cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)caht-1050Research ArticleСтатьиЛЕТНАЯ ОТРАБОТКА РАCПРЕДЕЛЕННОЙ CИCТЕМЫ ИНЕРЦИАЛЬНО-CПУТНИКОВОЙ МИКРОНАВИГАЦИИ ДЛЯ РАДИОЛОКАТОРА C CИНТЕЗИРОВАННОЙ АПЕРТУРОЙFLIGHT DEVELOPMENT OF A DISTRIBUTED INERTIAL SATELLITE MICRONAVIGATTION SYSTEM FOR SYNTHETIC - APERTURE RADARЧернодаровА. В.ChernodarovA. V.

доктор технических наук, доцент, главный научный сотрудник ООО «Экспериментальная мастерская НаукаСофт», профессор филиала «Стрела» МАИ,

Москва

Associate Professor, Chief Scientific Officer in the LLC "Experimental Workshop NaukaSoft", Professor in the Branch "Strela" of the Moscow Aviation Institute (MAI),

Moscow

chernod@mail.ruПатрикеевА. П.PatrikeevA. P.

кандидат технических наук, заместитель генерального директора,

Москва

PhD, Chief Deputy,

Moscow

appat@mail.ruКоврегинВ. Н.KovreginV. N.

кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник,

Москва

PhD, Associate Professor, Senior Researcher,

Moscow

kovregin@mail.ruКоврегинаГ. М.KovreginaG. M.

кандидат технических наук, начальник лаборатории,

Москва

PhD, Head of the Laboratory,

Moscow

g_kovregina@mail.ruМеркуловаИ. И.MerkulovaI. I.

инженер НИИСМ,

Москва

engineer NIISM,

Moscow 

merkulova_irina90@mail.ruООО «Экспериментальная мастерская НаукаСофт»РоссияLLC "Experimental Workshop NaukaSoft"Russian FederationАО «Заслон»РоссияJSC "ZASLON"Russian FederationНаучно-исследовательский институт специального машиностроения МГТУ им. Н.Э. БауманаРоссияBauman Moscow State Technical UniversityRussian Federation201706032017201222231Copyright © Чернодаров А.В., Патрикеев А.П., Коврегин В.Н., Коврегина Г.М., Меркулова И.И., 20172017Чернодаров А.В., Патрикеев А.П., Коврегин В.Н., Коврегина Г.М., Меркулова И.И.Chernodarov A.V., Patrikeev A.P., Kovregin V.N., Kovregina G.M., Merkulova I.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1050

Современное состояние бортовых комплексов характеризуется интеграцией систем авиационного и радио- электронного оборудования при решении задач навигации и управления. К таким задачам относится микронавига- ция фазового центра антенны (ФЦА) радиолокатора при обзоре земной поверхности с борта летательного аппарата (ЛА). Повышение разрешающей способности радиолокационной станции (РЛС) путем аппаратурного увеличения размера антенны не всегда представляется возможным из-за ограничений на массу и габариты бортового оборудо- вания ЛА. Поэтому реализуют аналитическое расширение диаграммы направленности путем «склейки» изображе- ний, получаемых бортовой РЛС на траектории движения ЛА. Для компенсации нестабильностей оценки преобра- зуются в поправки к сигналам РЛС радиолокатора с синтезированной апертурой (РСА). Цель работы - теоретиче- ское обоснование и практическая реализация процедур оценки траекторных нестабильностей ФЦА с помощью распределенной системы инерциально-спутниковой микронавигации (РСМН) с учетом реальных условий летной эксплуатации РСА. Рассматривается технология оценки и компенсации траекторных нестабильностей РСА с по- мощью РСМН. Реализация такой технологии опирается на взаимную поддержку инерциальной, спутниковой и радиолокационной систем. Предлагаются процедуры синхронизации инерциальных и спутниковых измерений при оценке ошибок РСМН. Приводятся результаты летной отработки РСМН, подтверждающие возможность и целесо- образность применения предлагаемой технологии для повышения разрешающей способности РСА. Компенсация траекторных нестабильностей ЛА в сигналах РСА может быть обеспечена с помощью инерциально-спутниковой системы микронавигации с учетом реальных условий летной эксплуатации РСА. Проведенные исследования пока- зали, что для обеспечения требуемого разрешения РСА целесообразным представляется определение рационально- го соотношения между точностными характеристиками РСМН и диапазоном длин волн РСА.

The current state of the onboard systems is characterized by the integration of aviation and radio-electronic equipment systems for solving problems of navigation and control. These problems include micro-navigation of the anten- na phase center (APC) of the radar during the review of the Earth's surface from aboard the aircraft. Increasing of the reso- lution of the radar station (RLS) by hardware increasing the antenna size is not always possible due to restrictions on the aircraft onboard equipment weight and dimensions. Therefore the implementation of analytic extension of the radiation pattern by "gluing" the images, obtained by RLS on the aircraft motion trajectory is embodied. The estimations are con- verted into amendments to the signals of RLS with synthetic aperture RSA to compensate instabilities. The purpose of the research is building a theoretical basis and a practical implementation of procedures for evaluating the trajectory APS in- stabilities using a distributed system of inertial-satellite micro-navigation (DSMN) taking into account the RSA flight oper- ations actual conditions. The technology of evaluation and compensation of RSA trajectory instabilities via DSMN is con- sidered. The implementation of this technology is based on the mutual support of inertial, satellite and radar systems. Syn- chronization procedures of inertial and satellite measurements in the evaluation of DSMN errors are proposed. The given results of DSMN flight testing justify the possibility and expediency to apply the proposed technology in order to improve the resolution of RSA. The compensation of aircraft trajectory instabilities in RSA signals can be provided by inertial- satellite micro-navigation system, taking into account the actual conditions of the RSA flight operations. The researches show that in order to achieve the required resolution of RSA it seems to be appropriate to define the rational balance be- tween accuracy DSMN characteristics and RSA wavelength range.

инерциально-спутниковая навигационная системарадиолокационная системасинте- зирование апертурысинхронизация измеренийфильтр Калмана - Браунаinertial satellite navigation systemsradar systemaperture synthesissynchronization of measure- mentsKalman-Brown filterReferencesАвиационные системы радиовидения: монография / под ред. Г.С. Кондратенкова. М.: Радиотехника, 2015Aviatsionnye sistemy radiovideniya [Aviation Systems of Aero Vision. Under G.S. Kondratenkov edition]. M., Radiotekhnika [Radio engineering]. 2015. 400 p. (in Russian)Полунатурная отработка программно-математического обеспечения инерциально- спутниковой навигационной системы БИНС-500 на волоконно-оптических гироскопах / А.В. Чернодаров, А.П. Патрикеев, Ю.Н. Коркишко, В.А. Федоров, С.Е. Переляев // Гироскопия и навигация. 2010. № 4. С. 19-31Chernodarov A.V., Patrikeyev A.P., Korkishko Yu.N., Fedorov V.A., Perelyayev S.Ye. Polunaturnaya otrabotka programmno-matematicheskogo obespecheniya inertsial'no-sputnikovoy navigatsionnoy sistemy BINS-500 na volokonno-opticheskikh giroskopakh [HIL testing of mathematical software inertial-satellite navigation system BINS-500 to fiber optic gyros]. Giroskopiya i navigatsiya [Gyroscopy and navigation], 2010, no. 4, pp. 19–31. (in Russian)Brown R.G., Hartman G.L. Kalman filter with delayed states as observables. Proc. of the NAECON, 1968, vol. 24, pp. 66-72Brown, R.G., Hartman G.L. Kalman filter with delayed states as observables. Proc. of the NAECON, 1968, vol. 24, pp. 66–72.Развитие интеллектуальных интегрированных комплексов бортового оборудования навигации, управления и наведения летательных аппаратов в разработках Раменского приборо- строительного конструкторского бюро / Г.И. Джанджгава, Г.И. Герасимов, П.Ю. Петкевичюс, С.Я. Сухоруков, А.В. Бабиченко, И.А. Гайнуллин, А.В. Чернодаров // Авиакосмическое прибо- ростроение. 2008. № 2. С. 2-10Dzhandzhgava G.I., Gerasimov G.I., Petkevlchyus P.Yu., Sukhorukov S.Ya., Babichenko A.V., Gaynullin I.A., Chernodarov A.V. Razvitiye intellektual'nykh integrirovannykh kompleksov bortovogo oborudovaniya navigatsii, upravleniya i navedeniya letatel'nykh apparatov v razrabotkakh Ramenskogo priborostroitel'nogo konstruktorskogo byuro [Development of intellectual integrated complexes of onboard equipment navigation, control and directing aircrafts to in the decisions of Ramenskoe Design Company]. Aviakosmicheskoye priborostroyeniye [Aerospace Instrument], 2008, no. 2, pp. 2–10. (in Russian)Чернодаров А.В., Бабиченко А.В. Контроль и адаптивно-робастная защита целостно- сти инерциальных измерительных модулей // Авиакосмическое приборостроение. 2008. № 11. С. 59-64Chеrnodarov A.V., Babichenko A.V. Kontrol' i adaptivno-robastnaya zashchita tselostnosti inertsial'nykh izmeritel'nykh moduley [Monitoring and adaptive robust protection of the integrity of inertial measurement units]. Aviakosmicheskoye priborostroyeniye [Aerospace Instrument], 2008, no. 11, pp. 59–64. (in Russian)Чернодаров А.В. Контроль и адаптивно-робастная оценка состояния интегрирован- ных навигационных систем на базе квантово-оптических измерителей // Научный Вестник МГТУ ГА. 2012. № 185. С. 5-12Chernodarov A.V. Kontrol' i adaptivno-robastnaya otsenka sostoyaniya integrirovannykh navigatsionnykh sistem na baze kvantovo-opticheskikh izmeriteley [Monitoring and adaptive robust estimation of integrated navigation systems based on optical quantum sensors]. Nauchnyj Vestnik MGTU GA [Scientific Bulletin of the MSTUCA], 2012, no. 185, pp. 5–12. (in Russian)Чернодаров А.В. Контроль и парирование нарушений в интегрированных нави- гационных системах на основе комбинированных критериев согласия // Научный Вестник МГТУ ГА. 2015. № 213 (3). С. 13-21Chernodarov A.V. Kontrol' i parirovaniye narusheniy v integrirovannykh navigatsionnykh sistemakh na osnove kombinirovannykh kriteriyev soglasiya [Monitoring and counteraction against faults in integrated navigation systems by the use of combined goodness-of-fit tests]. Nauchnyj Vestnik MGTU GA [Scientific Bulletin of the MSTUCA], 2015, no. 213 (3), pp. 13–21. (in Russian)Чернодаров А.В., Патрикеев А.П. Контроль и парирование нарушений в наблюдае- мых динамических системах с использованием комбинированных критериев согласия // Труды международного симпозиума «Надежность и качество». Пенза, 2015. Т. 2. С. 81-85Chernodarov A.V., Patrikeyev A.P. Kontrol' i parirovaniye narusheniy v nablyudayemykh dinamicheskikh sistemakh s ispol'zovaniyem kombinirovannykh kriteriyev soglasiya [Monitoring and parry violations observed dynamical systems using combined criteria of consent]. Trudy mezhdunarodnogo simpoziuma Nadezhnost' i kachestvo. Penza [Proceedings of the International Symposium Reliability and quality. Penza.], 2015, vol. 2, pp. 81–85. (in Russian)Джанджгава Г.И., Чернодаров А.В. Адаптивно-робастная фильтрация и инерциаль- ная навигация // Инженерная физика. 2016. № 4. С. 50-59Dzhandzhgava G.I., Chernodarov A.V. Adaptivno-robastnaya fil'tratsiya i inertsial'naya navigatsiya [Adaptive robust filtering and navigation systems integration]. Inzhenernaya fizika [Engineering Physics], 2016, no. 4, pp. 50–59. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.