КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ ПУТЕВОЙ СКОРОСТИ Российский патент 2001 года по МПК G01C23/00 G01C21/00 G01C21/02 

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и предназначено для использования в составе бортовых комплексов навигации и управления летательных аппаратов (ЛА).

Из известных систем наиболее близким аналогом является система, содержащая инерциальный датчик скорости (ИДС), доплеровский датчик скорости (ДДС), спутниковый датчик скорости (СДС), инерциально-спутниковый фильтр (ИСФ), инерциально-доплеровский фильтр (ИДФ), описание которой приведено в книге [1] Бабича О. А. "Обработка информации в навигационных комплексах", Москва, Машиностроение, 1991 г., стр. 419-432, стр. 476-485.

В ИСФ осуществляется выделение погрешности ИДС по скорости, при этом откорректированные составляющие путевой скорости стремятся к действительным значениям, однако при отказах (отключениях) СДС и изменениях составляющих скорости движения ЛА имеет место погрешность, определяемая ошибкой ИДС по географическому курсу δ_o.
В ИДФ откорректированные составляющие путевой скорости формируются с погрешностью, определяемой суммарной ошибкой ИДС по географическому курсу (δ_o) и ошибкой неточности установки ДДС относительно продольной строительной оси ЛА (Δ).
Задачей изобретения является повышение точности работы системы.

Достигается это тем, что в комплексную систему, содержащую последовательно соединенные спутниковый датчик скорости и инерциально-спутниковой фильтр, последовательно соединенные инерциальный датчик скорости, доплеровский датчик скорости и инерциально-доплеровский фильтр, второй вход которого объединен со вторым входом инерциально-спутникового фильтра и вторым выходом инерциального датчика скорости, дополнительно введены последовательно соединенные моделирующий фильтр, блок выделения погрешности курса и блок запоминания, выход которого подключен ко второму входу доплеровского датчика скорости, причем выход инерциально-спутникового фильтра подключен к входу моделирующего фильтра и ко второму входу блока выделения погрешности курса, на третий вход которого подключен выход инерциально-доплеровского фильтра, а второй выход спутникового датчика скорости подключен ко второму входу блока запоминания.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемой системы, содержащей:
1 - спутниковый датчик скорости (СДС),
2 - инерциальный датчик скорости (ИДС),
3 - доплеровский датчик скорости (ДДС),
4 - инерциально-спутниковый фильтр (ИСФ),
5 - инерциально-доплеровский фильтр (ИДФ),
6 - моделирующий фильтр (МФ),
7 - блок выделения погрешности курса (БВПК),
8 - блок запоминания (БЗ).

Связи между блоками осуществляются, например, по последовательному коду.

СДС 1 измеряет составляющие путевой скорости в географических осях ; (здесь V₁, V₂ - действительные значения, высокочастотные центрированные погрешности, [1] стр. 477) с первого выхода СДС 1 поступают на первый вход ИСФ 4, со второго выхода СДС 1 сигнал U_o (U_o < 0 - исправность, U_o ≥0 - отказ СДС 1) поступает на второй вход БЗ 8.

ИДС 2 измеряет и выдает:
- сигнал угла гироскопического курса (угла между продольной осью ИДС 2 и продольной осью ЛА) ψ_и, который с первого выхода ИДС 2 поступает на первый вход ДДС 3,
- составляющие путевой скорости в осях ИДС 2
V_1и= V₁cosδ_o+V₂sinδ_o+δ₁;
V_2и= V₂cosδ_o-V₁sinδ_o+δ₂,
(здесь δ_o - погрешность по географическому курсу δ₁= Σa_i•tⁱ, δ₂= Σb_i•tⁱ, a_i= const, b_i= const), которые со второго выхода ИДС 2 поступают на второй вход ИСФ 4 и на второй вход ИДФ 5.

ДЦС 3 измеряет составляющие путевой скорости в собственных осях:


(здесь Δ - погрешность установки ДДС 3 относительно продольной оси ЛА), которые через ψ_и приводятся к осям ИДС 2:


(здесь высокочастотные центрированные погрешности), которые с выхода ДДС 3 поступают на первый вход ИДФ 5.

В ИСФ 4 формируются откорректированные составляющие путевой скорости:


где P - оператор дифференцирования,
r=1+T₁P+...+T_n-1^n-1•P^n-1,
R=r+T_nⁿPⁿ=1+T₁P+...+T_nⁿPⁿ, T₁,...,T_n - постоянные времени,
и, если за время совместной коррекции
δ₁= Σa_itⁱ, δ₂= Σb_itⁱ, V₁= ΣC_itⁱ, V₂= Σd_itⁱ,
n≥i+1, и T₁, ...,T_n выбраны таким образом, что обеспечивается качество переходного процесса и подавление до величин, близких к нулю, то эти сигналы с выхода ИСФ 4 поступают на вход МФ 6 и на второй вход БВПК 7.

В ИДФ 5 формируются откорректированные составляющие путевой скорости при


сигналы с выхода ИДФ 5 поступают на третий вход БВПК 7.

МФ 6 реализует передаточную функцию

пример реализации приведен в книге [2] Тетедьбаума И.М,, Шнейдера Д.Р. "400 схем для АВМ", Москва, Энергия, 1978 г., стр. 10, стр. 25.

Сформированные в МФ 6 сигналы

поступают на первый вход БВПК 7.

БВПК 7 реализуется на стандартном арифметическом устройстве (см. книгу [3] Преснухина Л. Н. , Нестерова П. В. "Цифровые вычислительные машины", Москва, Высшая школа, 1981 г., стр. 16), в котором по поступившим сигналам формируется сигнал (при малых углах δ < 5^o)

который с выхода БВПК 7 поступает на первый вход БЗ 8.

БЗ 8 по техническому исполнению является стандартным блоком запоминания (см. [2], стр. 124), в котором при отказе (отключении) СДС 1 (сигнал U_o≥0 на втором входе БЗ 8) запоминается сигнал который с выхода БЗ 8 поступает на второй вход ДДС 3, в котором и формируются с учетом


Сигналы V₁₉, V_2g поступают на первый вход ИДФ 5, в котором соответственно формируются сигналы откорректированных составляющих путевой скорости:


Сигналы выдаются потребителям - в бортовые системы навигации и управления.

Изобретение относится к авиационному приборостроению и может быть использовано в составе бортового оборудования летательных аппаратов, обеспечивающего их навигацию, управление и наведение. Предлагаемая система содержит спутниковый датчик скорости, инерциально-спутниковый и инерциально-доплеровский фильтры. Дополнительно введены моделирующий фильтр, блок выделения погрешности курса и блок запоминания. Эти элементы системы обеспечивают повышение точности формирования составляющих путевой скорости в инерциально-доплеровском фильтре. Вследствие этого изобретение позволяет повысить точность управления, наведения и в результате - эффективность применения летательных аппаратов, оснащенных предлагаемой системой. 1 ил.

Комплексная система формирования составляющих путевой скорости, содержащая последовательно соединенные спутниковый датчик скорости и инерциально-спутниковый фильтр, последовательно соединенные инерциальный датчик скорости, доплеровский датчик скорости и инерциально-доплеровский фильтр, второй вход которого объединен с вторым выходом инерциального датчика скорости и вторым входом инерциально-спутникового фильтра, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены последовательно соединенные моделирующий фильтр, блок выделения погрешности курса и блок запоминания, выход которого подключен к второму входу доплеровского датчика скорости, причем выход инерциально-спутникового фильтра подключен к входу моделирующего фильтра и к второму входу блока выделения погрешности курса, на третий вход которого подключен выход инерциально-доплеровского фильтра, а второй выход спутникового датчика скорости подключен к второму входу блока запоминания.