Мета дослідження - аналіз деяких аспектів забезпечення надійності, зумовлених особливостями процесу розробки і виготовлення радіолокаційних станцій (РЛС) контролю космічного простору, обгрунтування можливості використання досвіду вітчизняного розробника під час вирішення задач надійності в нових зразках. У роботі використано порівняльний аналіз методів розробки, виготовлення і випробувань складних технічних систем, чинних стандартів і стандарту Головного конструктора. Наведено деякі характерні риси РЛС контролю космічного простору - унікальність, виробництво в одному екземплярі, мала повторюваність і велика номенклатура, неможливість виготовлення і випробувань функціонально закінчених систем безпосередньо в умовах виробника. Розглянуто ряд особливостей проєктування і виготовлення за стандартом Головного конструктора, відсутніх у чинних стандартах, обгрунтовано необхідність гозробки нових нормативних документів, які враховують особливості проектування та виготовлення РЛС контролю космічного простору. З прикладної точки зору наведено ряд конкретних науково-практичних рішень забезпечення надійності РЛС контролю космічного простору вітчизняного розробника для використання подальших розробках. Встановлено, що кількість термінів у сучасній теорії надійності не мають прикладної спрямованості і не надають змогу підвищити точність класифікації стану об'єкта. Показано, що створення нових поколінь РЛС контролю космічного простору супроводжується появою нових, невідомих науці науково-практичних завдань, вирішення яких пов'язано із застосуванням нових наукових ідей, власних розробок комплектувальних елементів. Показано, що застосування сучасної елементної бази під час проектування РЛС контролю космічного простору створює складності забезпечення надійності ієрархічних рівнів, через те, що випробування за наявними стандартами можливі лише для нижчих рівнів ієрархії. Встановлено, що наявні стандарти загальнотехнічних вимог і методів контролю та випробувань для виробів і РЛС не завжди ідентичні, тому, застосовуючи високонадійну гіементну базу, неможливо забезпечити таку ж надійність РЛС. Вочевидь, новий етап забезпечення надійності маэ бути пов'язаний з індивідуальною надійністю самих елементів. Обгрунтовано важливість наукової здачі, пов'язаної з вибором параметрів контролю сучасного покоління РЛС в умовах неможливості застосування традиційного контролю, що вимагає припинення цільового функціонування. Як параметр оцінки стану виробів запропоновано температуру як функцію часу. Запропоновано ряд способів забезпечення надійності нових поколінь РЛС контролю космічного простору, заснованих на використанні нових інформаційних сигналів, вбудованих в елементну базу моделей надійності для створення системи збору, нагромадження й аналізу інформації та єдиної для всіх стадій життєвого циклу радіоелектронної апаратури. Висновки: врахування особливостей проектування і виготовлення РЛС контролю космічного простору і практичного досвіду вітчизняного розробника для вирішення проблем надійності надасть змогу забезпечити створення технології високонадійних поколінь РЛС контролю космічного простору і розроблення станцій "високої заводської готовності".

Аналітичні дані вимог повітряних, морських, сухопутних, річкових, космічних споживачів, порятункових служб за визначенням місцезнаходження об'єктів показують, що вимоги значно залежать від задач, які належить вирішувати різним групам споживачів. При цьому, узагальнені вимоги охоплюють вимоги до робочих зон радіонавігаційних систем (РНС), точності визначення просторово-часових координат (СКП) - середньоквадратична похибка, доступності (ймовірність обслуговування) та цілісності (ймовірність виявлення помилки і/або проміжку часу, протягом якого порушення виявиться). Вимоги, що висуваються до забезпечення абонентів частотно-часовими координатами (наприклад, до телекомунікаційних систем), то поки ще не в повній мірі узагальнено вимоги до забезпечення точністних характеристик. В той же час практичний досвід показує актуальну потребу в отриманні інформації про точний час, і також у частотних еталонах високої стабільності. Це має пряме відношення до синхронізації синхронних швидкодіючих ліній передачі інформації, що основані на принципах синхронної цифрової ієрархії, а ті, що використовують тактову мережеву синхронізацію - до синхронізації базових станцій мобільних систем динамічного зв'язку тощо. Мета статті - розгляд та аналіз застосування радіонавігаційного плану України, що охоплює використання РНС і засобів цивільного та подвійного застосування, що керуються різними відомствами. Визначено, що РПУ не включає радіотехнічні системи, які виконують оглядові функції або функції телекомунікаційних систем зв'язку. Вказано, що він не включає автоматичні системи ідентифікації, чи систем АЗС (автоматичне залежне спостереження), але охоплює навігаційні засоби, на яких базуються описані системи. На етапі формування і розроблення РПУ проведений аналіз теперішнього стану та розвитку всіх РНС (існуючих, а також тих, що використовуватимуться в перспективі), а крім того відповідності їх можливостей висунутим до радіонавігаційних засобів вимогам різних категорій споживачів. Виявлено, що для задоволення вимог точності місцезнаходження серед радіонавігаційних систем СКП повинна мати значення менше 10 м, що зараз має відповідність лише із супутниковими радіонавігаційними системами.

Розроблено методи та алгоритми прецизійного визначення місцеположення рухомих об'єктів за допомогою обробки кодових і фазових спостережень глобальних навігаційних супутникових систем (ГНСС) без ускладненої процедури розв'язання фазової неоднозначності. Вдосконалено метод обробки кодових і фазових ГНСС-спостережень, що розв'язує задачу згладжування / фільтрації кодових спостережень із використанням безперервних фазових спостережень у режимі кінематичного позиціонування, який враховує вплив накручування фази несучої ("wind-up"-ефект), що проявляється при зміні напрямку руху, еволюціях, обертаннях об'єктів. Даний метод забезпечує підвищення точності оцінки координат рухомих об'єктів до дециметрового рівня. Розвинуто метод комбінованого диференціального сумісного кодово-фазового розв'язку навігаційної задачі з одночасною оцінкою початкових фазових неоднозначностей (як континуальних змінних) і без безпосереднього здійснення операцій згладжування / фільтрації. Метод є найбільш ефективним для спільної обробки спостережень GPS + ГЛОНАСС, бо враховує особливості частотного розносу спектрів випромінюваних сигналів ГЛОНАСС, що забезпечує дециметровий рівень точності. Вперше розроблено метод сумісної обробки кодових і фазових ГНСС-спостережень, що розв'язує задачу точного кінематичного позиціонування, який дозволяє усунути варіаційні складові похибки рішення, суттєво зменшити вплив стрибків оцінок кодово-фазових рішень, обумовлених зміною робочого сузір'я супутників ГНСС, та, в середньому, у 2 рази зменшити похибки позиціонування по відношенню до "згладженого" рішення і в 3 - 4 рази по відношенню до DGPS рішень. Розроблено методику оцінки фактичної точності координатних визначень із використанням диференціальної коригувальної інформації, що дозволяє провести верифікацію ГНСС-устаткування користувача для двох режимів роботи: для нерухомого приймача - статичний режим і для мобільного приймача - кінематичний режим.

Розглянуто задачу позиціонування невідомих наземних об'єктів у системі координат, пов'язаній з Землею (задача координатної прив'язки). Передбачається використання єдиного знімка згаданих об'єктів (маркерів), виконаного бортовою знімальною камерою космічного апарата на навколоземній орбіті і переданого на землю разом з синхронною супровідною інформацією. Залучається заданий апріорі математичний опис форми поверхні Землі. Зйомкам маркерів в інтересах координатної прив'язки передує польотне калібрування і уточнення взаємної орієнтації камери та бортового зоряного давача у тілі космічного апарата. Розрахунки у межах калібрування і координатної прив'язки обслуговуються наземним комп'ютером. На відміну від постановок і розв'язків розглядуваної задачі у відомих публікаціях, у даній роботі наперед надається вельми приблизна апроксимація шуканих координат об'єктів прив'язки з похибками на рівні 100 км. На цій підставі нелінійне рівняння земної поверхні замінюється лінеаризованим рівнянням відносно похибок позиціонування невідомого маркера. Вираз у лівій частині цього рівняння є проекцією вектора похибок позиціонування на напрям геоцентричного радіуса-вектора маркера. Згадане рівняння розв'язується разом з векторним рівнянням похибок, складеним на основі фотограмметричної умови колінеарності. Система чотирьох скалярних рівнянь похибок з певністю не вироджена, якщо лінія візування маркера не перпендикулярна до радіуса-вектора маркера. Спрощення, допущені під час лінеаризації рівняння формули Землі, суттєво спотворюють оцінку параметрів прив'язки. Для послаблення цього ефекту запропоновано методику координатної прив'язки, засновану на використанні розмитого спостерігача стану. Методика реалізується як послідовність циклічних операцій. У кожному циклі за допомогою розмитого спостерігача оцінюється відносно мала елементарна частина похибки позиціонування маркера. Збіжність процедури оцінювання така, що для одержання прийнятної точності прив'язки доводиться виконувати сотні і тисячі елементарних циклів. Це необтяжливо для розрахунків у стаціонарних умовах. Точна і однозначна оцінка трьох координат об'єкта прив'язки можлива принаймні за його незначної висоти над рівневою поверхнею.

Здійснено оцінку потрібного рівня радіоелектронного захисту приймачів сигналів супутникових радіонавігаційних систем (СРНС), що забезпечують застосування наземних платформ озброєння та військової техніки, з урахуванням можливого радіоелектронного подавления з боку противника. Розглянуто адаптивний алгоритм просторової фільтрації сигналів СРНС в умовах впливу спеціально організованих завад з боку противника, побудований на основі рекурентного методу формування оцінки зворотної кореляційної матриці. На основі даного алгоритму створюється модель функціонування завадозахищеного приймача сигналів СРНС в умовах впливу активних завад. За допомогою створеної моделі оцінюється ефективність функціонування завадозахищеного приймача сигналів СРНС в умовах радіоелектронного подавления.

Україна має у своєму розпорядженні систему контролю космічного простору, реалізовану на базі радіолокаційної станції (РЛС) "Дніпро", що забезпечує безперервний моніторинг космічного простору. РЛС подібного типу належать до великих складних і наукомістких технічних систем. Новизна застосовуваних науково-технічних рішень, тривалі терміни проектування і виготовлення РЛС виявили неможливість застосування існуючих стандартів розробки та постановки на виробництво і зумовили необхідність створення нового стандарту. Мета роботи - аналіз і узагальнення особливостей розробки і виготовлення систем контролю космічного простору на базі вітчизняних радіолокаційних засобів. Використано метод системного аналізу особливостей вітчизняної школи радіолокаційних систем контролю космічного простору з використанням науково-технічного напрацювання та матеріалів Головного конструктора із забезпечення ефективного вирішення виникаючих специфічних проблем при створенні нових поколінь РЛС. Показано, що для реалізації інформації, що надходить від існуючої РЛС, необхідне забезпечення її конкурентоспроможності на зростаючому ринку таких послуг, що можливо як за рахунок підвищення технічних характеристик наявних засобів, так і завдяки розробці нових. Виходячи зі специфічних особливостей, що неминуче виникають на різних стадіях життєвого циклу РЛС, наявності достатнього обсягу науково-технічного напрацювання (НТН) і досвіду створення як зазначеної, так і наступних поколінь РЛС, наведено низку пропозицій, спрямованих на ефективне вирішення питань контролю космічного простору (ККП) радіолокаційними засобами. Висновки: забезпечення інтеграції та постачання наукомісткої продукції вітчизняних радіолокаційних засобів у міжнародні структури ККП можливо лише на шляхах ефективного використання і стабільного нарощування потенційних можливостей наявних засобів на базі наявного науково-технічного напрацювання з урахуванням специфічних особливостей побудови РЛС контролю космічного простору. Викладені окремі специфічні особливості ймовірних проблем і можливі шляхи їх ефективного вирішення можуть бути корисні широкому колу розробників складних наукомістких систем.

Індекс рубрикатора НБУВ: О671.5

Рубрики:

Космічна радіонавігація

Шифр НБУВ: Ж24839 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто питання гарантування безпеки динамічного позиціонування рухомих об'єктів водного транспорту в умовах, коли на просторово-часовому проміжку здійснення високоточної навігації кількість видимих навігаційних супутників зменшується через специфіку виконуваної технологічної роботи або від того, що потужність сигналу навігаційних супутників супутникових радіонавігаційних систем серйозно послаблюється перешкодами від різних джерел. Мета дослідження - можливості гарантування безпеки ДП РОВТ в умовах, коли апаратура споживача не здатна прийняти сигналів достатньої кількості НС. Запропоновано альтернативний підхід визначення місця рухомого об'єкта водного транспорту. Визначено умови та фактори, котрі можуть погіршити роботу СРНС в акваторії при здійсненні розробки ресурсів шельфу України. Визначено перспективні напрями подальших наукових досліджень.

Індекс рубрикатора НБУВ: О671.5

Рубрики:

Космічна радіонавігація

Шифр НБУВ: Ж24839 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Запропоновано метод підвищення завадостійкості супутникових радіонавігаційних систем під час виведення космічного апарату (КА) на орбіту, шляхом використання нових внутрішніх характеристик локалізованої плазми, котрі виявлені шляхом зондових досліджень. Проведено дослідження потенційних осьових, радіальних та азимутальних неоднорідностей плазми. Результати досліджень спростовують припущення про наявність азимутальної неоднорідності плазми, котра повинна була виникати під дією дискретних потоків швидких електронів. Остаточно встановлено однорідність та еквіпотенціальність локалізованої штучної плазми, що надає змогу використовувати її в околі антенного відсіку КА для утворення надійних каналів зв'язку через іонізоване зовнішнє середовище.

Надано методику розрахунку граничного розміру синтезованої апертури антени космічного апарату космічної системи радіолокаційного спостереження. Проведено аналіз можливого обмеження розміру синтезованої антенної решітки внаслідок впливу флуктуацій фронту хвилі радіолокаційного сигналу.

Розгянуто проблеми забезпечення перешкодостійкості навігаційної апаратури споживачів супутникових радіонавігаційних систем (СРНС) та математичні моделі навмисних перешкод сигналам СРНС GPS та ГЛОНАСС, що дозволяє оцінити ефективність їх заглушення структурними та шумовими перешкодами.

Викладено принципи побудови та функціонування супутникових радіонавігаційних систем, їх системного дослідження та моделювання. Розкрито методологію системної оптимізації структури та стратегій функціонування цих систем. Розглянуто теоретичні основи навігаційних визначень у сучасних супутникових радіонавігаційних системах. Наведено алгоритми оброблення навігаційних вимірювань і навігаційно-часових визначень.

Запропоновано підхід щодо придушення завад супутниковим радіонавігаційним сигналам, який базується на ідеї алгоритму складання сигналів від 4 випромінювачів з амплітудами й фазами такими, щоб сформувати нуль просторової діаграми спрямованості убік джерела сигналу завади. Метод реалізує схему BFGS. Даний підхід враховує більшість особливостей процесу, що дозволяє значно підвищити завадозахищеність приймачів GPS сигналів.

На основі теоретичних викладок, приведених у першій частині статті приведено 2 методи розділення каналів корекції. Розроблено алгоритми безплатформної курсовертикалі, де реалізовані запропоновані методи. Перший алгоритм розроблено з використанням матриці напрямних косинусів. Другий алгоритм у якості параметрів орієнтації використовує кватерніон. Для розділення каналів використовується інформація про орієнтацію, отримана на першому етапі корекції. У першому алгоритмі розділення реалізовано шляхом віднімання вертикальної складової магнітного поля та вибору корекції для відповідних стовпчиків матриці напрямних косинусів. У другому - шляхом спеціального алгоритмічного обнулення вертикальної складової магнітного поля Землі у вимірюваннях магнітометрів та модифікації опорного вектору.

Досліджено основні механізми виникнення геометричних і радіометричних помилок РСА-зображень (радіолокатори з синтезованою апертурою) поверхні, що виникають під час приймання та обробки відбитих електромагнітних сигналів за умов нестабільного польоту РСА-платформи. Запропоновано методи й алгоритми компенсації траєкторних відхилень платформи та нестабільної орієнтації антени радіолокатора. Розроблено новий підхід для одержання зображень без геометричних помилок. Запропоновано схему багатопоглядової обробки, яка може бути використана у випадку значних траєкторних нестабільностей. Ефективність розглянутих методів і алгоритмів підтверджено в результаті аналізу експериментальних даних. Розроблено метод для компенсації нестабільностей орієнтації реальної антени, що базується на РСА-обробці розширеної смуги доплерівських частот відбитих електромагнітних сигналів. Також розроблено схему багатопоглядової обробки зі збільшеним числом поглядів і процедуру радіометричної корекції, які можуть бути використані для оцінки і корекції радіометричних помилок. Проведено детальний аналіз залишкових фазових помилок. Запропоновано новий метод автофокусування для РСА бічного огляду, в якому використовуються локальні квадратичні оцінки для відтворення довільної залишкової фазової помилки. Цей метод використовується в діючих РСА-системах і дозволяє суттєво підвищити їх ефективність.

Приведен анализ устойчивости нелинейной угломестной системы командно-измерительной системы радиотехнического комплекса.

Для побудови систем навігації пропонується використовувати псевдосупутникові радіонавігаційні комплекси. Розглянуто визначення "псевдосупутник", його призначення та основні параметри і вимоги. Проведений порівняльний аналіз псевдосупутникових радіонавігаційних систем із діючими супутниковими радіонавігаційними системами, визначені особливості побудови та функціювання. Приведено тенденції розвитку псевдосупутникових радіонавігаційних систем у диференційному і геодезичному режимах роботи, перспективи розвитку даних систем.

Проведен анализ роли космических аппаратов видовой разведки в информационном обеспечении боевых действий, показана необходимость применения эффективных методов привязки космических снимков с использованием информации бортовой системы спутниковой навигации и средств ориентации космического аппарата (КА). На основе анализа характеристик современных средств поражения сформулированы требования к точности формируемых целеуказаний, получены допустимые значения погрешности оценки местоположения навигационной аппаратуры КА.

Проведено аналіз основних проблем практичного використання існуючих супутникових радіонавігаційних систем (СРНС). Запропоновано створення наземних локальних радіонавігаційних систем на основі псевдосупутників, визначено особливості рішення навігаційної задачі, показано різницю у величині значень похибки лінеаризації під час використання псевдосупутників по відношенню до випадку використання СРНС.