Статистическая модель прогнозного профиля рельефа местности в задаче выполнения маловысотного полета воздушного судна по цифровой карте высот

Труды МАИ. 2014. № 76. С. 14–29.

Ямпольский С. М., Наумов А. И., Кичигин Е. К., Рубинов В. И., Мох А. М.

Предметом исследования являются разработанные таблично-аналитическая и таблично-аппроксимирующая методики вычисления статистических характеристик оценки высоты по цифровой карте высот рельефа местности. Темой работы является проведение сравнительной оценки разработанных методик вычисления статистических характеристик высоты рельефа местности. Анализ методических погрешностей вычисления математического ожидания и дисперсии высоты таблично-аппроксимирующей методикой. Целью работы является повышение точности определения высоты полета по цифровой карте высот рельефа местности при формировании прогнозной траектории полета в инерциальном режиме работы бортового навигационного комплекса для обеспечения безопасности полета. Методология проведения работы заключается в применении статистического подхода для расчета высоты рельефа местности H_pi,i=1,…,N во впереди лежащих точках по траектории полета воздушного судна, которые следует рассматривать как случайные величины. Знание законов распределения случайных величин H_pi позволяет формировать в каждый момент времени t такой профиль «картографических высот», огибание которого с принятым на борту воздушного судна законом управления обеспечит заданные вероятностные показатели безопасности маловысотного полета воздушного судна над реальным рельефом местности. В результате применения таблично-аппроксимирующей методики в ходе проведения численного эксперимента определены следующие граничные величины методических погрешностей: максимальные погрешности расчета математического ожидания не превышают 0,3 м для оценки математического ожидания и 0,25 м для оценки с.к.о. высоты рельефа местности. Областью применения результатов работы является формирование информационного обеспечениямаловысотного полета по цифровой карте высот рельефа местности путем создания массива высот рельефа местности заданной размерности H_pi,i=1,…,N во впереди лежащих точках по траектории полета воздушного судна для каждого момента времени t расчета управляющего сигнала. Полученные результаты позволяют рекомендовать таблично-аппроксимирующую методику для практического использования при формировании эшелона маловысотного полета самолета. При этом следует отметить независимость для данной методики потребных вычислительных ресурсов от величины погрешностей плановых координат в течение заданного времени полета.

Ключевые слова: tabular-analytical method, relief height evaluation statistics, low-altitude flight, digital height map, on-board navigation system, method errors, таблично-аппроксимирующая методика, статистические характеристики оценки высоты рельефа местности, маловысотный полет, цифровая карта высоты рельефа местности, траектория полета, бортовой навигационный комплекс, методические погрешности