Гетеромагнитная микроэлектроника (стр. 23 )

На заключительном этапе полета МБР по баллистической траектории требуется обеспечить условие для эффективного наведения резделяющихся боеголовок (РБГ) на точечные индивидуальные цели [20]. Боеголовки РБГ при разделении закручиваются вокруг продольной оси с угловыми скоростями щ0, составляющими величины от нескольких единиц до нескольких десятков (20…40) герц. Режим принудительного вращения РБГ может быть рационально использован для эффективного решения задач автономной навигации, наведения и самонаведения РБГ в условиях ограничений на масс-габаритные параметры, энергопотребление, а также с учетом показателей технологичности и экономичности СОН [10–13, 26]. С этой целью в состав КСОН, устанавливаемых на РБГ, предлагается включить МИМ и координатор цели в виде безгироскопной оптической головки самонаведения (ОГС) (рис. 4) [14], при этом исключить ГСП как достаточно дорогостоящее, ненадежное и крупногабаритное устройство.

Рис. 4. Схема формирования линии визирования с помощью координатора цели

С учетом фактора вращения РБГ с угловой скоростью щ0 вокруг продольной оси X можно предварительно решить ряд вспомогательных задач:

хронометрирование измерительных и вычислительных процессов с частотой щ0; модуляция сигналов гармоническая (для МИМ) и широтно-импульсная (для ОГС); пространственно-временная синхронизация измерительных и вычислительных процессов; косвенное (аналитическое) горизонтирование основания; сканирование геофизических полей (МПЗ, ПТЗ),

способствующих повышению эффективности решения основных задач автономной навигации, ориентации и наведения снаряда.

С учетом проявления указанных сервисных функций вращающегося основания (РБГ) на выходе МИМ и ОГС формируются гармонически модулированные (МИМ) и широтно-импульсно модулированные (ОГС) сигналы, в амплитудах, текущих значениях, фазах и сдвигах фаз которых содержится полезная информация о траекторных, навигационных параметрах, а также о параметрах самонаведения и автономной ориентации РБГ в пространстве.

В процессе вращения РБГ с помощью КСОН (МИМ+ОГС) формируются шесть измерительных каналов: магнитометрический; хронометрический; тахометрический (гироскопический); инерциальный (акселерометрический); оптического самонаведения (ОСН); геомагнитного самонаведения (ГМСН).

Приборная информация в виде выходных сигналов всех измерительных каналов КСОН подается на вход общего МК, в котором она по специальным алгоритмам обработки информации преобразуется в выходную (траекторную, навигационную, позиционную) информацию.

Хронометрический канал включает в свой состав генератор хроноимпульсов (ГХИ) и таймер, которые могут быть воспроизведены программным путем с помощью МК. Хронометрический канал работает в тесной связи с магнитометрическим каналом, который позволяет определять моменты прохождения РБГ вертикального (горизонтального) положения. В пределах каждого полупериода (полуоборота) производится таймером подсчет чисел хроноимпульсов (N0, N), с помощью которых по алгоритмам автономного хронометрирования вычисляются параметры текущего положения РБГ [10, 11]:

(13)

где N0, N – числа хроноимпульсов, подсчитанных таймером за полупериод (полуоборот) и текущее время t (t≤T0/2); T0, н0, щ0 – период, частота и угловая скорость вращения РБГ; г, Дг – текущее значение угла вращения РБГ и поправка к вычислениям; ф – цена одного хроноимпульса.

Поправка Дг вычисляется по специальным алгоритмам [10, 11]. Аналитическим путем можно получить математическое описание магнитограмм, тахограмм и динамограмм, формируемых в виде гармонических функций на основе обработки выходных сигналов блоков ТБМ, ТБГ и ТБА, соответственно [11]:

ТБМ

;

(14)

ТБА

;

(15)

ТБГ

,

(16)

где Fм, Fа, Fг – векторы смещений нулевых сигналов ТБМ, ТБА, ТБГ:

;

(17)

Aм, Aа, Aг – векторы амплитуд магнитограмм, тахограмм и динамограмм соответственно:

;

(18)

цм, ца, цг – векторы начальных фаз магнитограмм, тахограмм и динамограмм:

.

(19)

Компоненты векторов (17)–(19) доступны измерениям (т. е. являются наблюдаемыми в каждый момент времени t), и они позволяют сформировать первичную приборную информацию. Причем эти измерения подчиняются условию пространственно-временной синхронизации за счет эффекта вращения РБГ.

Обработка по специальным алгоритмам A комплексной многомерной приборной информации, на основе которой можно сформировать вектор x, дает возможность получить на выходе расширенную (траекторную, навигационную и позиционную) информацию, выражаемую с помощью вектора y:

,

(20)

причем

	(21)
	(22)

где , , , – углы курса и тангажа РБГ и их производные; , – оценки скорости и продольного ускорения РБГ; , , – оценки транспонированных векторов g, Дa, щдр.

Преобразования (20) по алгоритмам A (в настоящей статье алгоритмы не приводятся) вектора x в вектор y позволяют получить выходную информацию в условиях ее функциональной избыточности и в режиме самотестирования блоков ТБМ, ТБА, ТБГ за счет текущего уточнения оценок векторов смещений их нулевых сигналов (,).

Работа каналов оптического и геомагнитного самонаведения (ОСН и ГМСН) обеспечивает режим комбинированного самонаведения РБГ на точечные цели. Причем каналы ГМСН и ОСН работают не в противоречии друг с другом, а в режиме поддержки одного канала (ОСН) другим каналом (ГМСН). Взаимодействие между каналами ГМСН и ОСН основано на принципе поэтапной работы (эстафеты): канал ГМСН обеспечивает дальнее наведение РБГ (а именно приведение боеголовки в район цели), а канал ОСН реализует непосредственно режим самонаведения на цель в условиях прямой видимости. Отличительные особенности работы каналов ГМСН и ОСН по физическим и техническим признакам показаны в табл. 2, 3.

Сравнительный анализ каналов показывает, что способ ГМСН имеет существенные преимущества перед способом ОСН по физическим (условиям самонаведения) и техническим (по дальности, помехозащищенности, эксплуатационным ограничениям) признакам.

Таблица 2

Каналы геомагнитного и оптического самонаведения РБГ

(сравнение по физическим признакам)

Физические показатели сравнения каналов	Канал геомагнитного самонаведения (ГМСН)	Канал оптического самонаведения (ОСН)
Условия самонаведения	Дальнее самонаведение (наведение в условиях отсутствия прямой видимости целей)	Ближнее самонаведение (наведение в условиях прямой видимости целей)
Носители сигналов	Магнитные сигналы о векторе T	Оптические сигналы (свет, ИК, УФ от цели)
Условия воспроизведения линии визирования (ЛВ)	Косвенные условия (виртуальное воспроизведение ЛВ методом математического моделирования)	Прямые условия (реальное воспроизведение ЛВ в виде оптического луча)
Принципы самонаведения	Косвенное самонаведение путем совмещения вектора скорости v с магнитной ЛВ	Прямое самонаведение путем совмещения продольной оси X РБГ с оптической ЛВ
Координаты каналов самонаведения	Углы магнитного визирования (магнитный пеленг шц и магнитный зенитный угол иц цели в сопровождающем ортодромическом трехграннике)	Углы оптического визирования (углы фазирования (ц) и визирования (бц;вц;уц) цели в связанном трехграннике )

Таблица 3