Основы навигационного обеспечения Вооруженных Сил Российской Федерации

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.

2. Создание системы навигационного  обеспечения Вооруженных Сил Российской Федерации

Объективно работа по созданию системы навигационного обеспечения Российской Федерации в целом и Вооруженных Сил Российской Федерации в частности начата в 2004 г.

Справочно: До этого времени система навигационного обеспечения работала с определенным отрывом от действительности. Элементы системы развивались разрозненно, без увязки в единое целое.

Как пример, можно привести тот факт, что к 1989 г. космический сегмент ГНСС ГЛОНАСС был развернут и поддерживался в требуемом объеме (24 космических аппарата). Однако развитию наземной составляющей – навигационной аппаратуры потребителей должного внимания не было уделено. Это привело к тому, что при развернутой космической группировке наземная составляющая практически полностью отсутствовало. Многие миллиарды рублей были по своей сути «зарыты в землю».

1. В соответствии с указаниями начальника Генерального штаба Вооруженных Сил Российской Федерации от 26 ноября 2003 г. № 312/1/1018 в Минобороны России создана рабочая группа по проблемам навигационного обеспечения Вооруженных Сил Российской Федерации.

2. В марте 2004 г. ВТУ ГШ совместно с заинтересованными центральными органами военного управления (далее – ЦОВУ), разработан проект «Концепции национальной политики в области навигации» (далее – проект Концепции) и предложения по обучению в ВВУЗах Минобороны России специалистов по навигационному, геоинформационному и георазведывательному обеспечению Вооруженных Сил Российской Федерации.

Основные положения проекта Концепции были использованы в дальнейшей работе при формировании проекта Концепции единой системы навигационно-временного обеспечения (далее – ЕС НВО) Российской Федерации под общим руководством Роскосмоса.