АППАРАТУРА СЧИСЛЕНИЯ КООРДИНАТ С НЕПРЕРЫВНОЙ КАЛИБРОВКОЙ Российский патент 2011 года по МПК G01C23/00 

Описание патента на изобретение RU2422773C1

Предлагаемое изобретение относится к навигационной технике и представляет собой аппаратуру счисления координат с непрерывной калибровкой (АСКНК) движущегося транспортного средства (ТС), размещаемую на наземном ТС.

Известна аппаратура счисления координат, включающая в свой состав путевую систему (ПС), курсовую систему (КС) и навигационный вычислитель. Так, на рис.1.2 (Алферов А.Г., Тимофеев В.Т. Доплеровские устройства и система навигации. М.: Транспорт, 1987, стр.6) приведена структурная схема этого устройства, которое принято за прототип.

Точный алгоритм работы устройства-прототипа должен получать координаты из алгоритма определения радиуса-вектора движущейся точки:

где - радиус-вектор точки ТС, координаты которой определяют;

i, j - единичные векторы системы координат;

xH, уН - координаты начальной точки маршрута (вводятся оператором перед началом движения);

V - модуль вектора-скорости ТС;

βV - наклон вектора-скорости к горизонту;

αV - угол отстояния вектора-скорости от направления на север (азимут).

Однако в устройстве-прототипе используется КС с измерением азимута α0VCH, где ΔCH - угол сноса оси ТС, что приводит к погрешностям. Эти погрешности компенсируются выработкой в ПС углов сноса за счет использования датчиков проекций скорости и вычислением текущих координат (х, у) на горизонтальной плоскости по алгоритму:

Эта попытка как-то уменьшить погрешности счисления координат приводит к усложнению аппаратуры, а именно ПС, за счет учета сноса ТС. Однако остаются погрешности измерения α0 и погрешности измерения скорости.

Низкая точность определения координат является недостатком устройства-прототипа.

Изобретение направлено на увеличение точности определения координат в сравнении с устройством-прототипом за счет корректировки показаний путевой и курсовой систем по показаниям навигационной аппаратуры потребителя спутниковой навигационной системы (НАП СНС), вырабатывающей информацию о скорости и об азимуте движения ТС, а также о качестве решения навигационной задачи (признак соответствия требуемой точности определения).

Для этого в аппаратуру счисления координат с непрерывной калибровкой, содержащую путевую систему, курсовую систему и навигационный вычислитель, введены НАП СНС, первый и второй формирователи пройденного пути, первый и второй блоки сравнения параметров, первый и второй фильтры и первый и второй блоки коррекции и введения поправки, при этом выход путевой системы соединен с первыми входами первых формирователя пройденного пути и блока коррекции и введения поправки, выход курсовой системы - с первыми входами вторых блока сравнения параметров и блока коррекции и введения поправки, выходы блоков коррекции и введения поправки соединены с входами навигационного вычислителя по скорости и азимуту соответственно, выход НАП СНС по скорости соединен с входом второго формирователя пройденного пути, выход по азимуту - с вторым входом второго блока сравнения параметров, выходы формирователей пройденного пути соединены с входами первого блока сравнения параметров по пути соответственно, выход НАП СНС по качеству решения навигационной задачи соединен с управляющими входами блоков сравнения параметров, выходы которых соединены с входами соответствующих фильтров, выходы фильтров соединены со вторыми входами соответствующих блоков коррекции и введения поправки.

Сущность изобретения поясняется функциональной схемой АСКНК, приведенной на чертеже.

Аппаратура счисления координат с непрерывной калибровкой включает в свой состав путевую систему 1, курсовую систему 2 и навигационный вычислитель 3, в которую введены НАП СНС 4, первый и второй формирователи пройденного пути 5, 6, первый и второй блоки сравнения параметров 7, 8, первый и второй фильтры 9, 10 и первый и второй блоки коррекции и введения поправки 11, 12, при этом выход путевой системы 1 соединен с первыми входами первых формирователя пройденного пути 5 и блока коррекции и введения поправки 11, выход курсовой системы 2 - с первыми входами вторых блока сравнения параметров 8 и блока коррекции и введения поправки 12, выходы блоков коррекции и введения поправки 11, 12 соединены с входами навигационного вычислителя 3 по скорости и азимуту соответственно, выход НАП СНС 4 по скорости соединен с входом второго формирователя пройденного пути 6, выход по азимуту - с вторым входом второго блока сравнения параметров 8, выходы формирователей пройденного пути 5, 6 соединены с входами первого блока сравнения параметров 7 по пути соответственно, выход НАП СНС 4 по качеству решения навигационной задачи соединен с управляющими входами блоков сравнения параметров 7, 8, выходы которых соединены с входами соответствующих фильтров 9, 10, выходы фильтров 9, 10 соединены со вторыми входами соответствующих блоков коррекции и введения поправки 11, 12.

Заявляемая АСКНК работает следующим образом.

НАП СНС кроме координат в каждый такт выдает информацию о скорости VK и азимуте текущего направления αК движения ТС:

,

где , - погрешности определения VK и αК.

АСКНК с предварительно откалиброванными ПС 1 и КС 2 должна встать на начальную точку маршрута. После этого оператор выбирает координаты начальной точки из каталога и вводит их в навигационный вычислитель 3.

При начале движения ТС с выходов ПС 1 и КС 2 идут сигналы о VC и αC. Первый и второй формирователи пройденного пути 5, 6 из скоростей, полученных из ПС 1 (VC) и НАП СНС 4 (VK), формируют пройденные пути SC и SK. Если погрешность является случайной величиной, постоянной во время марша, а у НАП СНС 4 является случайной функцией времени, то из SC и SK первый блок сравнения параметров 7 вырабатывает величину отношения путей , где - погрешность определения VK; - погрешность определения VC, а второй блок сравнения параметров 8 из полученных от КС , где - погрешность определения αС, и НАП СНС αК вырабатывает поправку . Величины и усредняются в первом и втором фильтрах 9, 10, и получаются средние значения и Эти величины поступают в первый и второй блоки коррекции и введения поправки 11, 12. В первом блоке коррекции и введения поправки 11 сигнал VC умножается на , что формирует , а второй блок коррекции и введения поправки 12 формирует азимут .

Таким образом, в АСКНК остаются средние погрешности НАП СНС и , что исключает накопление погрешностей в координатах при любых маршрутах движения.

Опытные оценки эффективности такого алгоритма комплексирования подтвердили, что основная погрешность КС постоянна и основная погрешность (относительная) ПС тоже постоянна. А проверка комплексирования радиуса-вектора привела к удержанию погрешности АСКНК на уровне не выше погрешности НАП СНС даже при 30% доле езды по памяти, когда выходной сигнал НАП СНС о низком качестве решения им навигационной задачи блокирует обновление и в блоках сравнения параметров 7, 8.

Похожие патенты RU2422773C1

название год авторы номер документа
КОМПЛЕКСНАЯ АППАРАТУРА СЧИСЛЕНИЯ КООРДИНАТ 2001
  • Гужов В.Б.
  • Егоров В.Ю.
  • Кокошкин Н.Н.
  • Кретов Г.А.
  • Ситников Л.А.
RU2195632C2
Аппаратура наземной навигации 2018
  • Матахин Василий Васильевич
  • Богомолов Сергей Васильевич
  • Филиппов Сергей Иванович
  • Шитиков Дмитрий Викторович
RU2708550C1
КОМПЛЕКСНАЯ АППАРАТУРА СЧИСЛЕНИЯ КООРДИНАТ 2013
  • Гужов Виталий Борисович
  • Егоров Виктор Юрьевич
  • Кретов Геннадий Андреевич
  • Лопуховский Олег Николаевич
RU2545490C1
КОМПЛЕКСНАЯ СПУТНИКОВАЯ НАВИГАЦИОННАЯ АППАРАТУРА 2005
  • Кокошкин Николай Николаевич
  • Гужов Виталий Борисович
  • Егоров Виктор Юрьевич
  • Кретов Геннадий Андреевич
  • Ситников Леонид Александрович
RU2294527C1
ГИРОСКОПИЧЕСКАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ 2006
  • Леонов Николай Александрович
  • Вашуркин Юрий Васильевич
  • Овсянников Анатолий Александрович
RU2308681C1
КОМПЛЕКС БОРТОВЫХ ТРАЕКТОРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ 1995
  • Климов В.Т.
  • Харин Е.Г.
  • Саблев В.А.
  • Поликарпов В.Г.
  • Миримов Б.И.
  • Копылов И.А.
  • Калинин Ю.И.
  • Масленников В.Г.
  • Вавилова Н.Б.
RU2116666C1
КОМПЛЕКС НАВИГАЦИИ И ЭЛЕКТРОННОЙ ИНДИКАЦИИ 2003
  • Волков Г.И.
  • Коржуев М.В.
  • Родин Л.В.
  • Савин В.А.
  • Сеземов С.Н.
  • Зайцев Ю.А.
RU2215995C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КУРСА 2023
  • Бельский Александр Борисович
  • Чобан Василий Мильевич
  • Линник Евгений Александрович
  • Кузнецов Иван Васильевич
  • Бурмистров Владимир Петрович
  • Сахаров Николай Александрович
RU2809659C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ЦЕЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ 2011
  • Громов Владимир Вячеславович
  • Липсман Давид Лазорович
  • Лопуховский Олег Николаевич
  • Мосалёв Сергей Михайлович
  • Рыбкин Игорь Семенович
  • Хитров Владимир Анатольевич
RU2469273C1
КОМБИНИРОВАННАЯ СИСТЕМА НАВИГАЦИИ 2003
  • Вавилова Н.Б.
  • Волков Г.И.
  • Ильин В.В.
  • Коржуев М.В.
  • Масленников В.Г.
  • Староверов А.Ч.
RU2229686C1

Реферат патента 2011 года АППАРАТУРА СЧИСЛЕНИЯ КООРДИНАТ С НЕПРЕРЫВНОЙ КАЛИБРОВКОЙ

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах навигации наземных транспортных средств. Технический результат - повышение точности. Для достижения данного результата в устройство дополнительно введены навигационная аппаратура потребителя спутниковой навигационной системы (НАП СНС), формирователи пройденного пути, блоки сравнения параметров, фильтры коррекции и введения поправки, позволяющие осуществлять корректировку показаний путевой и курсовой систем навигации по показаниям НАП СНС, вырабатывающей информацию о скорости, об азимуте движения технических систем и о качестве решения навигационной задачи. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 422 773 C1

Аппаратура счисления координат с непрерывной калибровкой, включающая в свой состав путевую систему, курсовую систему и навигационный вычислитель, отличающаяся тем, что в нее введены навигационная аппаратура потребителя спутниковой навигационной системы (НАП СНС), первый и второй формирователи пройденного пути, первый и второй блоки сравнения параметров, первый и второй фильтры и первый и второй блоки коррекции и введения поправки, при этом выход путевой системы соединен с первыми входами первых формирователя пройденного пути и блока коррекции и введения поправки, выход курсовой системы - с первыми входами вторых блока сравнения параметров и блока коррекции и введения поправки, выходы блоков коррекции и введения поправки соединены с входами навигационного вычислителя по скорости и азимуту соответственно, выход НАП СНС по скорости соединен с входом второго формирователя пройденного пути, выход по азимуту - с вторым входом второго блока сравнения параметров, выходы формирователей пройденного пути соединены с входами первого блока сравнения параметров по пути соответственно, выход НАП СНС по качеству решения навигационной задачи соединен с управляющими входами блоков сравнения параметров, выходы которых соединены с входами соответствующих фильтров, выходы фильтров соединены со вторыми входами соответствующих блоков коррекции и введения поправки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2422773C1

АЛФЕРОВ А.Г., ТИМОФЕЕВ В.Т
Доплеровские устройства и система навигации
- М.: Транспорт, 1987, с.6
КОМПЛЕКСНАЯ АППАРАТУРА СЧИСЛЕНИЯ КООРДИНАТ 2001
  • Гужов В.Б.
  • Егоров В.Ю.
  • Кокошкин Н.Н.
  • Кретов Г.А.
  • Ситников Л.А.
RU2195632C2
ПЕРЕДВИЖНОЙ ОПЕРАЦИОННО-ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС 1995
  • Федоров С.Н.
  • Канюков В.Н.
  • Воробьев И.П.
  • Винярский В.Ф.
RU2111733C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2000
  • Ценных К.М.
  • Турков С.К.
  • Волобуев Г.Б.
  • Криштал А.М.
  • Пащенко Е.С.
RU2202102C2
US 5237952 A, 24.08.1993.

RU 2 422 773 C1

Авторы

Сдвижков Анатолий Иванович

Гужов Виталий Борисович

Егоров Виктор Юрьевич

Кретов Геннадий Андреевич

Лопуховский Олег Николаевич

Даты

2011-06-27Публикация

2009-12-28Подача