Предлагаемое изобретение относится к области навигации, представляет собой доплеровское устройство, вырабатывающее информацию о величинах составляющих скорости движения транспортного средства (ТС) в системе координат, связанной с ТС, и предназначено для работы в составе аппаратуры счисления координат (АСК).
Известно множество реализации устройств, измеряющих продольную и поперечную составляющие скорости движения ТС [1], [2], на основе использования нескольких однолучевых доплеровских датчиков скорости (ДДС) с использованием ультразвукового или электромагнитного поля с длинами волн в диапазоне 1-5 см.
Известен вариант построения доплеровского измерителя угла сноса скорости (ДИСС) с помощью четырех однолучевых доплеровских датчиков скорости (ДДС) [2, стр.43], взятый за прототип.
ДИСС-прототип (см.фиг.1) содержит четыре однолучевых ДДС 1, 2, 3, 4 с посылкой сигналов соответственно под углами Г1, Г2=180°-Г1, Г3=180°+Г1, Г4=-Г1, В1,2,3,4=В (см.фиг.2), три схемы вычитания частот (СВЧ) 5, 6, 7 (см.фиг.1) и одну схему сложения частот (ССЧ) 8, при этом входы СВЧ 5 соединены с выходами ДДС 1 и 3 соответственно, а входы СВЧ 6 - с выходами ДДС 2 и 4 соответственно, выход СВЧ 5 соединен с первыми входами ССЧ 8 и СВЧ 7, а выход СВЧ 6 - с вторыми входами ССЧ 8 и СВЧ 7, выходы ССЧ 8 и СВЧ 7 являются выходами ДИСС по продольной и сносовой скоростям. Частоты ДДС на выходах их измерителей частот равны:
Отсюда на выходах схем сложения и вычитания частот имеем:
где Vпр, сн, т - проекции скорости ТС на оси системы координат, связанной с ТС, и называемые: Vпр - продольная, Vсн - сносовая, Vт - тангажная;
λ - длина волны излучаемого сигнала.
Действительно, ДИСС-прототип вырабатывает сигналы, частоты которых пропорциональны Vпp и Vсн, однако, при выходе из строя одного ДДС, устройство перестает выполнять свои функции, а замена ДИСС делает дорогим техническое обслуживание такого устройства.
Низкая надежность и относительно большие расходы на техническое обслуживание и ремонт являются недостатком устройства-прототипа.
Изобретение направлено на обеспечение сохранения работоспособности при отказе любого одного ДДС и сокращение расходов на техническое обслуживание.
Сущность предлагаемого изобретения по варианту 1 заключается в том, что в дублированный датчик проекций скорости относительно транспортного средства, содержащий четыре однолучевых доплеровских датчика скорости и схему сложения частот, введены вторая схема сложения частот, первая, вторая и третья схемы "И" и блок управления, при этом выходы первого и второго однолучевых доплеровских датчиков скорости по пути соединены с соответствующими входами первой схемы сложения частот, а их выходы по сигналу технического состояния - с соответствующими входами первой схемы "И"; выходы третьего и четвертого однолучевых доплеровских датчиков скорости по пути соединены с соответствующими входами второй схемы сложения частот, а их выходы по сигналу технического состояния - с соответствующими входами второй схемы "И"; выход первой схемы "И" соединен с первым входом третьей схемы "И" и управляющим входом первой схемы сложения частот, выход второй схемы "И" соединен с вторым входом третьей схемы "И" и управляющим входом второй схемы сложения частот, выходы первой и второй схем сложения частот соединены с соответствующими входами блока управления, управляющий вход которого соединен с выходом третьей схемы "И", а выход является выходом устройства по продольной скорости.
Сущность предлагаемого изобретения по варианту 2 заключается в том, что в дублированный датчик проекций скорости относительно транспортного средства, содержащий четыре однолучевых доплеровских датчика скорости, схему сложения частот, первую и вторую схемы вычитания частот, при этом выходы по пути первого и второго однолучевых доплеровских датчиков скорости соединены с первыми входами первой и второй схем вычитания частот соответственно, введены вторая схема сложения частот, шесть схем “И” и два блока управления, при этом выходы первого и второго однолучевых доплеровских датчиков скорости по пути соединены с соответствующими входами первой схемы сложения частот, а их выходы по сигналу технического состояния - с соответствующими входами первой схемы "И"; выходы третьего и четвертого однолучевых доплеровских датчиков скорости по пути соединены с соответствующими входами второй схемы сложения частот, а их выходы по сигналу технического состояния - с соответствующими входами второй схемы "И"; выход первой схемы "И" соединен с первым входом третьей схемы "И" и управляющим входом первой схемы сложения частот, выход второй схемы "И" соединен с вторым входом третьей схемы "И" и управляющим входом второй схемы суммирования частот, выходы первой и второй схем сложения частот соединены с соответствующими входами блока управления, управляющий вход которого соединен с выходом третьей схемы "И", а выход является выходом устройства по продольной скорости, кроме этого, выходы четвертого и третьего однолучевых доплеровских датчиков скорости по пути соединены со вторыми входами первой и второй схем вычитания частот соответственно, выходы первого и четвертого однолучевых доплеровских датчиков скорости по сигналу технического состояния соединены с первым и вторым входом четвертой схемы "И" соответственно, а выходы второго и третьего однолучевых доплеровских датчиков скорости по сигналу технического состояния соединены с первым и вторым входами пятой схемы "И" соответственно; выход четвертой схемы "И" соединен с первым входом шестой схемы "И" и управляющим входом первой схемы вычитания частот, выход пятой схемы "И" соединен с вторым входом шестой схемы "И" и управляющим входом второй схемы вычитания частот, выходы первой и второй схем вычитания частот соединены с соответствующими входами второго блока управления, управляющий вход которого соединен с выходом шестой схемы "И", а выход является выходом устройства по сносовой скорости.
Сущность предлагаемого изобретения по варианту 3 заключается в том, что в дублированный датчик проекций скорости относительно транспортного средства, содержащий четыре однолучевых доплеровских датчика скорости, схему сложения частот и три схемы вычитания частот, при этом выходы по пути первого и второго однолучевых доплеровских датчиков скорости соединены с первыми входами первой и второй схем вычитания частот, введены вторая схема сложения частот, четвертая схема вычитания частот, девять схем "И" и три блока управления, при этом выходы первого и второго однолучевых доплеровских датчиков скорости по пути соединены с соответствующими входами первой схемы сложения частот, а их выходы по сигналу технического состояния - с соответствующими входами первой схемы "И", выходы третьего и четвертого однолучевых доплеровских датчиков скорости по пути соединены с соответствующими входами второй схемы сложения частот, а их выходы по сигналу технического состояния - с соответствующими входами второй схемы "И", выход первой схемы "И" соединен с первым входом третьей схемы "И" и управляющим входом первой схемы сложения частот, выход второй схемы "И" соединен с вторым входом третьей схемы "И" и управляющим входом второй схемы суммирования частот, выходы первой и второй схем сложения частот соединены с соответствующими входами блока управления, управляющий вход которого соединен с выходом третьей схемы "И", а выход является выходом устройства по продольной скорости, кроме этого, выходы четвертого и третьего однолучевых доплеровских датчиков скорости по пути соединены со вторыми входами первой и второй схем вычитания частот соответственно, выходы первого и четвертого однолучевых доплеровских датчиков скорости по сигналу технического состояния соединены с первым и вторым входом четвертой схемы "И" соответственно, а выходы второго и третьего однолучевых доплеровских датчиков скорости по сигналу технического состояния соединены с первым и вторым входами пятой схемы "И" соответственно; выход четвертой схемы "И" соединен с первым входом шестой схемы "И" и управляющим входом первой схемы вычитания частот, выход пятой схемы "И" соединен с вторым входом шестой схемы "И" и управляющим входом второй схемы вычитания частот, выходы первой и второй схем вычитания частот соединены с соответствующими входами второго блока управления, управляющий вход которого соединен с выходом шестой схемы "И", а выход является выходом устройства по сносовой скорости, кроме того, выходы первого и третьего однолучевых доплеровских датчиков скорости по пути соединены с первым и вторым входами третьей схемы вычитания частот, а выходы по пути второго и четвертого однолучевых доплеровских датчиков скорости соединены с первым и вторым входами четвертой схемы вычитания частот соответственно, выходы по сигналу технического состояния первого и третьего однолучевых доплеровских датчиков скорости соединены с соответствующими входами седьмой схемы "И", а выходы по сигналу технического состояния второго и четвертого однолучевых доплеровских датчиков скорости соединены с соответствующими входами восьмой схемы "И", выходы седьмой и восьмой схем "И" соединены с соответствующими входами девятой схемы "И", а также с управляющими входами третьей и четвертой схем вычитания частот соответственно, выходы которых соединены с соответствующими входами третьего блока управления, управляющий вход которого соединен с выходом девятой схемы "И", а выход является выходом устройства по тангажной скорости.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена блок-схема доплеровского измерителя скорости и сноса (ДИСС), принятого за прототип, на фиг.2 приведена схема расположения лучей прототипа и заявляемого устройства, на фиг.3, 4, 5 приведены варианты блок-схемы заявляемых вариантов дублированного датчика проекций скорости относительно транспортного средства.
Дублированный датчик проекций скорости относительно транспортного средства по варианту 1 (см.фиг.3), содержащий четыре однолучевых доплеровских датчика скорости 1, 2, 3, 4 и схему сложения частот 5, вторую схему сложения частот 6, первую, вторую и третью схемы "И" 7, 8, 9 и блок управления 10, при этом выходы первого и второго однолучевых доплеровских датчиков скорости по сигналу пути 1, 2 соединены с соответствующими входами первой схемы сложения частот 5, а их выходы по сигналу технического состояния - с соответствующими входами первой схемы "И" 7, выходы третьего и четвертого однолучевых доплеровских датчиков скорости по пути 3, 4 соединены с соответствующими входами второй схемы сложения частот 6, а их выходы по сигналу технического состояния - с соответствующими входами второй схемы "И" 8, выход первой схемы "И" 7 соединен с первым входом третьей схемы "И" 9 и управляющим входом первой схемы сложения частот 5, выход второй схемы "И" 8 соединен с вторым входом третьей схемы "И" 9 и управляющим входом второй схемы сложения частот 6, выходы первой и второй схем сложения частот 5, 6 соединены с соответствующими входами блока управления 10, управляющий вход которого соединен с выходом третьей схемы "И" 9, а выход является выходом устройства по продольной скорости.
Дублированный датчик проекций скорости относительно транспортного средства по варианту 2 (см.фиг.4) содержит четыре однолучевых доплеровских датчика скорости 1, 2, 3, 4, схему сложения частот 5, первую и вторую схемы вычитания частот 11, 12, при этом выходы по сигналу пути первого и второго однолучевых доплеровских датчиков скорости 1, 2 соединены с первыми входами первой и второй схем вычитания частот 11, 12 соответственно, вторую схему сложения частот 6, шесть схем “И” 7, 8, 9, 13, 14, 15 и два блока управления 10, 16, при этом выходы первого и второго однолучевых доплеровских датчиков скорости по сигналу пути 1, 2 соединены с соответствующими входами первой схемы сложения частот 5, а их выходы по сигналу технического состояния - с соответствующими входами первой схемы "И" 7, выходы третьего и четвертого однолучевых доплеровских датчиков скорости по сигналу пути 3, 4 соединены с соответствующими входами второй схемы сложения частот 6, а их выходы по сигналу технического состояния - с соответствующими входами второй схемы "И" 8, выход первой схемы "И" 7 соединен с первым входом третьей схемы "И" 9 и управляющим входом первой схемы сложения частот 5, выход второй схемы "И" 8 соединен с вторым входом третьей схемы "И" 9 и управляющим входом второй схемы сложения частот 6, выходы первой и второй схем сложения частот 5, 6 соединены с соответствующими входами блока управления 10, управляющий вход которого соединен с выходом третьей схемы "И" 9, а выход блока управления 10 является выходом устройства по продольной скорости, кроме этого, выходы четвертого и третьего однолучевых доплеровских датчиков скорости по сигналу пути 4, 3 соединены со вторыми входами первой и второй схем вычитания частот 11, 12 соответственно, выходы первого и четвертого однолучевых доплеровских датчиков скорости 1, 4 по сигналу технического состояния соединены с первым и вторым входом четвертой схемы "И" 13 соответственно, а выходы второго и третьего однолучевых доплеровских датчиков скорости 2, 3 по сигналу технического состояния соединены с первым и вторым входами пятой схемы "И" 14 соответственно, выход четвертой схемы "И" 13 соединен с первым входом шестой схемы "И" 15 и управляющим входом первой схемы вычитания частот 11, выход пятой схемы "И" 14 соединен с вторым входом шестой схемы "И" 15 и управляющим входом второй схемы вычитания частот 12, выходы первой и второй схем вычитания частот 11, 12 соединены с соответствующими входами второго блока управления 16, управляющий вход которого соединен с выходом шестой схемы "И" 15, а выход блока управления 16 является выходом устройства по сносовой скорости.
Дублированный датчик проекций скорости относительно транспортного средства по варианту 3 (фиг.5) содержит четыре однолучевых доплеровских датчика скорости 1, 2, 3, 4, схему сложения частот 5 и три схемы вычитания частот 11, 12, 17, при этом выходы по сигналу пути первого и второго однолучевых доплеровских датчиков скорости 1, 2 соединены с первыми входами первой и второй схем вычитания частот 11, 12, вторую схему сложения частот 6, четвертую схему вычитания частот 18, девять схем "И" 7, 8, 9, 13, 14, 15, 19, 20, 21 и три блока управления 10, 16, 22, при этом выходы первого и второго однолучевых доплеровских датчиков скорости по сигналу пути 1, 2 соединены с соответствующими входами первой схемы сложения частот 5, а их выходы по сигналу технического состояния - с соответствующими входами первой схемы "И" 7, выходы третьего и четвертого однолучевых доплеровских датчиков скорости по пути 3, 4 соединены с соответствующими входами второй схемы сложения частот 6, а их выходы по сигналу технического состояния - с соответствующими входами второй схемы "И" 8, выход первой схемы "И" 7 соединен с первым входом третьей схемы "И" 9 и управляющим входом первой схемы сложения частот 5, выход второй схемы "И" 8 соединен с вторым входом третьей схемы "И" 9 и управляющим входом второй схемы сложения частот 6, выходы первой и второй схем сложения частот 5, 6 соединены с соответствующими входами блока управления 10, управляющий вход которого соединен с выходом третьей схемы "И" 9, а выход является выходом устройства по продольной скорости, кроме этого, выходы четвертого и третьего однолучевых доплеровских датчиков скорости по сигналу пути 4, 3 соединены со вторыми входами первой и второй схем вычитания частот 11, 12 соответственно, выходы первого и четвертого однолучевых доплеровских датчиков скорости 1, 4 по сигналу технического состояния соединены с первым и вторым входом четвертой схемы "И" 13 соответственно, а выходы второго и третьего однолучевых доплеровских датчиков скорости 2, 3 по сигналу технического состояния соединены с первым и вторым входами пятой схемы "И" 14 соответственно; выход четвертой схемы "И" 13 соединен с первым входом шестой схемы "И" 15 и управляющим входом первой схемы вычитания частот 11, выход пятой схемы "И" 14 соединен с вторым входом шестой схемы "И" 15 и управляющим входом второй схемы вычитания частот 12, выходы первой и второй схем вычитания частот 11, 12 соединены с соответствующими входами второго блока управления 16, управляющий вход которого соединен с выходом шестой схемы "И" 15, а выход блока управления является выходом устройства по сносовой скорости, кроме того, выходы первого и третьего однолучевых доплеровских датчиков скорости по сигналу пути 1, 3 соединены с первым и вторым входами третьей схемы вычитания частот (17), а выходы по пути второго и четвертого однолучевых доплеровских датчиков скорости 2, 4 соединены с первым и вторым входами четвертой схемы вычитания частот 18 соответственно, выходы по сигналу технического состояния первого и третьего однолучевых доплеровских датчиков скорости 1, 3 соединены с соответствующими входами седьмой схемы "И" 19, а выходы по сигналу технического состояния второго и четвертого однолучевых доплеровских датчиков скорости 2, 4 соединены с соответствующими входами восьмой схемы "И" 20, выходы седьмой и восьмой схем "И" 19, 20 соединены с соответствующими входами девятой схемы "И" 21, а также с управляющими входами третьей и четвертой схем вычитания частот 17, 18 соответственно, выходы которых соединены с соответствующими входами третьего блока управления 22, управляющий вход которого соединен с выходом девятой схемы "И" 21, а выход блока управления является выходом устройства по тангажной скорости.
Поскольку все варианты заявляемого устройства отличаются только степенью полноты использования информации всех четырех ДДС, то блоки формирования сигналов о продольной, сносовой и тангажной скоростях работают одинаково, независимо от того, в какой вариант исполнения они входят. Поэтому работа каждого варианта заявляемого устройства понятна из описания работы устройства по варианту 3.
Заявляемое устройство по варианту 3 (см.фиг.5) работает следующим образом. ДДС 1, 2, 3 и 4 с углами посылки Г1, В; 180-Г1, В; 180+Г1, В и -Г1, В (см.фиг.2) вырабатывает сигналы с частотами f1, f2, f3 и f4, которые присутствуют на их выходах по сигналам пути:
Блоки контроля технического состояния каждого ДДС вырабатывают бинарный сигнал о техническом состоянии, который присутствует на выходах ДДС по сигналу технического состояния, при этом наличие напряжения на выходе "говорит" об исправности ДДС (логическая "1"), а отсутствие напряжения - о неисправности ДДС (логический "0").
Сигналы о техническом состоянии соответствующих выходов ДДС поступают на соответствующие схемы "И":
на схему "И" 7 - с ДДС 1 и 2;
на схему "И" 8 - с ДДС 3 и 4;
на схему "И" 13 - с ДДС 1 и 4;
на схему "И" 15 - с ДДС 2 и 3;
на схему "И" 19 - с ДДС 1 и 3;
на схему "И" 20 - с ДДС 2 и 4.
При наличии на этих выходах логической "1" все вышеперечисленные схемы "И" формируют на своем выходе логическую "1" и разрешают ССЧ 5, 6, СВЧ 11, 12 и 17, 18 формировать сигналы с частотами:
которые в соответствии с определением Vпp, Vсн, VТ, как продольная, сносовая и тангажная скорости могут быть названы продольной, сносовой и тангажной частотами.
Выходные частоты СВЧ 11 и 12, СВЧ 17 и 18 и ССЧ 5 и 6 поступают на БУ 16, 22 и 10 соответственно, которые но состоянию выходов схем "И" 15, 21 и 1 соответственно формируют выходные сигналы устройства по правилам:
Отсюда видно, что отказ любого одного ДДС (появление "0" на его выходе по сигналу технического состояния) приводит к выработке выходных частот по сигналам оставшейся неисправной соответствующей пары ДДС.
Например, при отказе ДДСЗ на выходах схем "И" 8, 14, 19 появятся "0", которые запретят работу СВЧ 12, 17 и ССЧ 6, 10, приведут к появлению "0" на выходах схем "И" 9, 15, 21, что в свою очередь изменит алгоритм работы БУ 10, 16, 22 и позволит вырабатывать выходные сигналы из сигналов оставшихся исправными ДДС.
Кроме того, использование отдельных однолучевых ДДС позволяет восстанавливать работоспособность устройства заменой одного однолучевого датчика ДДС из 4-х при индикации его отказа.
Заявляемый дублированный датчик проекций скорости относительно транспортного средства позволяет обеспечивать работоспособность при отказе одного любого ДДС по всем трем каналам независимо друг от друга, что позволяет его использовать как датчик одной, двух и трех проекций скорости.
Библиографические данные
1. Хребтов А.А. и др. Судовые измерители скорости (справочник), Судостроение, Ленинград, 1978.
2. Колчинский В.Е., Мандуровский И.А., Константиновский М.И. Доплеровские устройства и системы навигации, Москва, Советское радио, 1975.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ДАТЧИК ПРОЕКЦИЙ ВЕКТОРА СКОРОСТИ С УГЛОВОЙ КАЛИБРОВКОЙ | 2009 |
|
RU2422836C2 |
ОДНОЛУЧЕВОЙ ДОПЛЕРОВСКИЙ ДАТЧИК СКОРОСТИ ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ | 2014 |
|
RU2581771C1 |
АППАРАТУРА СЧИСЛЕНИЯ КООРДИНАТ ШИРОКОГО ПРИМЕНЕНИЯ | 2001 |
|
RU2193755C1 |
ДАТЧИК ПРОЕКЦИЙ СКОРОСТИ С УСТРОЙСТВОМ КАЛИБРОВКИ | 2008 |
|
RU2397507C2 |
АППАРАТУРА СЧИСЛЕНИЯ КООРДИНАТ ПО ДВУМ СОСТАВЛЯЮЩИМ СКОРОСТИ | 2000 |
|
RU2184348C2 |
ДОПЛЕРОВСКИЙ ДАТЧИК СКОРОСТИ С КОМПЕНСАЦИЕЙ ВЛИЯНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ ОТРАЖАЮЩИХ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ | 2008 |
|
RU2397506C2 |
КОМПЛЕКСИРОВАННЫЙ ДОПЛЕРОВСКИЙ МОДУЛЬ НАЗЕМНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2001 |
|
RU2213981C2 |
КОМПЛЕКСИРОВАННЫЙ ДОПЛЕРОВСКИЙ МОДУЛЬ | 2001 |
|
RU2212686C2 |
ДОПЛЕРОВСКИЙ ДАТЧИК ПРИРАЩЕНИЙ ПУТИ С УСТРОЙСТВОМ СТЕНДОВОЙ КАЛИБРОВКИ | 2003 |
|
RU2246737C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ НАЗЕМНОГО ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА | 2003 |
|
RU2242767C1 |
Изобретение относится к области навигации и представляет собой доплеровское устройство, вырабатывающее информацию о величинах составляющих скорости движения транспортного средства в системе координат, связанной с транспортным средством, что позволяет определять величины продольной, сносовой и тангажной составляющих скорости. Технический результат заключается в сохранении работоспособности при отказе любого одного доплеровского датчика скорости. Устройство по первому варианту выполнения содержит четыре однолучевых доплеровских датчика скорости, две схемы сложения частот, три схемы "И" и блок управления, по второму варианту выполнения - четыре однолучевых доплеровских датчика скорости, две схемы сложения частот, две схемы вычитания частот, шесть схем "И" и два блока управления и по третьему варианту выполнения - четыре однолучевых доплеровских датчика скорости, две схемы сложения частот, четыре схемы вычитания частот, девять схем "И" и три блока управления. 3 н.п. ф-лы, 5 ил.
ХРЕБТОВ А.А | |||
И ДР., Судовые измерители скорости, Ленинград, Судостроение, 1978, с.81-83 | |||
ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ОБЪЕКТА | 1997 |
|
RU2126544C1 |
DE 19548017 C1, 10.04.1997 | |||
US 4728954, 01.03.1988 | |||
US 4942558, 17.07.1990. |
Авторы
Даты
2005-02-20—Публикация
2003-06-11—Подача