ДАТЧИК ПРОЕКЦИЙ СКОРОСТИ С УСТРОЙСТВОМ КАЛИБРОВКИ Российский патент 2010 года по МПК G01S13/00 

Предлагаемое изобретение относится к навигационной технике, представляет собой датчик проекций скорости относительно транспортного средства (продольной, сносовой и тангажной составляющих скорости движения транспортного средства) и является непременной составной частью навигационной аппаратуры счисления координат (HACK).

Применяемая в наземной технике HACK использует для счисления координат модуль скорости, за который принимается продольная составляющая скорости. Такое техническое решение, используемое в HACK, позволяет обеспечивать счисление координат с погрешностями 0,2÷0,3% от пройденного пути.

Опыт показал, что для уменьшения погрешности счисления координат до 0,1% от пройденного расстояния необходимо счислять координаты с учетом сносовой и тангажной составляющих скорости. Обусловлено это тем, что в процессе эксплуатации у транспортного средства (ТС) наблюдаются отклонения вектора скорости от положения, определенного и учтенного при калибровке.

В качестве прототипа заявляемому датчику проекций скорости с блоком калибровки принято устройство по патенту №2246737, материалы которого раскрывают суть калибровки сигнала о продольной скорости (Vпр). Применение данного метода калибровки в датчике, измеряющем все составляющие скорости, приводит к неправильной калибровке канала Vпр, что приводит к увеличению погрешности и является недостатком прототипа.

Изобретение направлено на увеличение точности работы датчика проекций скорости (ДПС), обеспечивающего вычислитель навигационной аппаратуры информацией о величинах всех трех проекций скорости.

Такая HACK использует датчик проекций скорости, который из вектора скорости формирует три составляющих (Vпр, Vсн, Vт), причем откалиброванные сигналы о скорости связаны между собой соотношением

или

где Vпр - продольная составляющая скорости;

Vсн - сносовая составляющая скорости;

Vт - тангажная составляющая скорости;

V - модуль скорости.

Это означает, что при движении по маршруту результаты измерения датчика продольной скорости всегда меньше пройденного пути.

Допуски при установке датчика проекций скорости на ТС приводят к разбросу углового положения ДПС относительно корпуса ТС и относительно , причем на практике эти разбросы достигают 3°. Это означает, что угловые отклонения лучей от номинального положения в горизонтальной плоскости (снос Δ_СН) и вертикальной плоскости (тангаж Δ_Т) могут достигать 3°.

Поскольку Vпр=V·cosΔ_CH·cosΔ_T, Vсн=V·sinΔ_CH, Vт=V·sinΔ_Т, то использование длины мерного участка для калибровки датчика продольной скорости приведет к появлению погрешности калибровки ДПС, установленной на разных образцах ТС, достигающей 0,15% и более.

Для устранения этого предлагается значения Vсн и Vт калибровать по их номинальным (формулярным) коэффициентам, а для калибровки составляющей Vпр использовать мерный участок, длина которого вычисляется во время калибровки по формуле

,

где S_МУ - истинная длина мерного участка;

- сносовый путь по номинально откалиброванному сигналу о Vсн;

- тангажный путь по номинально откалиброванному сигналу о V_Т.

Для увеличения точности калибровки HACK датчик проекций скорости с устройством калибровки, состоящий из датчика проекций скорости, калибрующего устройства для продольной составляющей скорости, которое содержит последовательно соединенные умножитель и хранитель "цены" импульса, счетчика импульсов выходного сигнала, блока управления калибровкой, вычислителя "цены" импульса и хранителя длины мерного участка, при этом вход умножителя калибрующего устройства соединен с выходом датчика по продольной составляющей скорости, вход счетчика импульсов выходного сигнала соединен с выходом датчика по продольному пути, а выход счетчика импульсов выходного сигнала - с соответствующим входом вычислителя "цены" импульса сигнала о продольной скорости, управляющие входы счетчика импульсов выходного сигнала и вычислителя "цены" импульсов продольного пути соединены с соответствующими выходами блока управления калибровкой, при этом выход калибрующего устройства является выходом откалиброванной продольной составляющей скорости, в который введены накопитель сносового пути, накопитель тангажного пути, вычислитель длины мерного участка, калибрующие устройства для сносовой и тангажной составляющих скорости, при этом входы калибрующих устройств соединены с выходами датчика по сносовой и тангажной составляющим скорости, входы накопителей сносового и тангажного пути соединены с выходами соответствующих калибрующих устройств, а управляющие входы накопителей сносового и тангажного пути - с управляющим входом счетчика импульсов выходного сигнала, выходы хранителя длины мерного участка и накопителей сносового и тангажного путей соединены с соответствующими входами вычислителя мерного участка, выход которого соединен с вычислителем "цены" импульса, при этом выходы калибрующих устройств являются выходами сносовой и тангажной составляющих скорости.

Сущность изобретения поясняется схемой датчика проекций скорости с блоком калибровки, приведенной на чертеже.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с указанным выше техническим результатом, заключаются в следующем.

Датчик проекций скорости с устройством калибровки, состоящий из собственно датчика проекций скорости 1, калибрующего устройства 8 для продольной составляющей скорости, которое содержит последовательно соединенные умножитель 5 и хранитель "цены" импульса 6, счетчика импульсов выходного сигнала 2, блока управления калибровкой 3, вычислителя "цены" импульса 4 и хранителя длины мерного участка 7, при этом вход умножителя 5 калибрующего устройства 8 соединен с выходом датчика 1 по продольной составляющей скорости, вход счетчика импульсов выходного сигнала 2 соединен с выходом датчика 1 по продольному пути, а выход счетчика импульсов выходного сигнала 2 - с соответствующим входом вычислителя "цены" импульса 4 сигнала о продольной скорости, управляющие входы счетчика импульсов выходного сигнала 2 и вычислителя "цены" импульсов 4 продольного пути соединены с соответствующими выходами блока управления калибровкой 3, при этом выход калибрующего устройства 8 является выходом по откалиброванной продольной составляющей скорости, в который введены накопитель сносового пути 9, накопитель тангажного пути 10, вычислитель длины мерного участка 11, калибрующие устройства для сносовой 12 и тангажной 13 составляющих скорости, при этом входы калибрующих устройств 12, 13 соединены с выходами датчика 1 по сносовой и тангажной составляющим скорости, входы накопителей сносового 9 и тангажного 10 пути соединены с выходами соответствующих калибрующих устройств 12, 13, а управляющие входы накопителей сносового 9 и тангажного 10 пути - с управляющим входом счетчика импульсов выходного сигнала 2, выходы хранителя длины мерного участка и накопителей сносового 9 и тангажного 10 путей соединены с соответствующими входами вычислителя мерного участка 11, выход которого соединен с вычислителем "цены" импульса 4, при этом выходы калибрующих устройств 12, 13 являются выходами по сносовой и тангажной составляющим скорости.

Данный блок калибровки следует применять при проверке погрешности измерения пути датчика проекций скорости (трехлучевого доплеровского датчика скорости) при его изготовлении и поставке как самостоятельное изделие.

Заявленный датчик при калибровке работает следующим образом.

Во время совершения заездов по мерному участку сигналы о проекциях скорости движения в виде частоты последовательных импульсов поступают с выходов датчика проекций скорости 1 через соответствующие калибрующие устройства 12 и 13 на входы накопителей сносового 9 и тангажного 10 пути, а непосредственно с выхода датчика проекций скорости 1 на вход счетчика импульсов выходного сигнала 2. Поскольку накопитель сносового пути 9, накопитель тангажного пути 10 и счетчик импульсов выходного сигнала 2 представляют собой накопители - интеграторы числа импульсов, то за время подачи на них сигнала с блока управления калибровкой 3 о начале и конце счета они накопят числа импульсов, равные S_CH, S_T и N_прод. Последний управляющий сигнал с блока управления калибровкой 3 в соответствии с программой вызовет передачу накопленных чисел в вычислитель мерного участка 11 и вычислитель "цены" импульса 4. При поступлении в вычислитель мерного участка 11 этих чисел он вычисляет и передает его в вычислитель "цены" импульса 4, последний по другому сигналу с блока управления калибровкой 3 рассчитывает "цену" импульса и передает ее в хранитель "цены" импульса 6. На этом калибровка закончена и датчик готов к работе по формированию сигналов о составляющих скорости, обеспечивающих выполнение равенства , что необходимо при счислении координат по трем проекциям скорости.

Современная элементная база позволяет просто реализовать блоки, так как блок 2 - счетчик импульсов, 3 - блок импульсных команд, 4 - вычислитель, 7 - схемы запоминания, 9, 10 - счетчики, 11 - вычислитель, 8, 12, 13 - калибрующие устройства, где 5 - цифровая схема умножения, 6 - схемы запоминания.

Изобретение относится к навигационной технике и представляет собой трехлучевой доплеровский датчик скорости. Выходной сигнал такого датчика несет в себе информацию о величине скорости в виде корня квадратного из суммы квадратов вырабатываемых скоростей, причем даже при калибровке на мерном участке, где сносовая и тангажные скорости обусловлены отклонениями лучей доплеровского датчика скорости от номинального направления в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Для обеспечения точной работы доплеровского датчика скорости предложено проводить калибровку показания прибора определения продольной скорости на мерном участке, длина которого вычисляется во время калибровки. Технический результат - одинаковая точность работы после калибровки доплеровского датчика скорости на любом экземпляре транспортного средства независимо от конкретных значений угловых ошибок установки. 1 ил.

Датчик проекций скорости с устройством калибровки, состоящий из трехлучевого доплеровского датчика скорости, счетчика импульсов выходного сигнала о продольной составляющей скорости, блока импульсных команд о начале и конце счета и о передаче накопленных чисел, вычислителя «цены» импульса, хранителя истинной длины мерного участка и калибрующего устройства, состоящего из последовательно соединенных хранителя «цены» импульса и умножителя, при этом входы счетчика импульсов выходного сигнала о продольной составляющей скорости и умножителя соединены с выходом датчика скорости о продольной составляющей скорости, выход счетчика импульсов выходного сигнала о продольной составляющей скорости соединен с соответствующим входом вычислителя «цены» импульса, выход которого соединен с входом хранителя «цены» импульса калибрующего устройства, первый выход блока импульсных команд о начале и конце счета и о передаче накопленных чисел соединен с управляющим входом счетчика импульсов выходного сигнала о продольной составляющей скорости, а второй выход - с управляющим входом вычислителя «цены» импульса, выход умножителя является выходом всего устройства по продольной составляющей скорости, отличающийся тем, что в него введены интеграторы числа импульсов откалиброванных сигналов о сносовой и тангажной составляющих скорости, вычислитель длины мерного участка для продольной составляющей скорости и калибрующие устройства для сигналов о сносовой и тангажной составляющих скорости по их номинальным коэффициентам, входы которых соединены с выходами датчика скорости по сносовой и тангажной составляющим скорости соответственно, а выходы - с входами соответствующих интеграторов числа импульсов откалиброванных сигналов о сносовой и тангажной составляющих скорости, выходы которых и выход хранителя истинной длины мерного участка соединены с соответствующими входами вычислителя длины мерного участка для продольной составляющей скорости, выход которого соединен с соответствующим входом вычислителя «цены» импульса, управляющие входы интеграторов числа импульсов сигналов о сносовой и тангажной скорости соединены с первым выходом блока импульсных команд о начале и конце счета, выходы калибрующих устройств для сносовой и тангажной скорости соединены с первым выходом блока импульсных команд о начале и конце счета, выходы калибрующих устройств для сносовой и тангажной составляющих скорости по их номинальным коэффициентам являются выходами всего устройства по сносовой и тангажной составляющим скорости.