 7 г: 1,25% пройденого шляху; 0-80 п.к. за дирекційним кутом

2. LNS-202

Англія 1986 р. Гірокомпас, гірокурсовказівник, одометр, апаратура
користувача КСРН «Navstar». Прив’язка  проводиться за допомогою
гірокомпаса і теодоліта 0,5% пройденого шляху

3. FNA-615

Німеччина 1985 р. Гірокомпас, гірокурсовказівник, одометр. Корекці
помилок здійснюеться через 15 -20 хв. 0,3% пройденого шляху з обліком
корекції через 15-20 хв.

4. 15Щ55

к (в хвилинах), що визначаєтьс за співвідношенням [1]

,

— помилка одометричної навігаційної системи  ( в %).

часом коректування (рис.1).

Рис.1 Графік залежності часу коректування від швидкості руху НРО.

, знаходиться за формулою:

Передбачається, що НРО рухається рівномірно.

?

d?gd+!ae

gd+!ae

??

??(??????????H?H?????удь — якого об’єкту і дирекційний кут напрямку руху
(прицілювання) з досить високою точністю (25-30м і 0-04 п.к.
відповідно), але він має ряд недоліків. Зазначимо деякі з них.

Опорних пунктів може не бути в зоні прямої видимості. Вночі їх не видно,
вони можуть бути приховані пилом, туманом, димом, снігом. Під’їзд до них
інколи неможливий.

Внаслідок того, що час роботи одометричної навігаційної системи  з
гарантованою точністю (тут не маються на увазі точності на марші)
невеликий, екіпаж НРО змушений майже постійно відволікатися на пошук
орієнтирів.

Контрольне орієнтування вимагає певних витрат часу на його проведення і
пов’язано із зупинкою НРО поблизу опорного пункту та виходом екіпажу з
об’єкту. Для корекції параметрів одометричних систем навігації у процесі
висування  в район призначення це можна вважати прийнятним, оскільки
вимоги до точності визначення координат тут 1000 — 1500 м, і контрольне
орієнтуванн проводиться досить рідко (через 1.5 — 2год.). Проте для
рішення задач управлінн підрозділом у штатній ситуації, похибки
визначення місця положення НРО не повинні перевищувати 40-50 м. У цьому
випадку одометричні системи навігації вказану точність забезпечують в
межах десяти хвилин, тобто час роботи ОНС  стає наближеним до часу, що
витрачається на контрольне орієнтування.

Вище вказане переконує в тому, що одометричні навігаційні системи  не
можуть використовуватися як основні системи навігації.

5. Наземні радіонавігаційні системи

В навігації рухомих об’єктів (морських, повітряних, наземних)
продовжують експлуатуватися наземні РНС
«LORAN-C»,»LORAN-D»,»Тропік-2″,   «Тропік-2П» і інші.

На думку фахівців наземні РНС типу  LORAN-З,   LORAN-D  будуть
знаходитися в експлуатації «досить тривалий час» [2].

В Україні і РФ ще не стоїть питання про припинення експлуатації систем
типу «Тропік-2″,» Тропік-2П».

Основні тактико-технічні характеристики (ТТХ) вище перелічених  систем
приведені в табл. 1.4.

Таблиця 1.4.

Тактико-технічні характеристики наземних радіонавігаційних систем

Найменування ТТХ: LORAN-C:

(США) Тропік-2

(СНД) LORAN-D

(США): Тропік-2П

(СНД)

1. Варіант виконання стаціонарний мобільний

2. Робоча частота, кГц 100 100 100 100

3. Потужність випромінювання в імпульсі, кВт 4000 2000 6 3

4. Дальність дії, км 1850 1800 900 600

5.СКП визначення координат об’єктів:  

в ближній зоні, м 5-100 100-200 30-60 60-120

в дальній зоні, м 100-1250 200-1250 60-290 120-500

6. Висота підйому передаючих антен, м 190-420 210-460 91 30

6. Супутникові радіонавігаційні системи (СРНС)

(Глобальні системи точного визначення місцеположення)

Інтерес до СРНС викликаний їх універсальністю. У рамках однієї системи
можливе рішення великого комплексу різних задач.

Найбільш перспективними є СРНС «NAVSTAR»  (США) і  «ГЛОНАСС» (Росія).

На сучасному етапі інтенсивно обговорюються перспективи створення інших
супутникових систем типу GPS: Глобальна європейська геостаціонарна
система (EGNOSS) та GALILEO. Остання знаходиться сьогодні лише на стадії
обговорення. Однак Асоціація європейських авіакомпаній (АЕА) схиляються
на її користь, рахуючи EGNOSS занадто дорогою у порівнянні з її
характеристиками [3].

Тепер на навколоземних орбітах знаходиться 24 штучних супутників Землі
(ШСЗ) системи  «NAVSTAR». Це дозволяє на протязі доби вести безперервні
навігаційні визначення.

У системі  «ГЛОНАСС» на навколоземних орбітах в робочому стані
знаходяться (за різними джерелами) від 7 до 12 ШСЗ.

В Україні, як і в країнах членах НАТО, Японії, РФ інтенсивно ведуться
роботи щодо створення апаратури користувачів (АК), яка приймає сигнали
СРНС «NAVSTAR» і «ГЛОНАСС» геодезичної і навігаційної точності.
Апаратура СРНС може встановлюватися на різні типи рухомих об’єктів і
застосовуватись в носимому варіанті.

У табл. 1.5. приведені фірми виробники, тип і ТТХ апаратури користувачів
США, РФ, України.

Потреба в оперативній високоточній навігації сухопутних, морських,
повітряних об’єктів обумовила створення в 80-90-ті  роки
середньоорбітальних СРНС GPS  «NAVSTAR» у США і ГЛОНАСС в Росії.

Основне призначення супутникових радіонавігаційних систем другого
покоління — глобальна, оперативна навігація сухопутних, морських,
повітряних об’єктів, забезпечення можливості в будь-якій точці земної
поверхні, у будь-який час року і доби, за будь-якої погоди визначити
(уточнити) параметри рухомого об’єкту — три координати і три складові
вектора швидкості.

Принципи побудови СРНС «NAVSTAR» і ГЛОНАСС в загальних рисах ідентичні,
але відрізняються технічним виконанням підсистем. Апаратура користувачів
випускається в кількості сотень найменувань десятками фірм різних країн.

В автономному режимі (коли апаратура користувачів приймає тільки сигнали
від супутників робочого сузір’я) можна виділити два рівні точності:

,GPS);

). Зазначимо, що в системі ГЛОНАСС точність відкритого каналу в 2.5 рази
вище, ніж в GPS.

Вказаний ряд точності відноситься лише до апаратури користувачів
навігаційного призначення. АК геодезичного призначення здатна визначати
прямокутні координати точки на земній поверхні з похибками в межах від
кількох метрів до кількох міліметрів.

Таблиця 1.5

Тактико-технічні характеристики супутникових радіонавігаційних систем

Фірма, найменування апаратури Тип АК, призначення Тип сигналу коди
Кількість каналів Похибка, м

1. Rockwell

Collins ТТI-5 військова, цивільна Р-код

С/А-код 5

1 15(СВП)

25(СВП)

2. Texas

Instruments TI-4100 військова, цивільна Р-код

С/А-код 1

1 14(СВП)

5(ДК)

3. EDO Навігація суден Р-код

С/А-код 1

1 20(КВП)

4. Rockwell

Collins Військова, цивільна Р-код

С/А-код 1

1 15(СВП)

25(СВП)

5. Litton

Aeroproducts IТ-700 цивільні літаки С/А-код 1 40(КВП)

6. Motorola Навігація наземних,  морських і повітряних засобів Р-код 4
30(СВП)

7. Російський інститут навігації і часу IТ-129 С/А-код

ПТ-код 4

1 30(СВП)

8. Завод радіоприладів «Орізон-Навігація» (м. Сміла) СН3001 військова
ПТ-код 1 30(СКП)

1-5 в диф. режимі

В ході розроблення, випробувань і експлуатації супутникових
радіонавігаційних систем, а також накопичення реальних даних про
можливості використання їх для цивільних споживачів, виявилися серйозні
обмеження, що не дозволяє розглядати СРНС як основні.

7. <Зкомплексовані системи навігації /b>

В сучасні СН наземних рухомих об’єктів поряд з ІНС часто входить
апаратура СРНС. Як вже відзначалося, в склад англійської СН INS-202
входить апаратура СРНС «NAVSTAR», що дозволяє  визначити координати
об’єктів з СКП не більше за 15-20 м, незалежно від початкової
геодезичної прив’язки і часу.

Для цілей навігації разом з іншими СН (ІНС, БІНС, доплеровськими  тощо)
широке  застосування знайшли СРНС типу  «NAVSTAR»  (GPS), «ГЛОНАСС».

Американська фірма  «Northrop» розробила зкомплексовану систему
навігації (ЗКСН) для наземних рухомих об’єктів, в якій суміщені в одному
блоці БІНС і одноканальний приймач СРНС «NAVSTAR». У процесі випробувань
системи точність визначення координат при роботі за  відкритим С/А-кодом
не перевищувала 30 м.

Інша фірма  «Texas Instruments» провела випробуванн на літаках і 
наземних об’єктах ЗСН на базі БІНС і двоканального приймача СРНС
«NAVSTAR». У процесі випробувань точність визначення координат не
перевищувала 30 м при роботі за відкритим С/А-кодом.

На сьогодні в країнах членах НАТО і РФ активно продовжуютьс роботи по
створенню ЗСН на базі ІНС, БІНС, доплеровських систем і СРНС типу
«NAVSTAR», «ГЛОНАСС». Ведуться роботи і досягнуті перші вагомі
результати в цьому напрямку в Україні.  Реалізуються можливості
інформаційного об’єднання систем  «NAVSTAR» і «ГЛОНАСС», з тим, щоб
спільно використовувати сигнали  вказаних систем. Спільне використання
сигналів систем «NAVSTAR» і «ГЛОНАСС» дає можливість залучити в сеансах
навігаційних визначень більшу кількість ШСЗ, що дозволяє вибирати
найбільш вигідні їх сузір’я і реалізувати найвищу точність, а також
підвищити надійність і достовірність  навігаційних визначень.

8. Порівняльний аналіз експлуатаційно-технічних характеристик систем
навігації за результатами огляду

Результати проведеного огляду показують, що основними СН наземних 
рухомих об’єктів прийнятими на озброєння є автономні СН:

ІНС на гіростабілізованих платформах;

БІНС;

ОНС;

ІНС і БІНС при частих орієнтуваннях на опорних пунктах  забезпечують
високу  точність визначення координат об’єктів, але  перевагу віддають
БІНС, яким, в порівнянні з ІНС, властиві деякі переваги:

— більш високі характеристики точності;

— нечутливість до прискорень і перевантажень;

— більш проста настройка перед початком руху;

— менший час приведення у  готовність;

— менша споживана потужність;

— висока надійність і тривалий термін служби;

— низька вартість при серійному випуску тощо.

З метою отримання точної, безперервної і надійної НІ в країнах членах
НАТО, РФ, Україні, деяких інших країнах світу створені ЗСН на базі АНС і
СРНС.

9. Порівняльна оцінка характеристик автономних навігаційних систем і
супутникових радіонавігаційних систем

Кожній з АНС і СРНС властиві свої переваги і недоліки. Відмітимо серед
них наступні.

АНС після початкового орієнтування забезпечують безперервні точні
визначення навігаційних параметрів в будь-яких умовах, не випромінюючи
при цьому ніяких сигналів, і тим самим забезпечується повна прихованість
їх роботи. Крім того, вони повністю завадозахищені.

Основним і, може, єдиним недоліком АНС є їх тенденція накопичувати з
часом помилки, що вимагає пошуку  опорних пунктів для  проведення
контрольного орієнтування і корекції датчиків АСН.

СРНС помилок не накопичують. Навігаційні параметри визначаютьс в межах
СКП 20 – 30м (5 м в диференціальному режимі) незалежно від часу.

До основних недоліків СРНС слід віднести:

— можливість затінення сигналів ШСЗ будівлями, спорудами, складним
рельєфом тощо;

— можливість зриву спостереження за сигналами ШСЗ при великих (більше за
35°) кутах крену і тангажу рухомого об’єкта, що обумовлено нахилом
приймальної антени СРНС, встановленої на рухомому об’єкті (агрегаті);

— можливість спотворення сигналів, що надходять з ШСЗ країною –
власником  або засобами РЕБ противника, можливість короткотривалого або
повного припиненн трансляції навігаційної інформації з ШСЗ.

Вказані недоліки можуть спричинити перерви у роботі апаратури СРНС.

Спільна обробка інформації від АНС і СРНС дозволяє використовувати
переваги кожної системи (безперервність надходження інформації з АНС і
відсутність помилок накопичення у СРНС з часом) компенсувати їх
недоліки  (накопиченн помилок в АНС з часом, дискретність визначень і
можливі перерви в роботі СРНС) і, таким чином, забезпечувати безперервне
точне, достовірне і надійне визначенн навігаційних параметрів рухомих
об’єктів.

10. Використання геоінформаційних систем (ГІС) та ГІС-технологій в
перспективних СН.

Виходячи з досвіду сучасних локальних конфліктів підрозділи сухопутних
військ змушені вирішувати завдання з широким застосуванням маневру як по
фронту, так і в глибину , що підвищує питому вагу маршів в їх
діяльності. Пересування, відкриті сутички, спеціальні операції
відбуваються в ночі або в умовах обмеженої видимості, як правило, на
незнайомій території. У зв’язку з цим різко зростає роль та значення
управління підрозділами з им6тою забезпеченн своєчасного і точного
виходу в пункти призначення. Під час виконання завдань у складі
підрозділів командири мають володіти інформацією про розташуванн своїх
сил та сил противника у будь-який момент часу. Таким чином, забезпеченн
навігаційною інформацією (навігаційне забезпечення) стає одним з
вирішальних чинників в організації системи управління взаємодією.

У цих умовах незмірно зростає роль навігаційної апаратури, що
знаходиться на постачанні військ та встановлюється на спеціальних
машинах і використовується для орієнтування на місцевості. Вона дозволяє
командирам і штабам:

у будь-який часу знати місцеположення підрозділів на марші, їх порядків
при штатному використанні;

водити автомобільні та змішані колони в умовах обмеженої видимості, на
місцевості, що зазнала значних змін внаслідок бойових дій або, на
місцевості бідної на орієнтири;

витримувати заданий напрям руху при подоланні водних перешкод на плаву
та під водою.

На сучасному етапі назріла необхідність значно скоротити час на
підготовку даних для роботи навігаційної апаратури, максимально
автоматизувати опрацювання та застосування навігаційної інформації при
штатному застосуванні машини, вирішити завдання отримання цілевказань
від старшого начальника та прийняття рішень щодо залучення будь-якої
машини підрозділу, котра знаходитьс у найвигіднішому положенні для
штатного застосування, передачі цілевказань на підлеглі машини та
здійснення контролю за їх діями під час маршу і штатного застосування.
Отже назріла необхідність вдосконалення існуючих систем управлінн
взаємодією з метою розширення кола завдань, які ними вирішуються та
значно скорочення часу на їх вирішення [4].

При цьому додатково можуть бути вирішені наступні завдання:

проведення аналізу місцевості за допомогою нових можливостей електронної
карти (відображення додаткових шарів інформації);

відображення розташування своєї та машин підрозділу і тактичних завдань
на фоні топографічної обстановки на екрані монітору (використання
електронної карти);

проведення розрахунків видимості або невидимості цілей за передбачених
позицій – побудова профілів місцевості за напрямком та за об’єктом
(використанн цифрової моделі рельєфу);

відображення полів невидимості, танконебезпечних напрямків і вибір
оптимального маршруту з урахуванням властивостей місцевості та
розташування противника і своїх сил;

створення так званих «буферних зон» на маршруті руху;

відображення на електронній карті розвіданих цілей, передачі даних про
них на всі машини підрозділу у відповідних умовних знаках;

миттєве отримання координат будь-якої точки на карт (Х, Y, Н), визначенн
дирекційного кута на орієнтир;

проведення підготовки до пересування техніки з а найкоротший час, а саме
– вибір вихідного пункту, маршрутних точок, районів і часу
переорієнтування, підготовка вихідних даних;

автоматичне введення вихідних даних у навігаційну апаратуру.

Таким чином перспективна система навігації це ЗКНС з використанням
ГІС-технології. Впровадження ГІС на базі НІ в системі управління
взаємодією в підрозділах сухопутних військ дозволить значно розширити
коло завдань, які можуть бути вирішені системами управління та зумовить
повністю переглянути порядок дій командирів під час підготовки та
штатного застосування підрозділів сухопутних військ.

Висновки

Провідні військові фахівці України, країн членів НАТО і РФ розглядають
навігаційне забезпечення, як один з важливих елементів бойового
забезпеченн військ і оперативного сервісного забезпечення цивільних
користувачів.

У СН НРО широко використовується, як ІНС, БІНС, так і ОНС.

Апаратура користувачів СРНС набуває все більш ширшого використання на
НРО.

Однак жодна зі систем ІНС, БІНС, ОНС, а також апаратура користувача РНС
не може бути використана як основна.

Зкомплексовані СН на базі інерційних та апаратура користувача РНС
забезпечують вимоги з точності та неперервності НІ.

Перспективна СН – це зкомплексована система навігації з візуалізацією
тактичної обстановки на фоні електронної карти з використанням
геоінформаційних технологій.

Література

Волчко П.І., Іванов В.І., Корольов В.М. та інші «Вимоги до характеристик
навігаційної інформації і систем навігації наземних рухомих об’єктів у
сучасному штатному процесі», — Сучасні досягнення геодезичної науки та
виробництва, №5, стор. 280-283, Ліга-Прес, Львів, 2000.

«Global radionavigation – the next 50 years and beyond». Benkers John M.
J., Navigation. 2000. 53, №2, стор. 207-214, 1іл, Бібл. 6.

«La navigation par satellite, le point de vue des utilisateurs
europeens». Bara J. M., Navigation (France). 2000. 48, №191, стор.
69-75.

Волчко П.І., Корольов В.М., Макаревич В.Д. та інші «Місце
геоінформаційних технологій на базі навігаційної інформації в системах
управління взаємодією у підрозділах сухопутних військ», — ІІІ Міжнародна
науково-технічна конференці «Гіротехнологія, навігація, керування рухом
і конструювання рухомих об’єктів», стор. 187-192, Київ, 2001

Похожие записи