Шляхи комплесного забезпечення точності та завадозахищеності радіолокаційних систем автономної навігації та попередження зіткнень наземних рухомих об’єктів

Abstract

Сучасна навігаційна апаратура повинна забезпечувати визначення у режимі реального часу місцеположення наземного рухомого об’єкта (НРО) та напрямку його руху. Для вирішення таких завдань широко використовують апаратуру споживачів (АС) супут- никових радіонавігаційних систем (СРНС). Однак за певних обставин, таких як рух в тунелях, лісі, в межах щільної міської забудови, наявність природних і техногенних радіоперешкод, не забезпечується неперервне приймання інформації від необхідного угрупування навігаційних супутників. Тому для неперервного навігаційного забезпечення НРО доповнюють засобами автономної навігації. Останнім часом поширення набули інерційні засоби автономної навігації. Впровадження MEMS технологій і пристроїв, що поєднують мікроелектронні й мікромеханічні компоненти, дало змогу створити широкий спектр малогабаритних датчиків, таких як акселерометри, датчики кутових швидкостей, гіроскопи, магнітометричні датчики. Завдяки розвитку мікрохвильових технологій створено малогабаритні радіолокаційні датчики, які зумовлюють подальший розвиток засобів одометричної навігації. Особливу роль радіолокаційні датчики відіграють в системах запобігання зіткненням під час руху НРО в колонах та в умовах обмеже- ної оптичної видимості. Створення автономних навігаційних систем на основі таких датчиків – актуальне науково-технічне завдання. Всепогодним і цілодобовим інструмен- том комплексного системотехнічного вирішення цього завдання є радіолокаційні вимірювачі на основі допплерівського ефекту. Допплерівська чутливість вимірювачів істотно залежить від частоти роботи приймально-передавальної апаратури, максимум якої досягається в міліметровому діапазоні частот. Враховуючи вищевказані обставини, а також порівняно високу ціну радіолокаційної апаратури, важливою науково-практичною проблемою є максимальна уніфікація технічних рішень щодо побудови вимірювачів, а саме: вибору схемотехніки, елементної бази і матеріалів; розроблення методології випробувань, складу запасних інструментів і приладів, експлуатаційної документації. Проаналізовано завдання, які вирішують радіолокаційні вимірювачі параметрів руху НРО для їх автономної навігації і для забезпечення безпеки руху в складі колон і по пересіченій місцевості, а саме недопущення зіткнень з перепонами в умовах обмеженої оптичної видимості. Проаналізовано радіолокаційні методи автономної навігації й недопущення зіткнень, вказано їх недоліки та переваги, наведено пропозиції щодо вирішення питань підвищення точності й завадостійкості радіолокаційних вимірювачів.

Modern navigation equipment should make it possible to determine in real-time the location of a ground-moving object (NRA) and the direction of its movement. To solve such problems, the equipment of consumers (AS) of satellite radio navigation systems (SRNS) is widely used. However, a number of circumstances, such as traffic in tunnels, and forests, within dense urban areas, the presence of natural and man-made radio interference, do not provide continuous reception of information from the necessary grouping of navigation Satellites. Therefore, for continuous navigation, NRAs are supplemented with autonomous navigation tools. In recent times, inertial means of autonomous navigation have been widely developed. The introduction of MEMS technologies and devices that combine microelectronic and micromechanical components has made it possible to create a wide range of small-sized sensors, such as accelerometers, angular velocity sensors, gyroscopes, and magnetometric sensors. The development of microwave technologies has made it possible to create small-sized radar sensors, which determine the further development of odometric navigation tools. Radar sensors play a special role in collision avoidance systems for NRA movement in columns and in conditions of limited optical visibility. Creating autonomous navigation systems based on such sensors is an urgent scientific and technical task. Radar meters based on the Doppler effect are all-weather and round-the-clock tools for a comprehensive system technical solution to this problem. The Doppler sensitivity of the meters significantly depends on the frequency of operation of the receiving and transmitting equipment, the maximum of which is reached in the millimeter frequency range. Taking into account the circumstances mentioned above, as well as the relatively high price of radar equipment, an important scientific and practical problem is the maximum unification of technical solutions for the construction of meters, namely: the choice of circuitry, element base and materials; development of test methodology, composition of spare tools and devices, operational documentation. An analysis of the tasks solved by radar meters of NRA motion parameters for their autonomous navigation and for ensuring traffic safety in columns and on rough terrain, namely, the prevention of collision with obstacles in conditions of limited optical visibility, was carried out. Radar methods of autonomous navigation and collision avoidance are analyzed, their disadvantages and advantages are indicated, proposals for solving the issues of improving the accuracy and noise immunity of radar meters are formed.