Библиографическое описание:

Сурков В. О. Концепция построения навигационных систем подвижных наземных объектов // Молодой ученый. — 2015. — №9. — С. 302-304.

Эффективность работы навигационных систем для подвижных наземных объектов (ПНО) как известно зависит от набора датчиков, входящих в её состав и метода обработки информации, используемого для получения необходимых данных.

В процессе своей работы система навигации должна решать следующие задачи:

-        преобразование координат;

-        определение координат местоположения и параметров движения объекта;

-        комплексная обработка информации;

-        коррекция координат местоположения;

-        выдача навигационной информации на индикатор и соответствующим потребителям;

В зависимости от области применения системы навигации появляются требования, которые должны быть выполнены при создании системы. Эти требования могут быть как к системе в целом, так и к её составу и алгоритму обработки данных

Облик навигационной системы для подвижного наземного объекта и предполагаемый состав системы с описанием его элементов были предложены в [1] без описания варианта алгоритма обработки информации. Состав данной системы представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Наиболее перспективный состав системы навигации для ПНО

 

В предлагаемой схеме в качестве основных элементов выступают бесплатформенная инерциальная навигационная система (БИНС) и спутниковая радионавигационная система (СРНС). БИНС выполняет роль основной нерадиотехнической системы. Одним из её недостатков является увеличение погрешностей при определении необходимых параметров с течением времени.

СРНС используется как для самостоятельной работы в навигационной системы, так и для коррекции данных от БИНС.

Применение систем сотовой связи в комбинации с СРНС не дает значительного уменьшения погрешностей позиционирования в виду того, что значения погрешностей, полученных при применении данных технологий в 10–100 раз больше, чем значения, полученные при применении спутниковых радионавигационных систем. Это проиллюстрировано в статье [2] и приведены соответствующие значения погрешностей при проведении моделирования. Применение систем сотовой связи в навигационных системах целесообразно лишь при пропадании сигналов от СРНС в качестве резервной системы при использовании реконфигурируемых алгоритмов обработки информации в ЭВМ навигационной системы.

В качестве дополнительных возможно применение таких датчиков, как барометрический высотомер который позволяет обеспечить целостность информации СРНС [3], доплеровский измеритель скорости, датчик скорости и т. д.

В состав подсистем комплекса необходимо включать [5]:

-          специализированные вычислители и микропроцессоры, осуществляющие предварительную обработку информации для подготовки её к использованию в вычислительной системе;

-          дополнительные согласующие устройства, выполняющие преобразование координат и согласование динамических диапазонов сигналов;

В современных условиях одно из требований к навигационным системам заключается в том, что система должна иметь возможность приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и обеспечивать потребителя необходимой навигационной информацией. Изменение условий функционирования навигационной системы может произойти:

-          из-за выхода из строя (отказа) того или иного элемента, что характерно как для радиотехнических так и для нерадиотехнических измерителей;

-          из-за кратковременного пропадания сигнала на выходе того или иного элемента — переход в состояние временного отказа, что характерно только для радиотехнических измерителей и связано с изменением внешних условий, приводящих к уменьшению мощности сигнала на входе приемного устройства измерителя или к его полному кратковременному пропаданию. Характерен кратковременный отказ для среднеорбитальных спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС (глобальная спутниковая навигационная система) и NAVSTAR (Navstar — Navigational Satellite Time and Ranging — навигационный спутник измерения времени и координат) или по ее фактическому назначению GPS используемых на сегодняшний день практически во всех навигационных системах.

-          наличием различного рода помех, которые могут быть как искусственными, так и естественными.

Для реализации данного направления используют:

-          введение в комплекс резервных элементов. В случае отказа того или иного элемента требуется выполнение такой реконфигурации комплекса, т. е. изменения структуры функционирующих элементов и связей между ними, которая обеспечила бы минимальное снижение эффективности комплекса;

-          применение программной реконфигурации комплекса. В случае выхода из строя части элементов комплекс продолжает функционировать (с меньшей эффективностью) без использования дублирующих элементов. Это достигается путем некоторого (избыточного для нормального режима) расширения возможностей элементов, достигаемого в основном за счет расширения функций программного обеспечения. Наиболее целесообразным при этом является применение информационной избыточности (наличие множества алгоритмов и реализующих их программ для решения одной и той же задачи).

Введение в систему резервных элементов приводит к увеличению массы и габаритных размеров системы, усложнению технического обслуживания и может выполняться при наличии соответствующего обоснования.

Программная реконфигурация системы лишена недостатков первого направления и является более перспективным решением. Для обеспечения программной реконфигурации навигационной системы необходимо организовать не только диагностирование технического состояния элементов комплекса, то есть решать следующие задачи:

1.      Определение отказавшего элемента и времени его отказа;

2.      Снятие с решения функции, выполняемой на элементе;

3.      Передача данной функции другому элементу;

4.      Исключение отказавшего элемента из состава объекта;

5.      Попытка замены отказавшего элемента на резервный;

6.      Исключение связей с отказавшим элементом, запрет доступа к нему.

Но и необходимо обеспечить контроль поля радиосигналов на входах радиотехнических измерителей, то есть в требование 1 необходимо так же включить обеспечение контроля поля радиосигналов на входах приемных устройств радиотехнических измерителей для выявления факта их пропадания с целью определения перехода измерителя в режим кратковременного отказа [9, 10].

Реализовываться программная реконфигурация системы должна в коммутационных устройствах, обеспечивающих перевод её информационной части в другие режимы (в том числе и некомплексные) функционирования при изменении состояния радиоэлектронного поля сигналов, что обеспечит требуемую живучесть комплекса и реконфигурацию структуры информационной системы комплекса под конкретную ситуацию.

В дальнейшем необходимо проанализировать существующие методы контроля технического состояния навигационных систем и методы реконфигурации их информационной части с целью определения соответствия их данным требованиям с указанием недостатков и выбором наиболее подходящего метода.

 

Литература:

 

1.         Сурков В. О. Облик перспективной навигационной системы для подвижного наземного объекта / В. О. Сурков // Молодой ученый. — 2014. — № 12. — С. 107–110.

2.         Иванов А. В. Совместная обработка информации спутниковых радионавигационных систем и наземных сетевых систем в навигационных системах подвижных наземных объектов / Иванов А. В., Гостев А. В., Семенов А. А., Соколовская Л. В. / Радиотехника. — Москва, № 4, с.16–19.

3.         Иванов, А. В. Комплексные оптимальные алгоритмы обработки информации в навигационных системах подвижных наземных объектов с контролем целостности навигационного обеспечения / А. В. Иванов // Радиотехника. — 2010, № 12.

4.         Иванов, А. В. Синтез алгоритмов обработки информации в радиоэлектронных комплексах/ А. В. Иванов, С. Н. Данилов, А. П. Пудовкин//Учебное пособие для вузов. — Тамбов: Издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. — 80 с

5.         Иванов, А. В. Автономные системы контроля целостности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем / А. В. Иванов // Радиотехника. — 2014.– № 7. — С. 55–64.

6.         Иванов, А. В. Алгоритмы обработки информации в навигационных системах наземных подвижных объектов с контролем целостности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем/ А. В. Иванов, Д. В. Комраков, В. О. Сурков// Вопросы современной науки и практики «Университет имени В. И. Вернадского». Спецвыпуск — 2014. — № 52. — С. 53–58.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle