Создание условий для применения вычислительных методов подготовки данных для принятия решений (Слайд 2).

Навигационное обеспечение становится непременным фактором совершенствования оружия. Развитие военных технологий предполагает объединение средств разведки и целеуказания, органов управления, средств огневого поражения противника в единую систему, создание разведовательно-огневых и разведовательно-ударных комплексов, состоящих из множества взаимосвязанных элементов.

Методы определения координат и других навигационных параметров показаны на слайде №6.

В основе абсолютного способа определения координат лежит решение пространственной линейной засечки, где нам известны координаты спутников (эфемеридная информация) и вычисляем различными способами дальности до видимых спутников (измерительная информация). Для нахождения координат решаем систему линейных уравнений.

Относительный способ в основе использует способ абсолютных определений и дополнительной используется прием уточнения навигационных параметров или непосредственно определяемых координат.

На слайде № 7 показаны основные рабочие формулы.

Абсолютные вычисления производит микропроцессор, расположенный в навигационной аппаратуре. Для относительных определений, как правило, используется отдельный компьютер.

На слайде № 8 показаны составные части и основные характеристики спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС (Россия) и НАВСТАР (США).

Характеристики этих систем принципиально не различаются.

На слайде № 9 показана мгновенная доступность (сколько спутников ГЛОНАСС можно было увидеть одновременно) на 31 августа 2008 г. В настоящее время ситуация изменилась к лучшему.

Необходимо отметить, что, несмотря на свою глобальность, систему навигационного обеспечения необходимо рассматривать в комплексе, так как техногенность и подверженность воздействию космической группировки ГЛОНАСС/GPS делает возможность ее устойчивого использования только в мирный период.

Систему навигационного обеспечения необходимо рассматривать как совокупность средств навигации (ГНСС, радионавигационных систем, инерциальных систем, гироскопических систем, систем ориентации, топографических, цифровых, электронных, навигационных карт, различных планов, схем и т.п.).

Решение задачи навигации предполагает определение координат подвижного объекта, а также его скорость и направление движения. В настоящее время в мире применяется четыре типа систем наземной навигации:

- системы счисления пути одометрического типа;

- радионавигационные системы наземного базирования;

- спутниковые навигационные системы;

- инерциальные навигационные системы.

На слайде № 10 показаны образцы навигационной аппаратуры состоящей на вооружении в ВС РФ.

СНС поддерживает точные, достаточно производительные и экономические технологии определения координат подвижных и стационарных объектов. Однако применение СНС в условиях крупного военного конфликта может быть существенно ограничено по ряду причин. Во-первых, СНС включает множество элементов, которые могут выйти из строя в результате преднамеренного воздействия. Даже в мирное время МО США оставляет за собой право изменять расписание работы космического сегмента без уведомления потенциальных потребителей. Подобные изменения ощутимо мешают навигационным и геодезическим определениям. Во-вторых, на работу аппаратуры потребителя оказывает влияние окружающая обстановка. Под кронами деревьев, возле высоких сооружений, в закрытой местности, в горах и на территории городской застройки прием сигналов сильно затруднен, показания аппаратуры нередко содержат большие никак не обнаруживаемые погрешности. В-третьих, полное решение задач навигации требует определения, как минимум, шести элементов - трех линейных пространственных координат и трех угловых координат ориентировки объекта. CНС не дает естественного способа определения углового положения объекта, тем более не приемлема для измерения параметров силового поля Земли на ее поверхности.

Таким образом, СНС следует рассматривать как весьма эффективное средство решения частных задач наземной навигации и топогеодезической привязки. Для повышения надежности навигационно-геодезического обеспечения военных потребителей необходимо развивать автономные средства и методы наземной навигации.

Инерциальные навигационные системы (ИНС). ИНС позволяют решать задачу навигации в тех условиях, где все другие средства оказываются неприемлемыми или малоэффективными. Они применяются для управления движением в самых различных природных средствах - от космического пространства до океанских глубин и подземных выработок.

Принцип действия ИНС состоит в измерении вектора удельной силы (кажущегося ускорения) в процессе движения, преобразовании измерений в геодезическую систему координат, вычислении по результатам измерений ускорения относительно Земли и интегрирования текущих ускорений по времени.

Опыт изготовления ИНС наземного применения имеют такие фирмы, как Litton Industries (США), Honeywell (США), Ferranti (Великобритания), Sagem (Франция), Litef (Германия). Уровень отечественного приборостроения в области инерциальной навигации позволяет освоить производство ИНС, которые по своим функциональным возможностям смогут превзойти топопривязчики и обеспечивать определение координат в темпе реального времени на уровне 0,1...0,05% от пройденного пути, а также измерять вектор скорости и угловую ориентацию объекта в пространстве.

Инерциальный метод определения координат, открывая большие перспективы для наземной навигации, имеет свои собственные недостатки, такие как высокая стоимость аппаратуры и времязависимый характер поведения ошибок. Поэтому оптимальное решение задач НГО сухопутных войск будет состоять в комплексном сочетании существующих и перспективных технологий, среди которых наибольший прогресс могут дать спутниковые навигационные системы.

Сравнительная таблица характеристик различных методов определения координат приведена на слайде № 11.

Таблица

Сравнение методов навигации

Наиболее перспективным средством обеспечения войск исходными геодезическими данными являются инерциальные навигационные системы. Эти системы удовлетворяют таким важным требованиям как оперативность, автономность, скрытность, устойчивость и универсальность. Вместе с тем применение ИНС при НГО войск затрудняется в настоящее время недостаточной точностью. Для компенсации недостатков ИНС необходимо комплексировать инерциальные системы навигации со спутниковой аппаратурой определения координат.

Технические требования к аппаратуре потребителя ГЛОНАСС и НАВСТАР

По типу решаемых задач НАП должна иметь следующее исполнение:

1. Аппаратура автономной навигации (определение данных о положении, направлении и скорости движения объекта) в автоматическом режиме с передачей данных в центр управления (на внешний компьютер) - как элемент системы управления движением объекта.

2. Аппаратура точной навигации в автоматическом режиме с обработкой дифференциальных поправок в реальном времени.

3. Аппаратура точной навигации и определения пространственной ориентации подвижного объекта в автоматическом режиме.

4. Аппаратура автономной навигации повышенной точности в ручном режиме - как средство определения координат командира подразделения.

5. Аппаратура топогеодезической привязки позиций по координатам с дифференциальной пост-обработкой стационарных наблюдений .

6. Аппаратура подготовки высокоточных геодезических данных (определение базисных линий между точками земной поверхности) с пост-обработкой относительных фазовых наблюдений.

Аппаратура типа 1 требуется для обеспечения глобальной навигации на воздушных, морских и наземных магистралях. Потребителями этой аппаратуры являются самолеты дальней авиации, морские суда, средства перевозки ценных и опасных грузов по железным и шоссейным дорогам.

Аппаратура типа 2. обеспечивает локальную навигацию в районе аэродромов, в гаванях, во внутренних водоемах и на местности. В сухопутных войсках потребителями этой аппаратуры являются транспортные средства разведывательного и поисково-спасательного назначения, а так же машины устройства и преодоления инженерных заграждений.

Аппаратура типа 3 требуется для управления оружием в авиации, артиллерии и бронетанковых войсках, практически во всех боевых машинах.

Аппаратура типа 4 должна быть во всех подразделениях сухопутных войск и ВДВ, которые выполняют самостоятельные задачи на местности. В принципе, поставки должны распространяться до командиров боевых взводов и отдельных боевых групп, а так же командиров расчетов боевого обеспечения.

Аппаратура типа 5 необходима для выполнения задач координатной привязки позиций, постов наблюдений, пунктов калибровки автономных средств навигации в тактическом звене. Потребителями этой аппаратуры являются топогеодезические подразделения РВ и А, ВВС, отделения службы КП и АГО РВСН, армейские топографические части, топографические отделения тго, части подготовки младших специалистов топографического профиля, ВВУЗы.

Аппаратура типа 6 необходима для выполнения специальных задач подготовки высокоточных геодезических данных на оперативном уровне, развития геодезических сетей, определения эталонных азимутов и других астрономо-геодезических данных. Потребителями этой аппаратуры являются геодезические отделения тго и аго, отделы службы КП и АГО РВСН, научно-исследовательские учреждения и ВВУЗы астрономо-геодезического профиля.

Основные требования к техническим характеристикам НАП

Исполнение аппаратуры типов 1 - 3 - модульное, в виде встраиваемого системного блока и антенны. Аппаратура типов 4 - 6 - законченные изделия с индикатором, клавиатурой, источниками питания. Аппаратура типов 5, 6 поставляется в виде комплектов из двух и более приемников, с внешними накопителями и средствами обработки наблюдений.

Точность определения координат:

тип 1 - 10...30 м и грубее (до 100 м);

тип 2 - 1... 10 м;

тип 3 - 1...10 м; углы - 3...5' ;

тип 4 - 5...15 м;

тип 5 - 0.1...5 м;

тип 6 - 1^.10^-6.D и точнее.

Точность регистрации времени через порт данных 0,1 мкс - по особому заказу.

Наблюдаемые величины - кодовая дальность и доплеровский сдвиг частоты по системам ГЛОНАСС и НАВСТАР. Аппаратура геодезического класса кроме того должна выполнять наблюдения фазы несущей частоты.

Математическое и программное обеспечение:

Выдача коодинат в системе WGS84, ПЗ90, СК42 в формате: широта, долгота, высота или плановые координаты на плоскости в проекции Гаусса-Крюгера.

Аппаратура типа 4 должна решать вспомогательные задачи планирования и отработки движения по маршруту.

Аппаратура типов 5, 6 - должна предусматривать программирование сеансов наблюдений и их автоматическую отработку, накопление наблюдений и пост-обработку на внешних устройствах.

Технические требования к ИНС наземного назначения

Состав измерительного комплекса:

1. инерциальный измерительный блок;

2. ПЭВМ типа Note Book;

3. датчики дополнительной информации доплеровского типа и НАП СНС;

4. источники питания;

5. автомобиль типа «УАЗ»;

6. дальномерно-угломерное устройство привязки к недоступным пунктам.

7.

Характеристики инерциальной навигационной системы:

1. три гироскопа (лазерных или ВОГ) со стабильностью не ниже 0,01 градуса/час;

2. три акселерометра с точностью 1-5 мГал;

3. диапазон измеряемых значений угловых скоростей 300 градусов в секунду, ускорений-до 5 g;

4. продолжительность непрерывной работы - 24 часа в сутки;

5. среднее время на работки на отказ - 5000 часов;

6. продолжительность срока эксплуатации - 20000 часов;

7. срок хранения - 10 лет;

8. масса до 50 кг;

9. объем до 20 куб. дм;

10. диапазон рабочих температур - -20 ...+50 С;

11. допустимый уровень вибрации - до 7 g;

12. стойкость к ударным нагрузкам - до 40 g;

13. источник питания постоянного тока - 24..,32 В;

14. потребляемая мощность - 60 Вт,

Эксплуатационные показатели комплекса:

1. точность определения координат (расстояния) в темпе реального времени 1х10^-4 от пройденного пути;

2. точность определения углов наклона машины 2 угл. минуты;

3. максимальная скорость движения до 100 км/час;

4. средняя скорость движения по трассе - 50 км/час;

5. состав экипажа лаборатории –2 чел.( оператор и водитель).

Потребность в изделии:

1. на центральном уровне 2-3 комплекта;

2. на региональном уровне 10 - 15 комплектов.

При выполнении единой боевой задачи, усилия всех элементов построения войск требуют четкого согласования по месту и времени. Эту важную функцию выполняет навигационное обеспечение, которая задает единую систему отчета для всех потребителей - тот пространственно-временной базис, который необходим для организации взаимодействия в бою и операции на всех уровнях от видов Вооруженных Сил до отдельных расчетов.

В ходе ведения операций США и НАТО в Югославии, Афганистане, Ираке, достоинства координатных методов управления оружием проявили себя со всей очевидностью. Их применение обеспечило точечное поражение целей и успешное выполнение боевых задач с минимальными потерями. Эти операции показали, что современные военные технологии обладают таким потенциалом, который гарантирует уничтожение целей с того момента, как они будут обнаружены и зафиксированы в координатной форме.

Анализируя военно-технические итоги вышеуказанных операций военные специалисты делают вывод о кардинальном изменении статуса навигационного обеспечения в современных условиях: из вида обеспечения боя (операции) навигационное обеспечение приобретает значение поражающего фактора при ведении боевых действий. Благодаря высокой точности нанесения ударов эффект от применения обычных боеприпасов становится соизмеримым с действием ядерного оружия.

Военно-экономический анализ применения спутниковых навигационных систем приведен на слайде № 12.

Уровень навигационного обеспечения при обеспечении Вооруженных Сил должен быть адекватным боевому потенциалу войск, гарантировать эффективное функционирование систем оружия и создавать необходимые условия комплексного огневого поражения противника.