ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Подверженность радиотехнических систем навигации воздействию преднамеренных помех требует наличия в бортовом комплексе БпЛА систем, обладающих высокой помехозащищенность и автономностью функционирования [2]. К таким системам относится инерциальная навигационная система (ИНС).

Преимущества ИНС:

- автономность работы;

- высокая помехозащищенность;

- непрерывность функционирования в любое время года и суток, при любой погоде, под землей и под водой.

Принцип функционирования ИНС построен на инерциальном методе навигации и управления движением объекта, основанном на свойствах инерции тел [1]. Т. е. определение координат местоположения, угловой пространственной ориентации, скорости движения, пройденного пути и др. параметров объекта осуществляется на основе измерений и интегрировании его ускорений и угловых скоростей с помощью установленных на борту приборов и устройств:

- датчиков линейного ускорения (акселерометров);

- гироскопических устройств (гиростабилизированной платформы), воспроизводящих систему отсчета на объекте;

- вычислительных устройств.

Существующие ИНС по наличию гиростабилизированной платформы делятся на платформенные (ПИНС) и бесплатформенные (БИНС).

Первоначально, для упрощения вычислительного алгоритма, использовались ПИНС, где инерциальные датчики устанавливались на гиростабилизированной платформе, развязанной от пространственных движений объекта с помощью трех- или четырехрамочного карданова подвеса.

В зависимости от взаимосвязи блоков измерителей ускорений и гироскопических устройств выделяются три типа ПИНС [3]:

- инерциальная система геометрического типа — позволяет определить координаты объекта с использованием данных о взаимном расположении платформ, одна из которых с гироскопами ориентирована и стабилизирована в инерциальном пространстве, а вторая с акселерометрами ориентирована и стабилизирована относительно плоскости горизонта;

- инерциальная система аналитического типа — координаты объекта рассчитываются в вычислителе, обрабатывающем сигналы, поступающие с акселерометров и устройств-определителей поворота объекта относительно гироскопов и акселерометров, неподвижных в инерциальном пространстве;

- инерциальная система полуаналитического типа — платформа, на которой распложены акселерометры и гироскопы, непрерывно стабилизируется по местному горизонту, при этом, координаты объекта определяются в вычислителе, расположенном вне платформы.

Однако в настоящее время основным направлением развития инерциальных систем летательных аппаратов является технология БИНС [1]. В данных системах избавились от таких недостатков ПИНС, как низкая точность определения координат, параметров движения объекта при пролете вблизи поверхности земли, либо при полете на высокоманевренных аппаратах, а также от больших массогабаритных размеров.

Специфика данного типа систем заключается в жесткой привязке блока чувствительных элементов к строительным осям объекта и в замене физической гироплатформы ее математической моделью [3].

В настоящее время в большей или меньшей степени удовлетворяют требованиям бесплатформенных систем основные технологии, представленные в таблице 1.

Таблица 1.

Типы датчиков БИНС

Согласно терминологии ГОСТ РВ 52 339–2005, перспективные БИНС относятся к системам 1-го класса точности [2]. Классы точности БИНС представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Классы точности БИНС

Применение высокоточных БИНС дает существенный прирост боевой эффективности применения БпЛА.

Производство высокоточных БИНС сопровождается проведением необходимых работ, к которым можно отнести не только разработку алгоритмов ориентации, навигации и коррекции системы от GPS, но и улучшение технологии изготовления, сборки и юстировки отдельных элементов и всей системы [1].

Одним из путей повышения точностных характеристик ИНС является использование внешней информации для коррекции ошибок, накапливаемых навигационными системами в процессе функционирования. Известны методы радионавигационной коррекции с использованием информации от СНС, а также методы астрокоррекции. По сигналам спутникового приемоиндикатора теоретически возможна мгновенная как коррекция, так и выставка БИНС. Традиционными корректорами для БИНС являются оптические и радиолокационные системы наблюдения за поверхностью земли, доплеровские измерители скорости и угла сноса, радиосистемы ближней и дальней навигации и астросистемы [1].