RU2013152375A

RU2013152375A - Способ высокоточного координирования подводного комплекса в условиях подледного плавания

Info

Publication number: RU2013152375A
Application number: RU2013152375/28A
Authority: RU
Inventors: Юрий Алексеевич Коваленко; Руслан Касымович Хаметов
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2015-06-10
Also published as: RU2555479C2

Abstract

Способ координирования подводного комплекса в условиях подледного плавания, выполняемый посредством системы, содержащей автономный необитаемый подводный аппарата (АНПА) и гидроакустический маяк (ГМ), который перемещают за обеспечивающим судном (ОС), при этом ГМ снабжен первой гидроакустической аппаратурой передачи информации (ГАПИ) с помощью приемоизлучающей антенны, которой в объем воды излучают пакет навигационных данных о горизонтальных координатах и глубине нахождения ГМ в локальной системе координат (ЛСК) 0XYZ, а также метке времени излучения пакета, при этом АНПА снабжен второй ГАПИ, с помощью которой принимают и выделяют навигационный пакет, измеряют временной интервал ΔTраспространения k-го навигационного пакета (k=1, …, N) между ГМ и АНПА и определяют расстояние между ними R(t) к моменту времени t, при этом АНПА снабжен датчиком глубины и доплеровским гидроакустическим лагом, с помощью которых измеряют глубину движения аппарата Z(t) в ЛСК и модуль вектора скорости его движения V(t) к моменту времени t, при этом АНПА снабжен системой коррекции координат, с помощью которой оценивают горизонтальные координаты аппарата (X(t); Y(t)) в ЛСК, отличающийся тем, что по завершении процесса заглубления (аппарат достиг требуемой глубины или высоты над дном) с помощью первой ГАПИ на АНПА передают пакет навигационных данных с начальными горизонтальными координатами (X(t); Y(t)) аппарата в ЛСК, где t- время начала работы системы коррекции координат, к моменту времени излучения k-го навигационного пакета (t-ΔT) определяют горизонтальные координаты (X(t-ΔT); Y(t-ΔT)) ГМ в ЛСК, при этом в качестве ГМ используют телеуправляемый необитаемый подво�

Claims

Способ координирования подводного комплекса в условиях подледного плавания, выполняемый посредством системы, содержащей автономный необитаемый подводный аппарата (АНПА) и гидроакустический маяк (ГМ), который перемещают за обеспечивающим судном (ОС), при этом ГМ снабжен первой гидроакустической аппаратурой передачи информации (ГАПИ) с помощью приемоизлучающей антенны, которой в объем воды излучают пакет навигационных данных о горизонтальных координатах и глубине нахождения ГМ в локальной системе координат (ЛСК) 0XYZ, а также метке времени излучения пакета, при этом АНПА снабжен второй ГАПИ, с помощью которой принимают и выделяют навигационный пакет, измеряют временной интервал ΔT_k распространения k-го навигационного пакета (k=1, …, N) между ГМ и АНПА и определяют расстояние между ними R_АНПА(t_k) к моменту времени t_k, при этом АНПА снабжен датчиком глубины и доплеровским гидроакустическим лагом, с помощью которых измеряют глубину движения аппарата Z_АНПА(t_k) в ЛСК и модуль вектора скорости его движения V_АНПА(t_k) к моменту времени t_k, при этом АНПА снабжен системой коррекции координат, с помощью которой оценивают горизонтальные координаты аппарата (X_АНПА(t_k); Y_АНПА(t_k)) в ЛСК, отличающийся тем, что по завершении процесса заглубления (аппарат достиг требуемой глубины или высоты над дном) с помощью первой ГАПИ на АНПА передают пакет навигационных данных с начальными горизонтальными координатами (X_АНПА(t₀); Y_АНПА(t₀)) аппарата в ЛСК, где t₀ - время начала работы системы коррекции координат, к моменту времени излучения k-го навигационного пакета (t_k-ΔT_k) определяют горизонтальные координаты (X_ГМ(t_k-ΔT_k); Y_ГМ(t_k-ΔT_k)) ГМ в ЛСК, при этом в качестве ГМ используют телеуправляемый необитаемый подводный аппарат (ТНПА), для этого на ТНПА дополнительно размещают гидроакустический маяк-ответчик (ГМО), с помощью которого с заданным периодом зондирования в объем воды излучают акустические импульсы, при этом ОС снабжают гидроакустической навигационной системой с ультракороткой базой (ГАНС-УКБ), с помощью которой последовательно принимают акустические импульсы и определяют дистанцию R_ГМ(t_k-ΔT_k) от ГМО до фазового центра пеленгационной антенны ГАНС-УКБ и курсовой угол KU(t_k-ΔT_k) между носовой частью строительной оси судна и направлением на ГМО, при этом ОС снабжают первым и вторым радионавигационными приемниками GPS/ГЛОНАСС, приемные антенны которых размещают вдоль строительной оси судна в носовой и кормой частях соответственно, при этом многократно определяют географические координаты антенн, которые с помощью вычислительного устройства (ВУ), размещенного на ОС, пересчитывают по каждой паре измерений в локальные координаты с последующим вычислением угла между осью 0X и носовой частью строительной оси судна (курс судна), а затем по группе полученных парциальных оценок курса формируют методом наименьших квадратов сглаженную оценку курса ОС K_OC(t_k-ΔT_k) в ЛСК, далее с учетом линейных смещений фазового центра пеленгационной антенны ГАНС-УКБ относительно второй антенны радионавигационного приемника GPS/ГЛОНАСС в ВУ определяют горизонтальные координаты ОС (X_OC(t_k-ΔT_k); Y_OC(t_k-ΔT_k)) в ЛСК и затем горизонтальные координаты ТНПА (X_ГМ(t_k-ΔT_k); Y_ГМ(t_k-ΔT_k)) в ЛСК по формулам

D_ГМ(t_k-ΔT_k)=(R_ГМ(t_k-ΔT_k)²-Z_ГМ(t_k-ΔT_k)²)^0.5,

X_ГМ(t_k-ΔT_k)=X_OC(t_k-ΔT_k)+D_ГМ(t_k-ΔT_k)×cosβ,

Y_ГМ(t_k-ΔT_k)=Y_OC(t_k-ΔT_k)+D_ГМ(t_k-ΔT_k)×sinβ,

где D_ГМ(t_k-ΔT_k) - дальность между ГМО и фазовым центром пеленгационной антенны ГАНС-УКБ в плоскости X0Y, Z_ГМ(t_k-ΔT_k) - глубина нахождения ТНПА в ЛСК, β=KU(t_k-ΔT_k)-360+K_OC(t_k-ΔT_k), если

(K_OC(t_k-ΔT_k)+KU(t_k-ΔT_k))≥360 град, или β=KU(t_k-ΔT_k)+K_OC(t_k-ΔT_k), если 0 град ≤(K_OC(t_k-ΔT_k)+KU(t_k-ΔT_k))<360 град,

а горизонтальные координаты АНПА в ЛСК к моменту времени t_k оценивают по результатам решения системы уравнений

где D_АНПА(t_k)²=R_АНПА(t_k)²-Z_АНПА(t_k)², D_АНПА(t_k) - расстояние между первой и второй ГАПИ в плоскости X0Y,

и выборе окончательного решения на основе сравнения путевых углов K₁(t_k) и K₂(t_k) с K(t_k-1), при этом первое решение системы является истинным, если выполняется условие $| K_{1} (t_{k}) - K (t_{k - 1}) | < | K_{2} (t_{k}) - K (t_{k - 1}) |$
, в остальных случаях истинным является второе решение, где K₁(t_k) - путевой угол АНПА, рассчитанный по двум смежным оценкам местоположения аппарата (в моменты времени t_k и t_k-1 соответственно), в предположении, что первое решение системы уравнений является истинным, K₂(t_k) - путевой угол АНПА в предположении, что второе решение системы уравнений является истинным, K(t_k-1) - путевой угол АНПА в момент времени t_k-1 получения (k-1)-го навигационного пакета.