Terrain contour matching ( TERCOM ) — навигационная система, используемая в основном крылатыми ракетами . Она использует контурную карту местности, которая сравнивается с измерениями, сделанными во время полета бортовым радиолокационным высотомером . Система TERCOM значительно повышает точность ракеты по сравнению с инерциальными навигационными системами (INS). Повышенная точность позволяет ракете, оснащенной TERCOM, лететь ближе к препятствиям и на более низких высотах, что затрудняет ее обнаружение наземным радаром. [ необходима цитата ]
Система Goodyear Aircraft Corporation ATRAN ( автоматическое распознавание местности и навигация ) для MGM-13 Mace была самой ранней известной системой TERCOM. В августе 1952 года Air Materiel Command инициировало сопряжение Goodyear ATRAN с MGM-1 Matador . Это сопряжение привело к заключению контракта на производство в июне 1954 года. ATRAN было трудно глушить, и его дальность не ограничивалась прямой видимостью, но ее дальность была ограничена доступностью радиолокационных карт. Со временем стало возможным создавать радиолокационные карты из топографических карт . [ требуется цитата ]
Подготовка карт требовала, чтобы маршрут был пройден самолетом. Радар на самолете был установлен на фиксированный угол и производил горизонтальное сканирование земли впереди. Время обратного сигнала указывало расстояние до рельефа и производило амплитудно -модулированный (АМ) сигнал. Он отправлялся на источник света и записывался на 35-мм пленку , продвигая пленку и делая снимок в указанное время. Затем пленку можно было обработать и скопировать для использования в нескольких ракетах. [ необходима цитата ]
В ракете аналогичный радар выдавал тот же сигнал. Вторая система сканировала кадры пленки против фотоэлемента и выдавала аналогичный АМ-сигнал. Сравнивая точки вдоль сканирования, где яркость быстро менялась, что можно было легко выделить с помощью простой электроники, система могла сравнивать лево-правый путь ракеты с путем самолета-наводчика. Ошибки между двумя сигналами приводили к корректировкам в автопилоте, необходимым для возвращения ракеты на запрограммированную траекторию полета. [ необходима цитата ]
Современные системы TERCOM используют другую концепцию, основанную на высоте поверхности земли, над которой летит ракета, и измерении с помощью радиолокационного высотомера ракеты и сравнении ее с измерениями предварительно записанных карт высот местности, хранящихся в памяти авионики ракеты. «Карты» TERCOM состоят из серии квадратов выбранного размера. Использование меньшего количества больших квадратов экономит память за счет снижения точности. Серия таких карт создается, как правило, из данных со спутников радиолокационного картирования. При полете над водой контурные карты заменяются картами магнитного поля. [ необходима цитата ]
Поскольку радиолокационный высотомер измеряет расстояние между ракетой и местностью, а не абсолютную высоту по сравнению с уровнем моря, важной мерой в данных является изменение высоты от квадрата к квадрату. Радиолокационный высотомер ракеты подает измерения в небольшой буфер, который периодически «закрывает» измерения за определенный период времени и усредняет их для получения одного измерения. Серия таких чисел, хранящихся в буфере, создает полосу измерений, похожую на те, что хранятся на картах. Затем серия изменений в буфере сравнивается со значениями на карте, ища области, где изменения высоты идентичны. Это дает местоположение и направление. Затем система наведения может использовать эту информацию для корректировки траектории полета ракеты. [ необходима цитата ]
Во время крейсерской части полета к цели точность системы должна быть достаточной только для того, чтобы избегать особенностей рельефа. Это позволяет картам иметь относительно низкое разрешение в этих областях. Только часть карты для конечного захода на посадку должна иметь более высокое разрешение и обычно кодируется с наивысшим разрешением, доступным для спутниковой картографической системы. [ необходима цитата ]
Из-за ограниченного объема памяти, доступной в массовых запоминающих устройствах 1960-х и 70-х годов, и их медленного времени доступа, объем данных о местности, которые можно было сохранить в пакете размером с ракету, был слишком мал, чтобы охватить весь полет. Вместо этого небольшие фрагменты информации о местности сохранялись и периодически использовались для обновления обычной инерциальной платформы . Эти системы, объединяющие TERCOM и инерциальную навигацию, иногда называют TAINS , что означает TERCOM-Aided Inertial Navigation System. [ необходима цитата ]
Системы TERCOM имеют преимущество в том, что предлагают точность, которая не основана на длине полета; инерциальная система медленно дрейфует после «фиксации», и ее точность ниже для больших расстояний. Системы TERCOM получают постоянные исправления во время полета и, таким образом, не имеют никакого дрейфа. Однако их абсолютная точность основана на точности информации радиолокационного картографирования, которая обычно находится в диапазоне метров, и способности процессора достаточно быстро сравнивать данные высотомера с картой по мере увеличения разрешения. Это, как правило, ограничивает системы TERCOM первого поколения целями порядка сотен метров, ограничивая их использованием ядерных боеголовок . Использование обычных боеголовок требует большей точности, что, в свою очередь, требует дополнительных систем конечного наведения. [ необходима цитата ]
Ограниченные возможности систем хранения данных и вычислений того времени означали, что весь маршрут должен был быть заранее спланирован, включая точку запуска. Если ракета была запущена из неожиданного места или слишком сильно отклонилась от курса, она никогда не пролетит над объектами, включенными в карты, и потеряется. Система INS может помочь, позволяя ей лететь в общую область первого участка, но грубые ошибки просто не могут быть исправлены. Это сделало ранние системы на основе TERCOM гораздо менее гибкими, чем более современные системы, такие как GPS , которые могут быть настроены на атаку любого места из любого места и не требуют предварительно записанной информации, что означает, что им могут быть сообщены их цели непосредственно перед запуском. [ необходима цитата ]
Улучшения в области вычислений и памяти в сочетании с доступностью глобальных цифровых карт рельефа уменьшили эту проблему, поскольку данные TERCOM больше не ограничиваются небольшими участками, а доступность радара бокового обзора позволяет получать гораздо большие области данных о контурах ландшафта для сравнения с сохраненными данными о контурах. [ необходима ссылка ]
DSMAC был ранней формой ИИ , которая могла направлять ракеты в реальном времени, используя входные данные камеры для определения местоположения. DSMAC использовался в Tomahawk Block II и далее и успешно зарекомендовал себя во время первой войны в Персидском заливе. Система работала, сравнивая входные данные камеры во время полета с картами, рассчитанными по изображениям со спутников-шпионов . Система ИИ DSMAC вычисляла контрастные карты изображений, которые затем объединяла в буфере и усредняла. Затем она сравнивала средние значения с сохраненными картами, рассчитанными заранее большим мэйнфреймом , который преобразовывал снимки со спутников-шпионов, чтобы смоделировать, как будут выглядеть маршруты и цели с низкой высоты. Поскольку данные не были идентичными и менялись в зависимости от сезона и других неожиданных изменений и визуальных эффектов, система DSMAC в ракетах должна была иметь возможность сравнивать и определять, были ли карты одинаковыми, независимо от изменений. Она могла успешно отфильтровывать различия в картах и использовать оставшиеся данные карты для определения своего местоположения. Благодаря своей способности визуально идентифицировать цели вместо того, чтобы просто атаковать предполагаемые координаты, ее точность превышала точность управляемого оружия GPS во время первой войны в Персидском заливе. [1]
Значительные улучшения в памяти и вычислительной мощности с 1950-х годов, когда эти системы сравнения сцен были впервые изобретены, до 1980-х годов, когда TERCOM был широко развернут, значительно изменили характер проблемы. Современные системы могут хранить многочисленные изображения цели, видимые с разных направлений, и часто изображения могут быть рассчитаны с использованием методов синтеза изображений. Аналогичным образом, сложность систем визуализации в реальном времени была значительно снижена за счет внедрения твердотельных технологий, таких как ПЗС . Сочетание этих технологий привело к появлению оцифрованного коррелятора области картирования сцен (DSMAC) . Системы DSMAC часто объединяются с TERCOM в качестве системы наведения на конечном участке, что позволяет осуществлять точечную атаку с использованием обычных боеголовок. [ необходима цитата ]
MGM-31 Pershing II , SS-12 Scaleboard Temp-SM и OTR-23 Oka использовали версию DSMAC (цифровой коррелятор DCU) с активным радиолокационным наведением , которая сравнивала топографические карты, полученные со спутников или самолетов, с информацией, полученной от бортового активного радара относительно топографии цели, для конечного наведения. [ необходима ссылка ]
Еще один способ наведения крылатой ракеты — использование спутниковой системы позиционирования , поскольку они точны и дешевы. К сожалению, они полагаются на спутники. Если спутники подвергаются помехам (например, уничтожены) или если спутниковый сигнал подвергается помехам (например, заглушен), спутниковая навигационная система становится неработоспособной. Поэтому навигация на основе GPS/ГЛОНАСС/BeiDou/Galileo полезна в конфликте с технологически неразвитым противником. С другой стороны, чтобы быть готовым к конфликту с технологически продвинутым противником, нужны ракеты, оснащенные TAINS и DSMAC. [ необходима цитата ]
Крылатые ракеты, использующие систему TERCOM, включают: