Форум військових геодизстів, топографів, картографів


  • Нова тема
  • Відповісти

Высокоточная интегрированная навигационная система “ГАЛС-Д2-4”

Частка
avatar
mss_d

Кількість повідомлень : 26
Дата реєстрації : 06.01.2015

Высокоточная интегрированная навигационная система “ГАЛС-Д2-4”

Створювати по mss_d на тему Вт Січ 06, 2015 3:39 pm

Государственная программа вооружения и ФЦП «Развитие оборонно-промышленного комплекса на 2011–2020 годы» нацелена на создание новых образцов вооружения. Важное значение при формировании перспективной ударной группировки ракетных войск стратегического назначения (РВСН) имеет ввод в боевой состав подвижных грунтовых ракетных комплексов (ПГРК) "Тополь-М" и “Ярс”. Одним из направлений развития ударной группировки РВСН, является дооснащение существующих ПГРК в части информационно-навигационного обеспечения. 

Учитывая несомненные преимущества подвижных грунтовых и боевых железнодорожных ракетных комплексов (БЖРК) перед стационарными в части более высокой скрытности и неопределенности месторасположения при боевом патрулировании, данные комплексы имеют определенные недостатки. 



Помимо России работы по подвижным ракетным комплексам ведут и другие страны (например, США и Китай).

Как показано в [8], в США не удалось создать высокоточные системы навигационного обеспечения БЖРК и прицеливания ракет при подготовке пусков с любых пригодных участков железных дорог. Поведение ракеты в условиях реальных ударных и вибрационных воздействий не оценивалось. Боевой железнодорожный ракетный комплекс отличался значительным количеством демаскирующих признаков. Не удалось практически отработать формы и способы боевого применения БЖРК, идеологию их рассредоточения, организацию боевого дежурства и управления ракетно-ядерным оружием на маршрутах боевого патрулирования, основы технической эксплуатации и всестороннего обеспечения функционирования БЖРК.


В КНР [9] разрабатываются новые формы и способы боевого применения перспективных мобильных ракетных комплексов стратегического назначения. Как правило, в основу берутся наработки других, более продвинутых в данном направлении стран, в частности, России (СССР). Главным считается обеспечение их способности оперативно рассредоточиться на значительной территории и совершать маневры по смене полевых позиций. Нарабатывается комплекс оперативных и организационно-технических мероприятий оперативной маскировки в интересах обеспечения скрытности рассредоточения и создания фактора неопределенности расположения боевых порядков. К ним относятся [9]: размещение ПГРК в туннелях и пещерах; создание ложных объектов; создание комплексных имитаторов видимого, инфракрасного, радиолокационного и радиочастотного диапазонов; применение многоспектральных маскировочных сетей; выбор маршрутов рассредоточения и маневра между холмами, в горно-лесистой и малонаселенной местности; выбор дорожной сети, полностью скрытой кронами деревьев и с учетом углов блокировки видимости космических аппаратов вероятного противника; частичная посадка деревьев на маршрутах движения; проведение маневров в темное время суток и плохой видимости; управление в режиме полного радиомолчания и др. 



Как видно из приведенных примеров, основное внимание уделяется именно защите и маскировки комплексов в мирное время и в период эскалации возможного конфликта с угрозой применения ядерного ракетного оружия. Именно эти факторы являются одними из важнейших для осуществления сдерживания вероятного противника. 



Известно, что важным боевым свойством любого подвижного ракетного комплекса является живучесть в районе боевого патрулирования. Факторов, влияющих на живучесть подвижного ракетного комплекса, много и они зависят от различных параметров: назначения, боевого применения, наконец, от типа межконтинентальных баллистических ракет (МБР). Учитывая длительные сроки эксплуатации сложных систем, на вооружении одновременно могут находиться образцы разных поколений, причем требования к подвижным ракетным комплексам Министерство обороны предъявляет с учетом последних достижений.



Остановимся на группе факторов, прямо влияющих на живучесть и обеспечивающих навигационную и телекоммуникационную составляющую подвижных ракетных комплексов.



В настоящее время в ПГРК типа "Тополь-М" используется система наземной навигации (СНН). СНН ПГРК предназначена для автоматического определения текущих координат движущегося объекта; определения прямоугольных координат заданной точки; автоматического определения текущего дирекционного угла; преобразования полярных координат цели в прямоугольные; вычерчивания маршрута движения. (для определения положение (угла) ПГРК на плоскости относительно истинного меридиана).

В состав СНН входят следующие основные компоненты:

гироскоп; 
пульт управления гироскопом; 
доплеровский датчик скорости; 
счетно-решающий прибор; 
блок управления курсопрокладчиком; 
курсопрокладчик КП-4; 
преобразователь тока ПТ-200Ц. 


Для проведения прецизионных измерений дирекционного угла ПГРК предназначен автоматический гирокомпас. Одним из недостатков автоматического гирокомпаса ПГРК является то, что он требует значительное время для приведения в режим “работа” на боевой позиции ПГРК. Для проведения пуска межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) пусковая установка вывешивается на домкратах, гирокомпас опускается на землю (Рисунок 1), пусковая установка выставляется по горизонту.






Рисунок 1 Автоматический гирокомпас в движении и на пусковой площадке ПГРК
 



Время подготовки к пуску МБР ПГРК является одним из главных показателей повышения боеготовности. Используемый автоматический гирокомпас в ПГРК СНН содержат электромеханические гироскопы, которые имеют ряд недостатков:

наличие подвижных деталей, сложность конструкции; 
большое время запуска и низкая чувствительность; 
высокая потребляемая мощность и низкая радиационная стойкость; 
низкая надежность и не большой срок службы; 
потенциально высокая стоимость. 


Кроме того, автоматический гирокомпас в ПГРК не позволяет работать в едином информационно-навигационном пространстве пускового комплекса и с инерциально - навигационной системой головной части МБР при движении в район боевого патрулирования.


Необходимо учитывать и время на топогеодезическую подготовку стартовой позиции ПГРК штатным топопривязчиком из состава ракетного комплекса, которое может составлять до 40 минут, при использовании изделия ГАЛС-Д2-4 время может быть уменьшено до 4 минут. Кроме того, при использовании изделия ГАЛС-Д2-4 может быть значительно повышена точность геодезической привязки (от 10 м до 20 мм) и значительно уменьшено время нахождения подвижного ракетного комплекса на боевой позиции при экстренном оставлении боевой позиции. 

Таким образом, существующая навигационная система ПГРК находящаяся в эксплуатации уже объективно нуждается в дооснащении.



Разумеется, не стоит вопрос о её замене, но добавление к навигационной системе дополнительных технических возможностей может существенным образом улучшить общие тактико-технические характеристики (ТТХ) подвижных ракетных комплексов: снижение времени подготовки к пуску МБР с произвольной боевой позиции. 



Высокоточная интегрированная навигационная система “ГАЛС-Д2-4”


Для повышения некоторых параметров, улучшающих ТТХ подвижных ракетных комплексов, находящихся на вооружении и перспективных, может быть использовано изделие ГАЛС-Д2-4.



Изделие “ГАЛС-Д2М-4” [1] предназначено для повышения оперативных возможностей подвижных ракетных комплексов по наведению МБР, ориентации и навигации в движении, проведения пуска межконтинентальной баллистической ракеты с любой точки маршрута боевого патрулирования подвижных ракетных комплексов.



В “ГАЛС-Д2М-4” воплощены лучшие технические решения, не уступающие мировым аналогам в области инерциально-навигационных, информационно-компьютерных, телекоммуникационных и спутниковых технологий. 



В основу построения “ГАЛС-Д2М-4” заложен одометрический принцип. В тоже время, комплекс комплексирован с приемником спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS, несколькими одноплатными компьютерами, что позволяет исключить накапливающиеся систематические ошибки одометрического канала и случайные ошибки спутникового. Кроме того, автономный режим работы “ГАЛС-Д2М-4” обеспечивается за счет комплексирования бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) с одометрами (механическими и доплеровскими датчиками скорости).



Комплекс “ГАЛС-Д2М-4” позволяет работать в едином информационно-навигационном пространстве с инерциально-навигационной системой головной части межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) при совершении марша или выдвижении на боевую позицию, а также при оснащении системой ГАЛСН-1 всего дивизиона.



При движении в район боевого патрулирования ПГРК может быть осуществлена передача навигационных данных от изделия “ГАЛС-Д2М-4” в инерциально - навигационную систему головной части МБР, что позволит значительно сократить время на подготовку к пуску МБР ПГРК.






Рисунок 2 Вариант состава изделия ГАЛС-Д2М-4 для ПГРК
 



Заложенные в изделии “ГАЛС-Д2М-4” технические решения и программное обеспечение позволят значительно расширить функциональные возможности системы стабилизации, ориентации и навигации ПГРК, повысить его точность позиционирования на боевой позиции и снизить время готовности к работе.



Центральный блок управления и навигации


Центральный блок управления и навигации обеспечивает:

возможность работы с АСУВ РВСН; 
возможность работы с аппаратурой автоматизированной системы боевого управления ПГРК; 
возможность работы с УКВ/КВ радиостанциями в радиосети командира дивизии/полка РВСН; 
возможность работы со спутниковой навигационной системой ГЛОНАСС по сигналам L1 и L2 с ВТ-кодом при использовании режимов затруднения «Штора» и исключения несанкционированного доступа; 
возможность совмещенной работы с спутниковыми навигационными системами ГЛОНАСС L1(СТ/ВТ-код) + L2(СТ/ВТ-код) и GPS L1(C/A-код); 
определение координат и дирекционного угла ПГРК; 
автоматическое отображение параметров движения ПГРК (координат, скорости и направления движения) на устройстве отображения и курсоуказателе водителя; 
автоматическое определение дирекционного угла на пункт назначения; 
автоматическое определение курсового угла на пункт назначения; 
автоматическое определение дальности до пункта назначения; 
работу с электронной навигационной картой при движении ПГРК; 
хранение электронных навигационных карт на встроенной защищенной электронной карте памяти; 
автоматическая запись и хранение маршрута движения ПГРК; 
автоматический поиск контрольных точек и целей по адресу; 
автоматический поиск контрольных точек и целей по координатам; 
автоматическое определение максимальной и средней скорости движения ПГРК; 
автоматическое определение времени в пути до контрольных точек и целей; 
работу в режимах: автономном, спутниковом и интегрированном. 


Бесплатформенная инерциальная навигационная система


Бесплатформенная инерциальная навигационная система (БИНС) предназначена для определения и выдачи параметров стабилизации, ориентации и навигации с возможностью использования данных спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS и одометрического/доплеровского датчика пройденного пути. БИНС была построена на легких кремниевых акселерометрах и волоконно-оптических гироскопах. Технология НПО ПРОГРЕСС позволила, сохранив присущий традиционным бесплатформенным инерциальным навигационным системам высочайший уровень помехозащищенности и надежности, создать систему с уникальными сочетаниями весовых, стоимостных и точностных характеристик. 






Рисунок 3 Внешний вид БИНС “ГАЛС-Д2М-4”
 



Основные параметры БИНС (приведены для справки):

Время готовности к обмену данными с пользователем и выдачи статуса «Исправность» - не более 15 секунд; 
Время ускоренного гирокомпасирования и выдачи измеренного угла курса - не более 6 минут; 
Время коррекции углов ориентации по известному азимутальному углу - не более 10 секунд; 
Максимальное время непрерывной работы БИНС составляет 48 ч (увеличение времени по согласованию с заказчиком); 
Среднеквадратическая погрешность определения и выдачи угла крена - не более ±0,03° (±0,5 д.у.) в диапазоне измерения от минус 35 до +35°; 
Среднеквадратическая погрешность определения и выдачи угла тангажа - не более ±0,03° (±0,5 д.у.) в диапазоне измерения от минус 20 до +79°; 
Среднеквадратическая погрешность определения и выдачи начального угла курса определенного методом ускоренного гирокомпасирования - не более ±0,042°*sec(широта места) (±0,7 д.у.*sec (широта места)) в диапазоне измерения от 0 до 360°; 
Среднеквадратическая погрешность удержания угла курса в режиме «навигация» - не более ±0,042° (±0,7 д.у.) за 1 час работы; 
Среднеквадратическая погрешность определения и выдачи ускорения по оси X, ускорения по оси Y, ускорения по оси Z - не более ±0,003 g, где g = 9,8175 м/с2; 
Среднеквадратическая погрешность определения и выдачи угловой скорости по оси X, по оси Y, по оси Z - не более ±0,001 °/с в диапазоне измерения от 0 до 100°/с; 
Среднеквадратическая погрешность определения текущих географических координат (широты и долготы) местоположения объекта в мировой геодезической системе координат 1984 года (WGS-84) в режимах навигации СНС/ИНС - не более 10 м; 
Среднеквадратическая погрешность определения текущей высоты местоположения объекта относительно уровня мирового океана в режимах навигации СНС и СНС/ИНС - не более 50 м. 
Среднеквадратическая относительная погрешность определения приращения текущих географических координат местоположения объекта в режиме навигации БИНС/одометр - не более 0,2 % величины пройденного пути за один час работы системы; 


БИНС имеет несколько режимов работы:

«Начальное включение»; 
«Ходовой компас»; 
«Ускоренное гирокомпасирование»; 
«Коррекция углов ориентации»; 
«Навигация». 


БИНС выполняет заданные функции и сохраняет значения вышеприведенных параметров, не имеет механических повреждений после воздействия одиночных ударных нагрузок с пиковым ударным ускорением 882м/c2 (90g) при длительности действия ударного импульса от 5 до 10 мс. 



БИНС выполняет заданные функции и сохраняет значения вышеприведенных параметров, не имеет механических повреждений после воздействия многократных ударных нагрузок с пиковым ударным ускорением 196м/c2 (20g) при длительности действия ударного импульса от 1 до 5 мс и частоте не более 80 ударов в минуту.



Обмен цифровой информацией между БИНС и центральным блоком управления и навигации комплекса “ГАЛС-Д2М-4” осуществляется по каналу информационного обмена, основанному на последовательном протоколе связи ИРПС (ОСТ 11 305.916-84). Информационный обмен осуществляется с частотой не менее 100 Гц. ЦБУН передает данные по стабилизации, ориентации и навигации в боевые системы ПГРК по интерфейсам RS-232C/RS-422.



Антенна СНС. Антенна спутниковых навигационных систем (СНС) предназначена для приема сигналов от спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS.



Боевое применение изделия “ГАЛС-Д2М-4”


Известно, что важным боевым свойством подвижного ракетного комплекса является живучесть, которая достигается за счет значительного времени сокращения подготовки к пуску и создания неопределенности местоположения пусковой установки в районе боевого патрулирования, а также за счет создания высокоскоростной защищенной системы обмена данными. На рисунке 4 показан один из вариантов применения изделия “ГАЛС-Д2М-4” в ПГРК.



Создание единого информационно-навигационного пространства при подключении инерциально - навигационной системы МБР к изделию “ГАЛС-Д2М-4”, позволит передавать навигационные данные от изделия в боевую часть МБР. При размещении подвижных ракетных комплексов в туннелях и маневре в горно-лесистой местности требуется не только непрерывная автономная навигация, но и решение предварительной задачи наведения МБР на цель. При использовании изделия “ГАЛС-Д2М-4”, для командиров дивизионов обеспечивается доступ к информации о местоположении ПГРК на марше и при развертывании на боевой позиции в режиме реального времени с учетом углов блокировки видимости спутниковых навигационных систем и космических систем разведки.






Рисунок 4 Вариант боевого использования “ГАЛС-Д2М-4” в ПГРК
 



В предложенном НПО ПРОГРЕСС варианте (рис.4) БИНС монтируется на пусковой стол, ЦБУН размещается в кабине командира дивизиона ПГРК. НПО ПРОГРЕСС предложено использование БИНС на пусковых столах ПГРК для повышения точностных параметров по обеспечению прицеливания за счет реализации автономного определения азимута контрольного элемента. 



В варианте применения изделия ГАЛС-Д2М-4 в БЖРК появляется возможность решения задачи «предварительного и постоянного» ввода навигационных данных в систему наведения МБР при размещении в радионепрозрачных укрытиях (в т.ч. ЖДПУ), туннелях и маневра при движении на боевую позицию. Навигационные данные от ГАЛС-Д2М-4, передаются на пусковые установки (ЖДПУ) с МБР. ЦБУН изделия имеет возможность подключения к цифровой информационной магистрали для обработки данных от всех элементов БЖРК. 



Вариант боевого использования изделия ГАЛС-Д2М-4 совместно с изделием ГАЛС-Н1 [10] перспективных подвижных ракетных комплексов для создания локальной высокоскоростной широкополосной беспроводной сети передачи данных ракетного дивизиона показан на рисунке 5 и 6.






Рисунок 5 Вариант боевого использования “ГАЛС-Д2М-4” в УКВ радиосети БЖРК
 



Прием и передача навигационных и других данных от элементов ПГРК всех дивизионов может осуществляться по УКВ радиоканалу со скоростью не менее 345 кбит/c при использовании модифицированной версии цифровой информационно - навигационной системы ГАЛС-Н1. Это обеспечит командиру дивизиона оперативное управление как на марше, так и при рассредоточении элементов ПГРК на местности, что существенно повысить маневренность. Указанная скорость обмена данными обеспечивает передачу не только голоса, но и видеоданных от всех элементов подвижного ракетного комплекса.






Рисунок 6 Вариант схемы организации связи при использовании ГАЛС-Н1 для ПГРК
 



Заключение


Изделие “ГАЛС-Д2М-4” имеет высокую надежность и тактико-технические характеристики, сравнимые с лучшими мировым аналогами спутниковых инерциально-навигационных систем для подвижных комплексов. 



Изделие “ГАЛС-Д2М-4” имеет возможность работы в условиях радиоэлектронного подавления при движении ПГРТ и БЖДРК на боевые позиции, небольшой срок производства (до 7 месяцев) и конкурентную цену. 



Изделие “ГАЛС-Д2М-4” в совокупности с системой ГАЛС-Н1 обеспечивает создание локальной широкополосной беспроводной сети передачи данных, голоса и видео ракетного дивизиона. 



Начавшийся процесс перевооружения Вооруженных Сил Российской Федерации, требует от оборонно-промышленного комплекса не столько производить вооружение и военную технику, разработанную в 90-х годах, но и иметь инновационные разработки XXI века по принципу “здесь и сейчас”. 



При условии прекращения ведомственного лоббирования и возрождения здоровой конкуренции разработчиков (в том числе из числа коммерческих компаний), возможна не только модернизация существующего вооружения и военной техники России, но создание прорывных (инновационных) систем и комплексов в более короткие сроки. 



Примечание:


Вся информация, содержащаяся в настоящем документе является собственностью ООО "НПО ПРОГРЕСС". Любое дублирование данного документа частично или полностью без предварительного разрешения ООО "НПО ПРОГРЕСС" строго запрещается. 



Фотографии и справочные данные по ПГРК “Тополь” и “Ярс”, были использованы из открытых источников средств массовой информации и опубликованные в сети Интернет. Боевые возможности использования изделия “ГАЛС-Д2М-4” в ПГРК “Тополь” , БЖРК приведены для примера и носят информационный характер.



Источники:
Изделие \"ГАЛС-Д2М-4\" 
РТ-2ПМ Тополь 
Фотографии ПГРК 
54-я гвардейская ракетная ордена Кутузова дивизия 
Автоматический гирокомпас 
15П 158 Тополь 
Система управления и наведения 
БЖРК США 
Ставка на ответный удар, ”Национальная оборона”, №12, декабрь 2012 год 
Изделие ГАЛС-Н1

По материалам http://vpk.name/news/70948_izdelie_galsd24_dlya_podvizhnyih_raketnyih_kompleksov.html
avatar
mss_d

Кількість повідомлень : 26
Дата реєстрації : 06.01.2015

Re: Высокоточная интегрированная навигационная система “ГАЛС-Д2-4”

Створювати по mss_d на тему Вт Січ 06, 2015 3:40 pm

avatar
mss_d

Кількість повідомлень : 26
Дата реєстрації : 06.01.2015

Re: Высокоточная интегрированная навигационная система “ГАЛС-Д2-4”

Створювати по mss_d на тему Вт Січ 06, 2015 3:41 pm



В настоящее время используемые навигационные системы (“Ориентир” и “Трона-1”) зенитных ракетных комплексов (ЗРК) С-300 ПМУ1 и С-400 не в полной мере удовлетворяют современным требованиям ни по навигации на марше, ни по времени готовности к работе, ни по точности и времени непрерывной работы. Используемые навигационные системы ЗРК не позволяют командиру дивизиона в режиме реального времени принимать обоснованные решения на основе многообразной исходной информации подлежащей оперативной обработке в режиме реального времени.
Одним из возможных направлений модернизации может служить оснащение всех элементов ЗРК универсальным комплексом системы ориентации, стабилизации и навигации с возможностью его автономного применения: бортовым вычислительно-навигационным комплексом “ГАЛС-Д2М”.
 
Навигационные системы ЗРК С-300 ПМУ1/C-400
 

Анализ навигационной системы ЗРК показывает, что была использована угломерная навигационная аппаратура потребителей (рисунок 2). Существенным недостатком используемой в ЗРК угломерной навигационной аппаратуры [1] является невозможность работы в условия радиоэлектронных помех и низкая точность определения углов пространственной ориентации ЗРК.  

 

                                  Рисунок 2 – Антенная система навигационного комплекса «Ориентир» З
 
Использование только спутниковой навигации в ЗРК не обеспечивает надежность при ориентировании и определении местоположения. Обязательно должны применяться гироскопические системы. Известно, что простой генератор мощностью 1 Вт размещенный на БПЛА может подавить навигационный сигнал систем ГЛОНАСС/GPS на дальностях от 30 км до 100 км. Кроме, того, при движении ЗРК в горных каньонах, лесных массивах, под мостами, в тоннелях, под путепроводами и т.п., возможны кратковременные пропадания и искажения сигналов от спутниковых навигационных систем. Вариант возможного применения противником средств разведки и РЭБ с использованием БПЛА AMD-160A против ЗРК показан на рисунке 3.



           Рисунок 3 – Варианты возможного применения противником средств разведки и РЭБ против ЗРК
 
Анализ средств ориентирования и топопривязки используемых в ЗРК С-300 ПМУ1/С-400 показал, что решение информационно-навигационных задач построено на основе системы топографического ориентирования (СТО) “ТРОНА-1” расположенной на автошасси УРАЛ 43206-1730 [2]. СТО “ТРОНА-1” создана в 2000 году и была предназначена для замены морально устаревшей танковой аппаратуры ТНА-4 и состоит из гирокурсоуказателя, картографа, курсоуказателя водителя и антенны спутниковых навигационных систем (СНС).


Анализ технических характеристик и функциональных возможностей системы топографического ориентирования (СТО) “ТРОНА-1” показывает, что на 2012 год они уже не отвечают современным требованиям. Гирокурсоизмеритель СТО “ТРОНА-1” (изделие “ССГККУ” - самоориентирующаяся гироскопическая система курсокренауказания) представляет собой трехосный гиростабилизатор блочно-модульного исполнения на базе динамически настраиваемых гироскопов, которые имеют ряд недостатков:

наличие подвижных деталей и, как следствие, сложность конструкции; 
большое время запуска и низкая чувствительность; 
высокая потребляемая мощность и низкая радиационная стойкость; 
низкая надежность и не большой срок службы; 
потенциально высокая стоимость. 



Для замены морально устаревшей танковой аппаратуры ТНА-4 предприятиями оборонно-промышленного комплекса России было разработало три класса навигационной аппаратуры - «Гамма», «Гамма-1» и «Гамма-2». Анализ технических характеристик и функциональных возможностей системы «Гамма» показывает, что и они не отвечают современным требованиям ни по времени готовности к работе, ни по точности и времени непрерывной работы. Сравнительный анализ основных характеристик приведен в таблице № 1.
№     Точность определения                                ТНА-4-3  "Гамма-1"  "Гамма-2"  ГАЛС-Д2М-3
1. X,Y спутниковым приемником, м                        нет        20-30        20-30               10-15
2. X,Y автономной системой навигации, % от пути  1,2         0,6             1,0                  0,15
3 .X,Y начального азимута, д.у.                             нет        3,4             нет                  1,0
4. X,Y угла наклона, д.у.                                      нет         3,5            3,5                   0,5
5. Время готовности, мин                                      20          15             10                     6     
Одним из недостатков навигационной системы ЗРК является отсутствие автоматического отображения трехмерного пространственного положения на устройстве отображения командира и водителя: углов ориентации, скорости поворота относительно трех осей, скорости и ускорения перемещения по трем направлениям ЗРК.


Таким образом, существующая навигационная система ЗРК С-300 ПМУ 1/С-400 нуждается в глубокой модернизации навигационных средств для повышения маневренности, возможности пуска зенитных ракет с заранее неподготовленных точек маршрута и повышения живучести ЗРК. 
 
Бортовой вычислительно-навигационный комплекс “ГАЛС-Д2М”


Для модернизации морально устаревшей навигационной системы ЗРК С-300 ПМУ 1/С-400 ООО “НПО “ПРОГРЕСС” (Россия, Москва) на протяжении ряда лет (c 2008 по 2012) проводило работы в инициативном порядке по созданию бортового вычислительно-навигационного комплекса (изделие “ГАЛС-Д2М”) [ 3 ].


Изделие “ГАЛС-Д2М” предназначено для повышения оперативных возможностей зенитно-ракетных комплексов по навигации, стабилизации и ориентации в движении, на боевых позициях в районе обороняемого объекта, повышения живучести за счет маневренности и проведения противоогневых мероприятий, возможности пуска зенитных ракет с заранее неподготовленных точек маршрута в любой момент времени, независимо от метеоусловий и при применении противником средств радиоэлектронной борьбы.


Возможности изделия “ГАЛС-Д2М”:

- решение навигационной задачи и определение начальных координат с использованием спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS; 
- автоматический запуск и переход изделия в режим ориентирования (гирокомпасирования) и дальнейшая работа системы в режиме комплексирования; 
- передача навигационных данных для систем стабилизации, целеуказания и автономного расчѐта параметров для пуска зенитных ракет; 
- автоматическое отображение параметров движения ЗРК (координат, скорости и направления движения) на устройстве отображения командира и курсоуказателе водителя; 
- совместная работа УКВ/КВ радиостанциями в радиосетях ВВС и ВКО. 
- работа с электронной навигационной картой военных округов Российской Федерации, отображаемой на экране устройства отображения командира и экране курсоуказателя механика-водителя; 
- возможность диагностики состояния систем и узлов транспортно-пусковых установок с передачей основных параметров на устройство отображения командира ЗРК. 



Изделие “ГАЛС-Д2М” обеспечивает:

- постоянную навигацию и ориентирование с выдачей навигационной информации во внешние информационные системы при выполнении марша как в составе колонны, так и рассредоточенном боевом порядке подвижным элементам зенитно-ракетного комплекса по независимым маршрутам в район обороняемого объекта в любой точки земли, в любой момент времени независимо от метеоусловий и при применении противником средств РЭБ; 
- возможность стабилизации и ориентирования пусковых установок для пуска зенитных ракет с огневой позиции в любое время суток при любых погодных условиях и при применении противником средств РЭБ; 
- возможность передачи при передислокации ЗРК навигационных данных от изделия “ГАЛС-Д2М”, установленного на транспортно-пусковой установке, в инерциально-навигационную систему зенитно-управляемых ракет (например, типа 9М96Е) для предварительного ускоренного наведения этих типов ракет на цель; 
- возможность активной передислокации и проведение маневров всеми элементами ЗРК при обнаружении средствами радиотехнической (в том числе и космической) разведки противника в незапланированных районах ведения боевых действий; 
- возможность выполнения всеми элементами ЗРК самостоятельного противоогневого маневра путем быстрого рассредоточения и смены позиции от истребительной авиации и БПЛА противника. 



                                  Рисунок 4 – Вариант состава ЗРК С-400 (коллаж НПО ПРОГРЕСС)
 
В комплексе “ГАЛС-Д2М” воплощены лучшие технические решения, не уступающие мировым аналогам в области инерциально-навигационных, информационно-вычислительных, телекоммуникационных и спутниковых технологий.


В основу построения “ГАЛС-Д2М” заложен одометрический принцип. В тоже время, комплекс “ГАЛС-Д2М” комплексирован с приемником спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS, несколькими одноплатными компьютерами, что позволяет исключить накапливающиеся систематические ошибки одометрического канала и случайные ошибки спутникового.


Кроме того, автономный режим работы “ГАЛС-Д2М” обеспечивается за счет комплексирования с бесплатформенной инерциальной навигационной системой (БИНС) и одометрами (механическими и/или доплеровскими датчиками скорости).


Комплекс “ГАЛС-Д2М” позволит работать в едином информационно-навигационном пространстве с перспективными зенитными управляемыми ракетами (например, 9М96Е), которые имеют инерциально-навигационные системы.


Актуальность задачи высокоточного позиционирования ЗРК на боевой позиции, привело к началу работ в 2012 году по созданию комплекса высокоточного позиционирования на основе дифференциального метода с точностью позиционирования до 20 мм [4]. Для реализации всех функций высокоточного позиционирования, в одном из вариантов изделия “ГАЛС-Д2М”, предусмотрена установка УКВ радиомодема для приема корректирующих навигационных данных от мобильной базовой станции высокоточного позиционирования.


Заложенные в изделии “ГАЛС-Д2М” технические решения и программное обеспечение позволят значительно расширить функциональные возможности системы навигации, ориентации и стабилизации ЗРК, повысить точность позиционирования на боевой позиции и снизить время готовности к работе.


Кроме того, водитель имеет возможность не только видеть трехмерное пространственное положение ЗРК, но наблюдать задний вид при движении задним ходом на устройстве отображения (курсоуказателе водителя) при помощи аналоговых камер (возможно подключение до 4 аналоговых камер).


Командир зенитно-ракетного дивизиона имеет возможность работы с электронными навигационными картами при движении ЗРК, что приводит к повышению боевой эффективности при перемещениях в районе обороняемого объекта.



Изделие “ГАЛС-Д2М” состоит из узлов (рисунок 5):

- Устройство отображения; 
- Центральный блок управления и навигации; 
- Бесплатформенная инерциальная навигационная система; 
- Курсоуказатель водителя; 
- Допплеровский датчик скорости; 
- Антенна спутниковой навигационной системы.

Вариант структурно-функциональной схемы изделия “ГАЛС-Д2М” показан на рисунке 6. Условные наименования для структурно-функциональной схемы изделия “ГАЛС-Д2М” приведены в таблице № 2.
 
 Устройство отображения


Управление “ГАЛС-Д2М” и ввод-вывод информации осуществляется с устройства отображения (рисунок 7), которое имеет жидкокристаллический дисплей с разрешением 800x480, диагональю 7’’ (178 мм) и функцией Touch Screen. Габариты устройства отображения не более 198 x 123,5 x 36 мм, масса до 2000 г, отвечает требованиям ГОСТ РВ 20.39.304-98 (диапазон рабочих температур: от -50°С до + 55°С).


Устройство отображения обеспечивает работу командиру зенитно-ракетного дивизиона в движении с электронными навигационными картами военных округов Вооруженных Сил Российской Федерации размещенных в защищенной от копирования электронной карте памяти.


Устройство отображения совместно с центральным блоком навигации и управления образуют контур автоматизированного рабочего места командира дивизиона. Примеры отображения программного обеспечения НПО ПРОГРЕСС “ГИС ГАЛС” на устройстве отображения командира приведены на рисунках 7 и 8.

 
 
 

 
               Рисунок 6 – Вариант структурно-функциональной схемы изделия “ГАЛС-Д2М” (НПО ПРОГРЕСС)
 
 Таблица № 2 Условные обозначения и наименования
№           Назначение блока                                                  Условное наименование блока
1.    Центральный блок управления и навигации                              ЦБУН
2.    Устройство отображения                                                       УО-1
3.    Курсоуказатель водителя                                                      КВ-1
4.    Антенна спутниковой навигационной системы                          АГ-1
5.    Блок видеопроцессора                                                          БВ-1
6.    Блок центрального компьютера                                              БЦК-1
7.    Микропроцессорный блок управления                                     МБУ-1
8.    Спутниковый навигационный приемник ГЛОНАСС и GPS             СНП-2
9.    Бесплатформенная инерциальная навигационная система         БИНС
10.  Блок цифрового модема                                                        БЦМ-1
11.  УКВ радиомодем (400 – 900 МГц)                                            РМ-900Н
12.  Антенна УКВ радиомодема                                                     АС-2
13.  Доплеровский датчик скорости                                             ДДС-1


 
Рисунок 7 – Устройство отображения изделия “ГАЛС-Д2М-3”



Рисунок 8 – Пример отображения на устройстве отображения изделия ГАЛС-Д2М программного обеспечения “ГИС ГАЛС” (меню: “Главное меню”)



Рисунок 9 – Пример отображения на устройстве отображения изделия ГАЛС-Д2М виртуальной клавиатуры (меню: “Поиск по адресу”)
Центральный блок управления и навигации


Центральный блок управления и навигации обеспечивает:

возможность работы с автоматизированным навигационно-телекоммуникационным комплексом для высокоточного позиционирования вооружения и военной техники (изделие “ГАЛС-ВТ”) [ 4 ] ; 
возможность работы с цифровой информационно-навигационной системой (изделие “ГАЛС-Н1-Т”) [ 5 ]; 
возможность работы с АСУВ ПВО/ВВС и ВКО; 
возможность работы с аппаратурой автоматизированной системы боевого управления ЗРК; 
УКВ/КВ радиостанциями; 
возможность работы со спутниковой навигационной системой ГЛОНАСС по сигналам L1 и L2 с ВТ-кодом при использовании режимов затруднения «Штора» и исключения несанкционированного доступа; 
возможность совмещенной работы с спутниковыми навигационными системами ГЛОНАСС L1(СТ/ВТ-код) + L2(СТ/ВТ-код) и GPS L1(C/A-код); 
определение координат и дирекционного угла ЗРК; 
автоматическое отображение параметров движения ЗРК (координат, скорости и направления движения) на устройстве отображения и курсоуказателе водителя; 
автоматическое отображение трехмерного пространственного положения ЗРК на устройстве отображения и курсоуказателе водителя: углов ориентации в трехмерном пространстве, скорости поворота относительно трех осей, скорости и ускорения перемещения по трем направлениям; 
автоматическое определение дирекционного угла на пункт назначения; 
автоматическое определение курсового угла на пункт назначения; 
отображение местоположения ЗРК на устройстве отображения с электронной навигационной картой; 
автоматическое определение дальности до пункта назначения; 
автоматическое отображение пунктов назначения, контрольных точек и целей на электронной навигационной карте после их введения в устройство отображения; 
работу с электронной навигационной картой при движении ЗРК; 
хранение электронных навигационных карт на встроенной защищенной электронной карте памяти; 
автоматическая запись и хранение маршрута движения ЗРК; 
автоматический поиск контрольных точек и целей по адресу; 
автоматический поиск контрольных точек и целей по координатам; 
автоматическое определение максимальной и средней скорости движения ЗРК; 
автоматическое определение времени в пути до контрольных точек и целей; 
масштабирование электронной навигационной карты на устройстве отображения; 
автоматическое определение координат неизвестной точки по дальности и углу на точку; 
работу в режимах: автономном, спутниковом и интегрированном; 
возможность диагностики систем и узлов с отображением на устройстве отображения параметров и кодов неисправностей систем и узлов ЗРК; 
возможность разработки и архивации электронных текстовых и графических боевых документов командиру ЗРК. 



Рисунок 10 – Центральный блок навигации и управления изделия “ГАЛС-Д2М” (Фото НПО ПРОГРЕСС)
Бесплатформенная инерциальная навигационная система (БИНС) предназначена для определения и выдачи параметров ориентации и навигации с возможностью использования данных спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS и одометрического/доплеровского датчика пройденного пути. БИНС была построена на легких кремниевых акселерометрах и волоконно-оптических гироскопах. Технология НПО ПРОГРЕСС позволила, сохранив присущий традиционным бесплатформенным инерциальным навигационным системам высочайший уровень помехозащищенности и надежности, создать систему с уникальными сочетаниями весовых, стоимостных и точностных характеристик.


Основные параметры БИНС (приведены для справки):

Время ускоренного гирокомпасирования и выдачи измеренного угла курса БИНС не более 5 минут 50 секунд; 
Время коррекции углов ориентации по известному азимутальному углу не более 10 секунд; 
Максимальное время непрерывной работы БИНС составляет 48 ч; 
Среднеквадратическая погрешность определения и выдачи угла крена не более +-0,03° (+-0,5 д.у.); 
Среднеквадратическая погрешность определения и выдачи угла тангажа не более +-0,03° (+-0,5 д.у.); 
Среднеквадратическая погрешность определения и выдачи начального угла курса определенного методом ускоренного гирокомпасирования не более ±0,06°*sec (широта места) (+-1 д.у.*sec (широта места)) в диапазоне измерения от 0 до 360°; 
Среднеквадратическая погрешность удержания угла курса в режиме «навигация» не более ±0,06° (+-1 д.у.) за 1 час работы; 
Среднеквадратическая погрешность определения и выдачи ускорения по оси X, ускорения по оси Y, ускорения по оси Z не более +-0,003 g, где g = 9,8175 м/с2; 
Среднеквадратическая погрешность определения и выдачи угловой скорости по оси X, по оси Y, по оси Z не более +-0,01°/с в диапазоне измерения от 0 до 100°/с; 
Среднеквадратическая погрешность определения текущих географических координат (широты и долготы) местоположения объекта ЗРС в мировой геодезической системе координат 1984 года (WGS-84) в режимах навигации СНС/ИНС не более 15 м; 
Среднеквадратическая погрешность определения текущей высоты местоположения ЗРС относительно уровня мирового океана в режимах навигации СНС и СНС/ИНС не более 50 м; 
Среднеквадратическая относительная погрешность определения приращения текущих географических координат местоположения ЗРС в режиме навигации БИНС/одометр не более 0,15 % величины пройденного пути за один час работы БИНС. 



Бесплатформенная инерциальная навигационная система (БИНС) имеет несколько режимов работы:

«Начальное включение»; 
«Ходовой компас»; 
«Ускоренное гирокомпасирование»; 
«Коррекция углов ориентации»; 
«Навигация». 



Режим работы БИНС «Начальное включение» начинается автоматически. В этом режиме выполняется самоконтроль и инициализация БИНС. По завершении режима «Начальное включение» БИНС формирует признак «исправность» и автоматически переходит в режим «Ходовой компас»



Рисунок 11 – Бесплатформенная инерциальная навигационная система изделия “ГАЛС-Д2М-3” (Фото НПО ПРОГРЕСС)
В режиме работы «Ходовой компас» БИНС выдаѐт показания углов крена и тангажа, выполняет медленное приведение курсовой оси в плоскость текущего меридиана, производит счисление координат относительно запомненных перед предыдущим выключением питания прибора или при наличии сигнала от спутниковой навигационной системы (СНС) ГЛОНАСС относительно последних полученных координат.


В режиме "Ускоренное гирокомпасирование" выполняется ускоренное измерение начальных значений углов крена, тангажа и угла курса путѐм гирокомпасирования. Для выполнения команды БИНС должен получить от оператора (командира) ЗРК или автоматически от центрального блока навигации и управления (ЦБУН) с встроенным спутниковым навигационным приемником (СНП) текущие координаты. В режиме «Ускоренное гирокомпасирование» требуется выполнение условия «Неподвижное основание». После завершения данного режима БИНС формирует признак «готовность» и автоматически переходит в режим «Навигация».


В режиме "Коррекция углов ориентации" выполняется согласование угла курса по известному азимутальному углу. Для выполнения команды БИНС должен получить от оператора (командира) ЗРК или автоматически от центрального блока навигации и управления (ЦБУН) с встроенным спутниковым навигационным приемником (СНП) текущие координаты и от оператора (командира) известный азимутальный угол.


В режиме «Коррекция углов ориентации» требуется выполнение условия «Неподвижное основание». После завершения данного режима БИНС формирует признак «готовность» и автоматически переходит в режим «Навигация». В режиме "Навигация" точность выходных параметров была приведена выше.


БИНС выполняет заданные функции и сохраняет значения вышеприведенных параметров, не имеет механических повреждений после воздействия одиночных ударных нагрузок с пиковым ударным ускорением 882 м/c2 (90g) при длительности действия ударного импульса от 5 до 10 мс.


БИНС выполняет заданные функции и сохраняет значения вышеприведенных параметров, не имеет механических повреждений после воздействия многократных ударных нагрузок с пиковым ударным ускорением 196 м/c2 (20g) при длительности действия ударного импульса от 1 до 5 мс и частоте не более 80 ударов в минуту.


Обмен цифровой информацией между БИНС и центральным блоком управления и навигации комплекса “ГАЛС-Д2М” осуществляется по каналу информационного обмена с частотой не менее 100 Гц.

Антенна СНС



Антенна спутниковых навигационных систем (СНС) предназначена для приема сигналов от спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS.

Доплеровский датчик скорости


Доплеровский датчик скорости предназначен для бесконтактного измерения скорости ЗРК с высокой точностью (до 0,3%) и определения направления движения. Допплеровский датчик скорости осуществляет через последовательный интерфейс передачу информации в ЦБУН о пути, скорости, ускорении ЗРК

Работа датчика основана на отражении электромагнитной волны от объекта, движущегося с некоторой скоростью. При этом частота отраженной волны изменяется пропорционально скорости движения объекта.


Датчик состоит из СВЧ передатчика, приемника и фазового детектора. СВЧ излучение от передатчика, через щелевую антенну, направляется на грунт. Отраженное излучение принимается приемной щелевой антенной. С приемной антенны сигнал поступает в фазовый детектор. В фазовом детекторе происходит определение сдвига фаз излученного и принятого сигналов, которое пропорционально скорости движения ЗРК. По величине этого сдвига определяется скорость объекта. Полученная информация поступает в ЦБУН, где комплексируется с данными, полученными от спутниковых систем. Вес датчика не более 800 гр., работа осуществляется в К-диапазоне при мощности около 30 мВт.

Курсоуказатель водителя


Курсоуказатель водителя предназначен для индикации дирекционного угла и отображения заднего вида при движении задним ходом. Курсоуказатель водителя имеет жидкокристаллический дисплей с разрешением 800x480, диагональю 7’’ (178 мм), габариты не более 198x123,5x36 мм.



Рисунок 13 – Курсоуказатель водителя изделия “ГАЛС-Д2М” (Фото НПО ПРОГРЕСС)
Курсоуказатель водителя имеет возможность автоматического отображения трехмерного пространственного положения на дисплее: углов ориентации в трехмерном пространстве, скорости поворота относительно трех осей, скорости и ускорения перемещения по трем направлениям ЗРК.

Боевое применение изделия “ГАЛС-Д2М”


Важным боевым свойством ЗРК является живучесть, которая достигается за счет создания неопределенности местоположения для противника в районе обороняемого объекта. Изделие ГАЛС-Д2М в одном из вариантов исполнения имеет встроенный УКВ радиомодем (режим ППРЧ), который работает в УКВ радиосети (со скоростью передачи данных до 345 кбит/c) по протоколу TCP/IP, образованной мобильным навигационным центром (изделие МНЦ-1М).


Вариант использования изделия ГАЛС-Д2М в составе цифровой информационно-навигационной системы “ГАЛС-Н1” с МНЦ-1М показан на рисунке 14 [ 5 ].


 
Рисунок 14 – Вариант использования изделия “ГАЛС-Д2М” в составе цифровой информационно-навигационной системы “ГАЛС-Н1” [ 5 ]
При использовании изделия “ГАЛС-Д2М” в составе цифровой информационно-навигационной системы “ГАЛС-Н1” [5], повышается живучесть и мобильность ЗРК в районе обороняемого объекта. Командиры дивизионов, полков и командир дивизии будут иметь информацию о местоположении ЗРК на марше и при развертывании на боевой позиции в режиме реального времени.


Кроме того, командир зенитно-ракетного полка будет иметь возможность наблюдать текущее местоположение и перемещения ЗРК дивизионов не только на мониторах, установленных в ПБУ, но и на устройстве отображения мобильного центра мониторинга (МЦМ-1) при движении ЗРК в район обороняемого объекта.


Важным элементом боеготовности ЗРК является система диагностики состояния систем и узлов транспортно-пусковых установок с передачей основных параметров на устройство отображения командира.


При оснащении двигателей транспортных средств ЗРК электронным блоком управления, появляется возможность автоматической диагностики агрегатов и систем при использовании изделия “ГАЛС-Д2М”.



Рисунок 15 – Вариант использования изделия “ГАЛС-Д2М” для диагностики агрегатов и систем транспортных средств ЗРК
За счет использования в изделии “ГАЛС-Д2М” автономной инерциально-навигационной системы, при выдвижении ЗРК в районы боевого выполнения задачи, командиру дивизиона будет обеспечена возможность управления элементами ЗРК в условиях радиоэлектронных помех при применении средств радиоэлектронной борьбы противником.


Использование изделия ГАЛС-Д2М на всех элементах ЗРК позволит отказаться от применения системы топографического ориентирования “ТРОНА-1” расположенной на автомобильном шасси УРАЛ 43206-1730, что приведет к сокращению численности личного состава и экономии бюджетных средств.


Таким образом, применение бортовых вычислительно-навигационных комплексов “ГАЛС-Д2М” обеспечивает условия для модернизации находящихся на вооружении различных модификаций ЗРК С-300/C-400, повышая их живучесть по сравнению с мировыми аналогами, что существенно укрепит оборонный потенциал России.

Заключение


В изделии “ГАЛС-Д2М” ООО «НПО «ПРОГРЕСС» реализует инновационный подход к архитектуре единого информационно-навигационного пространства для вооружения и военной техники Вооруженных Сил Российской Федерации.


Бортовой вычислительно-навигационный комплекс “ГАЛС-Д2М” имеет высокую надежность и высокие тактико-технические характеристики не уступающих мировым аналогам инерциально-навигационных систем для подвижных боевых комплексов. Сравнительные характеристики инерциально-навигационной системы БИНС-4 (ГАЛС-Д2М-4) с зарубежными и отечественными аналогами, приведены в таблице № 3.
Таблица № 3.


 
Условные обозначения таблицы № 3: ВОГ - волоконно-оптический гироскоп; КЛГ – кольцевой лазерный гироскоп; ДНГ – динамически настраиваемый гироскоп; СКО – среднеквадратичная ошибка.


Изделие “ГАЛС-Д2М” имеет возможность работать в условиях радиоэлектронного подавления, имеет небольшой срок производства (до 7 месяцев) и конкурентную цену, значительный экспортный потенциал.


В настоящее время основными потенциальными потребителями выпускаемого ООО “НПО “ПРОГРЕСС” изделия “ГАЛС-Д2М” являются предприятия оборонно-промышленного комплекса.


Основные параметры используемых БИНС в различных вариантах исполнения “ГАЛС-Д2М-1”, “ГАЛС-Д2М-2”, “ГАЛС-Д2М-3” и “ГАЛС-Д2М-4” приведены в Таблице № 4.
 Таблица № 4

 

На основе изделия “ГАЛС-Д2М” возможна не только модернизация существующего вооружения и военной техники, но и создание прорывных (инновационных) боевых систем и комплексов.

Источники:

Навигационная аппаратура потребителей - http://www.navis.ru/catalog_11_155.html  
Топографический привязчик - http://www.meteogmp.ru/voenprodukt.php  
Бортовой вычислительно-навигационный комплекс (изделие “ГАЛС-Д2М) - http://www.mriprogress.ru/_files/G3.pdf  
Автоматизированный навигационно-телекоммуникационный комплекс для высокоточного позиционирования - http://www.mriprogress.ru/_files/G11.pdf  
Цифровая информационно-навигационная система тактического звена управления (индекс “ГАЛС-Н1”) - http://www.mriprogress.ru/_files/G1.pdf  

Права на данный материал принадлежат ООО “НПО “ПРОГРЕСС” (Россия, Москва)




По материалам http://vpk.name/

Спонсируемый контент

Re: Высокоточная интегрированная навигационная система “ГАЛС-Д2-4”

Створювати по Спонсируемый контент

  • Нова тема
  • Відповісти

Cьогодні: Ср Груд 12, 2018 9:36 pm