СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И ТОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАВИГАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ ТОПОПРИВЯЗЧИКА И КОМПЛЕКТ СРЕДСТВ ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2011 года по МПК G01C21/00 

Группа изобретений относится к оборонной технике и в частности к методам и средствам контроля навигационных параметров мобильных средств навигации и топопривязки в процессе проведения различных видов испытаний и контрольных выверок аппаратуры при эксплуатации.

Известен способ (основы) проверки точности работы топопривязчика (см. Топопривязчик УАЗ-452Т. Техническое описание и инструкция по эксплуатации БИ2 511 003 ТО, стр.42, 43), принятый за прототип.

Проверка точности работы топопривязчика производится по результатам прокладки маршрута между двумя опорными (контрольными) точками, расположенными на расстоянии 4-5 км одна от другой. Координаты опорных точек и дирекционные углы ориентирных направлений с этих точек на ориентиры должны быть определены с точностью: по координатам X, Y - 3-5 м, по углу α - (0-01).

Общее количество рейсов должно быть не менее десяти (пять в прямом и пять в обратном направлениях).

На основе определенных топопривязчиком значений координат (Хпр. и Yпр.) и дирекционного угла направления продольной оси топопривязчика α_{ОСИ(ПР.)} для каждого рейса рассчитывают ошибки в определении координат и дирекционного угла по формулам:

ΔХ=Хпр.-X;

ΔY=Yпр.-Y;

Δα=α_{ОСИ(ПР.)}-α_ОСИ.

где X, Y, α_ОСИ - истинные (расчетные) значения координат и дирекционного угла;

Хпр., Yпр., α_ОСИ(ПР. - приборные значения координат и дирекционного угла.

На основании полученных ошибок ΔX, ΔY рассчитывают относительные к пути среднеквадратические ошибки определения координат (δ_Х, δ_Y) по формулам;

где S - путь (м), пройденный топопривязчиком за один рейс;

n - число рейсов.

Согласно требованиям к точности величины ошибок σ_ΔX, σ_ΔY не должны превышать 0,6% от пройденного пути.

Данный способ осуществляется с помощью известных из того же источника информации средств, необходимых для проверки точности работы топопривязчика.

Средства содержат навигационную аппаратуру контролируемого топопривязчика, испытательную трассу (ИТ), оборудованную контрольными точками (КГ) маршрута с известными координатами и азимутом (дирекционным углом) на удаленный на расстояние ориентир.

Недостатками прототипа являются:

- недостаточно развернутый уровень проверки режимов определения навигационных параметров;

- отсутствие контроля углов наклона транспортного средства относительно горизонта (углов крена и тангажа);

- недостаточная точность контроля определяемых ТП навигационных параметров;

- отсутствие контроля работоспособности топопривязчика при определении им топогеодезических параметров;

- низкая степень оснащенности оборудованием и разметкой испытательной трассы.

Предлагаемой группой изобретений решается задача по повышению эффективности проведения испытаний навигационной аппаратуры в составе топопривязчика.

Технический результат, получаемый при осуществлении группы изобретений, заключается в формировании способа контроля работоспособности и точностных характеристик навигационной аппаратуры топопривязчика и создании комплекта средств, обеспечивающего реализацию данного способа, которые определяют расширенный комплекс операций по контролю навигационной аппаратуры, принцип функционирования которой основан на комплексировании информации, полученной от различных источников, включающий в себя работы по оценке ее работоспособности, эффективности первоначального ориентирования, как одного из основных элементов, влияющих на точность получаемой информации, и определению основных точностных характеристик.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе контроля работоспособности и точностных характеристик навигационной аппаратуры топопривязчика (ТП), заключающемся в том, что проверка точности работы топопривязчика производится по результатам прокладки маршрута между контрольными точками, после чего на основе определенных топопривязчиком значений координат и дирекционного угла направления продольной оси рассчитываются ошибки в определении координат и дирекционного угла, и далее на основании полученных ошибок рассчитываются среднеквадратические ошибки определения координат и сравниваются с установленными предельными значениями, новым является то, что процесс контроля навигационной аппаратуры ТП разделен на три функциональных блока контрольных операций: блок операций по контролю работоспособности навигационной аппаратуры ТП; блок контрольных операций, проводимых при первоначальном ориентировании ТП; блок контрольных операций по определению точностных характеристик навигационной аппаратуры ТП; блок операций по контролю работоспособности включает в себя проверки по следующим параметрам: время подготовки ТП к работе; возможность выполнения работ без выхода расчета из ТП на начальной и привязываемых точках, за исключением работ, проводимых с выносным оборудованием для топогеодезических определений и фиксации на местности элементов артиллерийской топогеодезической сети; возможность непрерывной работы ТП до 24 часов без изменения точностных характеристик навигационной аппаратуры; возможность сохранения информации о своем местоположении (данные о координатах, высоте, дирекционном угле продольной оси ТП) при санкционированном выключении электропитания ТП в течение не менее 30 минут, блок контрольных операций, проводимых при первоначальном ориентировании ТП, включает в себя проверки по следующим параметрам: возможность начального ориентирования комплектом навигационного бортового оборудования ТП с использованием исходных данных ориентирных направлений и автономно с помощью бортовых и выносных средств, входящих в состав ТП (по буссоли или теодолиту), по данным гирокомпасирования бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС-ТП), по навигационной аппаратуре потребителей космической навигационной системы (НАП КНС) с угломерным каналом; возможность аппаратуры ТП обеспечивать работу с начальными координатами, вводимыми как вручную, так и автоматически, передаваемыми с НАП КНС или после расчета местоположения ТП с использованием угломерно-дальномерных определений; блок контрольных операций по определению точностных характеристик навигационной аппаратуры включает в себя проверки по следующим параметрам: точность определения приращений плановых координат в автономном режиме работы ТП продолжительностью до 20 мин без использования информации о скорости от внешних источников; точность определения приращений плановых координат от пройденного пути при безостановочном движении до 2 ч с использованием информации о скорости от внешних источников; точность определения приращений плановых координат в режиме с периодическими остановками через 30 мин движения на время 1-2 мин с использованием информации о скорости от внешних источников; точность определения приращений плановых координат и высоты с непрерывной коррекцией в движении по сигналам НАП КИС и системы определения высоты (СОВ); точность определения дирекционного угла продольной оси базового шасси ТП и точность определения углов тангажа и крена в движении и на стоянке через 1 мин после прекращения движения.

Указанный технический результат достигается тем, что в комплекте средств, необходимых для реализации данного способа, содержащем навигационную аппаратуру контролируемого топопривязчика, испытательную трассу (ИТ), оборудованную контрольными точками (КГ) маршрута с известными координатами и азимутом (дирекционным углом) на удаленный на расстояние ориентир, в котором новым является то, что длина L ИТ для оценки точности определения геодезических данных, измеряемая по физической поверхности Земли, составляет 29-30 км при коэффициенте маневра ИТ К_м≤2, расстояние S между соседними КТ удовлетворяет условию: (0,5±0,1) км ≤S≤(2±0,1) км, в районе каждой КТ на удалении 150-2000 м оборудован исходный пункт (ИП) с известными прямоугольными координатами центра со средней квадратической погрешностью не более 1 м относительно пунктов государственной геодезической сети и высотой верха визирного цилиндра над центром со средней квадратической погрешностью не более 0,1 м при обеспечении прямой видимости между КТ и ИП, в составе ИТ оборудованы участки для проверки правильности автоматического выбора точек опорной геодезической информации (ОГИ) навигационной аппаратурой ТП по высоте и координатам, ИТ оборудована мерным участком (МУ) для определения формулярных поправок навигационной аппаратуры определения координат ТП, размещенным на прямолинейном участке автомобильной дороги с ограниченным движением транспорта, длина L1 МУ, измеряемая по физической поверхности Земли, находится в пределах 2000-2100 м и измерена со среднеквадратической погрешностью не более 0,3 м, перед началом и после конца МУ предусмотрены участки разгона и торможения и обеспечена возможность разворота ТП.

Разделение процесса контроля навигационной аппаратуры ТП на три функциональных блока контрольных операций позволяет обеспечить полноценный контроль навигационной аппаратуры ТП по основным критериям применения: работоспособности, возможности качественного процесса первоначального ориентирования ТП и соответствия заявленным критериям точности определения навигационно-геодезической информации.

Включение в блок операций по контролю работоспособности оценки время подготовки ТП к работе позволяет проконтролировать весь комплекс операций по подготовке навигационной аппаратуры ТП к применению по назначению, в том числе с учетом различной температуры окружающей среды.

Проверка возможности выполнения работ по определению навигационных параметров без выхода расчета из ТП на начальной и привязываемых точках, за исключением работ, проводимых с выносным оборудованием для топогеодезических определений и фиксации на местности элементов артиллерийской топогеодезической сети, позволяет оценить эффективность функционирования ТП в условиях эксплуатации, приближенных к реальным, при условии оперативного перемещения ТП по маршруту, без выполнения излишнего количества остановок.

Проверка возможности непрерывной работы ТП до 24 ч без изменения точностных характеристик навигационной аппаратуры позволяет проконтролировать возможность эксплуатации ТП в напряженном режиме, близком к реальным боевым условиям, при котором поддерживаются заданные параметры функционирования ТП.

Проверка возможности сохранения информации о своем местоположении (данных о координатах, высоте, дирекционном угле продольной оси ТП) при санкционированном выключении электропитания ТП в течение не менее 30 минут позволяет оценить возможность по сохранению полученной на маршруте навигационной информации в условиях реальной эксплуатации, в том числе при возможном несанкционированном отключении электропитания.

Включение в блок контрольных операций, проводимых при первоначальном ориентировании ТП, проверки возможности начального ориентирования комплектом навигационного бортового оборудования ТП с использованием исходных данных ориентирных направлений и автономно с помощью бортовых и выносных средств, входящих в состав ТП (по буссоли или теодолиту), по данным гирокомпасирования БИНС-ТП, по НАП КНС с угломерным каналом, позволяет оценить работу при первоначальном ориентировании всех навигационно-геодезических средств, которыми располагает ТП.

Проверка возможности аппаратуры ТП обеспечивать работу с начальными координатами, вводимыми как вручную, так и автоматически, передаваемыми с НАП КНС или после расчета местоположения ТП с использованием угломерно-дальномерных определений, позволяет оценить работу навигационной аппаратуры на начальной точке при различных способах ввода исходной навигационной информации.

Включение в блок контрольных операций по определению точностных характеристик навигационной аппаратуры контроля точности определения приращений плановых координат в автономном режиме работы ТП продолжительностью до 20 мин без использования информации о скорости от внешних источников позволяет оценить среднюю квадратическую погрешность определения приращений плановых координат, автономно вырабатываемых БИНС-ТП.

Контроль точности определения приращений плановых координат от пройденного пути при безостановочном движении ТП до 2 ч с использованием информации о скорости от внешних источников позволяет оценить среднюю квадратическую погрешность определения приращений плановых координат, вырабатываемых БИНС-ТП в комплексированном с НАП КНС режиме работы.

Контроль точности определения приращений плановых координат в режиме с периодическими остановками через 30 мин движения на время 1-2 мин с использованием информации о скорости от внешних источников позволяет оценить среднюю квадратическую погрешность определения приращений плановых координат в режиме движения ТП, приближенном к реальному, когда ТП останавливается для коррекции навигационных данных по местным ориентирам и фиксации на местности элементов артиллерийской топогеодезической сети.

Контроль точности определения приращений плановых координат и высоты с непрерывной коррекцией в движении по сигналам НАП КНС и СОВ позволяет оценить среднюю квадратическую погрешность определения приращений плановых координат и высоты в режиме движения ТП при непрерывно поступающей корректирующей информации.

Контроль точности определения дирекционного угла продольной оси базового шасси ТП и точность определения углов тангажа и крена в движении и на стоянке в перечисленных выше режимах работы ТП позволяет провести комплексную оценку средней квадратической погрешности навигационных определений, выполняемых навигационной аппаратурой ТП.

Выполнение длины L испытательной трассы для оценки точности определения геодезических данных, измеряемой по физической поверхности Земли, в диапазоне 29-30 км при коэффициенте маневра ИТ К_м ≤2 позволяет:

- проводить на ИТ весь комплекс контрольных и отладочных операций с навигационной аппаратурой ТП, в том числе требующих значительных затрат времени;

- оборудовать ИТ на одном из участков автомобильных дорог общего назначения, допускающем круглосуточное движение автомобилей массой до 14 т со скоростью до 80 км/ч.

При этом коэффициент маневра ИТ определяется следующей формулой:

К_м=S_тp/S_зaм,

где S_тр - длина ИТ, км;

S_зам - длина замыкающей начальную и конечную точку ИТ, км;

Для эффективной комплексной проверки навигационных параметров ТП К_м ИТ должен удовлетворять условию: К_м≤2.

Выполнение расстояния S между соседними КТ в соответствии с условием (0,5±0,1) км ≤S≤(2±0,1) км позволяет производить контрольные операции на всем протяжении ИТ, оборудованной пронумерованными КТ.

Оборудование в районе КТ на удалении 150-2000 м ИП с известными прямоугольными координатами центра со средней квадратической погрешностью не более 1 м относительно пунктов государственной геодезической сети и высотой верха визирного цилиндра над центром со средней квадратической погрешностью не более 0,1 м и с обеспечением прямой видимости между КТ и ИП позволяет

- проводить котировочные работы по согласованию осей БИНС-ТП и продольной оси шасси с использованием штатного визира ТП или другой выносной угломерной аппаратуры;

- использовать в качестве ИП пункты государственной геодезической сети или специальных геодезических сетей.

Включение в состав ИТ участков для проверки правильности автоматического выбора точек ОГИ навигационной аппаратурой ТП по высоте и координатам позволяет оценить точность автоматического определения навигационной аппаратурой ТП координат местоположения.

Оборудование ИТ мерным участком для определения формулярных поправок навигационной аппаратуры определения координат ТП, размещенным на прямолинейном участке автомобильной дороги с ограниченным движением транспорта, с длиной L1 МУ, измеряемой по физической поверхности Земли, находящейся в пределах 2000-2100 м и измеренной со среднеквадратической погрешностью не более 0,3 м, позволяет производить окончательную выверку навигационной аппаратуры ТП перед отправкой его потребителю, в дальнейшем контролировать ее состояние в процессе эксплуатации при проведении плановых (внеплановых) ремонтно-диагностических работ.

Выполнение перед началом и после конца МУ участков разгона и торможения и разворота ТП повышает удобство проведения испытаний.

Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема размещения оборудования ИТ; на фиг.2 - схема ИП; на фиг.3 - схема высотного профиля участка для проверки правильности автоматического выбора точек ОГИ; на фиг.4 - схема участка для проверки правильности автоматического выбора точек ОГИ в плане; на фиг.5 - схема МУ.

Комплект средств, необходимых для реализации данного способа, состоит из ИТ 1 для оценки точности определения геодезических данных, оборудованной КТ 2, в том числе в начале и в конце трассы. КТ 2 располагаются на правом краю дорожного полотна в прямом и обратном направлении и закрепляются пронумерованными створными знаками 3, установленными по одну из сторон дороги.

Для КТ 2 известны

- расстояния до створных знаков с точностью до 0,1 м;

- прямоугольные координаты (Х_КТ, Y_КТ) со средней квадратической погрешностью не более 2 м относительно пунктов государственной геодезической сети и 15 м относительно пунктов специальных геодезических сетей;

- высота со средней квадратической погрешностью не более 1 м.

В районе КТ 2 на удалении 150-2000 м оборудован исходный пункт ИП 4 с обеспечением прямой видимости между КТ 2 и ИП 4.

Для ИП 4 известны

- прямоугольные координаты центра (Х_ИП, Y_ИП) со средней квадратической погрешностью не более 1 м относительно пунктов государственной геодезической сети;

- высота верха визирного цилиндра над центром h_ИП со средней квадратической погрешностью не более 0,1 м при известной высоте центра Н_ИП над уровнем моря.

В составе ИТ 1 или отдельно оборудованы участки для проверки правильности автоматического выбора точек ОГИ аппаратурой ТП по высоте 5 по координатам 6.

Участок для проверки выбора точек ОГИ по высоте 5 должен иметь протяженность (S=S₁₂+S₂₃)≤1500 м и отвечать условию:

|S₂₃/S·H₁+S₁₂/S·H₃-H₂|>8 м,

где H₁, H₂, Н₃ - высоты точек 1, 2, 3 со средней квадратической погрешностью не более 2 м и со средней квадратической погрешностью не более 0,5 м относительно друг друга.

Участок для проверки выбора точек ОГИ по координатам 6 должен иметь протяженность (S=S₁₂+S₂₃)≤1500 м и отвечать одному из условий:

|S_2'3'/S·Х_1'+S_1'2'/S·Х_3'-Х_2'|>150 м;

|S_2'3'/S·Y_1'+S_1'2'/S·Y_3'-Х_2'|>150 м,

где Х_1', Y_1'; Х_2', Y_2'; Х_3', Y_3' - координаты точек 1', 2', 3' со средней квадратической погрешностью не более 5 м.

Мерный участок 7 для определения формулярных поправок аппаратуры определения координат ТП оборудуется на прямолинейном участке автомобильной дороги с ограниченным движением транспорта. Перед началом и после конца МУ 7 предусмотрены участки разгона и торможения 8, площадки для обеспечения возможности разворота 9 ТП. МУ 7 оборудуется в начале и в конце участка КТ 2, которые закрепляются металлическими марками 10 и створными знаками 3.

Способ контроля работоспособности и точностных характеристик навигационной аппаратуры топопривязчика осуществляется при помощи комплекта средств, необходимых для его реализации, следующим образом.

1. Выполнение блока контрольных операций по оценке работоспособности навигационной аппаратуры ТП производится в следующем порядке:

а) оценка времени подготовки ТП к работе:

- контроль оценки времени подготовки ТП к работе проводится на стоянке;

- включается аппаратура средств автономного электропитания ТП с одновременным включением секундомера;

- включается видеомонитор и системный блок бортовой ЭВМ;

- после появления на экране видеомонитора рабочего меню выключают секундомер;

- ТП считают выдержавшим контроль, если значение измеренного времени не превышает 5 мин (при внешней температуре выше 5°С) и 11 мин (при внешней температуре ниже 5°С);

б) оценка возможности выполнения работ без выхода расчета из ТП на начальной и привязываемых точках, за исключением работ, проводимых с выносным оборудования для топогеодезических определений и фиксации на местности элементов артиллерийской топогеодезической сети, осуществляется в процессе проведения всего комплекса испытаний навигационной аппаратуры ТП на ИТ 1;

в) оценка возможности непрерывной работы ТП до 24 ч без изменения точностных характеристик навигационной аппаратуры:

- совершается 24-часовой марш ТП по ИТ 1, во время которого проводятся оценка точности определения приращений плановых координат от пройденного пути;

- после часового перерыва совершается в течение 30 мин марш с оценкой точности определения приращений плановых координат от пройденного пути с учетом периодических остановок;

- ТП считают выдержавшим контроль, если после 24-часового марша аппаратура ТП не изменила точностных характеристик;

г) оценка возможности сохранения информации о своем местоположении (данные о координатах, высоте, дирекционном угле продольной оси ТП) при санкционированном выключении электропитания ТП в течение не менее 30 минут:

- проверка проводится после завершения работ по контролю точностных характеристик ТП, через 30 минут проводится повторное включение навигационной аппаратуры ТП;

- выбирается соответствующая задача и на мониторе бортовой ЭВМ контролируются значения координат, высоты и курса;

- ТП считается выдержавшим контроль, если при санкционированном выключении электропитания ТП на 30 мин в бортовой ЭВМ полностью сохраняется информация о местоположении ТП (данные о координатах, высоте и курсе).

2. Работы по выполнению блока контрольных операций, проводимых при первоначальном ориентировании ТП, производятся в следующем порядке:

а) проверка возможности начального ориентирования комплектом бортового навигационного оборудования ТП с использованием исходных данных ориентирных направлений и автономно с помощью бортовых и выносных средств, входящих в состав ТП (по буссоли или теодолиту), по данным гирокомпасирования БИНС-ТП и по НАП КНС с угломерным каналом:

- ТП выдвигается на КТ 2 или ИП 4;

- контроль начального ориентирования с помощью выносных средств (буссоль или теодолит) проводят согласно известным методикам по эксплуатации данных приборов;

- начальное ориентирование с помощью БИНС-ТП и НАП КНС проводят путем приведения навигационной аппаратуры и бортовой ЭВМ ТП в рабочее состояние;

- после появления на экране видеомонитора бортовой ЭВМ рабочего меню и выбора навигационного режима работы аппаратуры выбирается используемый азимут, в данном случает это азимут, выработанный при совместной обработке данных с БИНС-ТП и НАП КНС;

- далее фиксируется значение отображаемого на видеомониторе азимута ТП Атп;

- ТП считают выдержавшим контроль, если обеспечивается возможности начального ориентированием ТП с помощью бортовых и выносных средств, входящих в состав ТП.

б) проверка возможности аппаратуры ТП обеспечивать работу с начальными координатами, вводимыми как вручную, так и автоматически, передаваемыми с НАП КНС или после расчета местоположения ТП с использованием угломерно-дальномерных определений:

- контроль проводится на стоянке, на КТ 2 или ИП 4 ИТ 1;

- после приведения навигационной аппаратуры и бортовой ЭВМ ТП контролируется наличие координат, полученных с НАП КНС и отображенных на видеомониторе, в ручном режиме осуществляется ввод координат КТ 2 или ИП 4, установленных с использованием угломерно-дальномерных определений;

- ТП считают выдержавшим контроль, если ввод начальных координат осуществляется автоматически с НАП КНС или вручную оператором.

3. Работы по выполнению блока контрольных операций по определению точностных характеристик навигационной аппаратуры ТП производятся в следующем порядке:

а) проверка точности определения приращений плановых координат в автономном режиме работы ТП продолжительностью до 20 мин без использования информации о скорости от внешних источников:

- ТП устанавливается в начале ИТ 1 на начальной КТ 2 с известными координатами X_H, Y_H с допустимым отклонением центра БИНС-ТП ±1 м;

- в ручном режиме вводятся координаты КТ 2;

- далее включается секундомер и одновременно начинается движение ТП;

- через 20 мин движения ТП должен остановиться на следующей КТ 2 с координатами X_K, Y_K, с допустимым отклонением центра БИНС-ТП ±1 м, при этом одновременно выключается секундомер;

- на видеомониторе бортовой ЭВМ фиксируются значения координат, определенных навигационной аппаратурой ТП;

- далее вычисляется ошибка определения приращений плановых координат

δΔХ=ΔХ_ТП-ΔХ_ист;

δΔY=ΔY_ТП-ΔY_ист,

где ΔХ_ТП=Х^К _ТП-Х^Н _ТП, ΔХ_ист=Х_К-Х_Н;

ΔY_ТП=Y^К _ТП-Y^Н _ТП, ΔY_ист=Y_К-Y_H;

Х_К, Х_Н, Y_К, Y_H - истинные значения соответствующих координат последующей КТ 2 (индекс «к») и начальной КТ 2 (индекс «н»);

Х^К _ТП, Х^Н _ТП, Y^К _ТП, Y^Н _ТП - значения соответствующих координат, введенных в бортовую ЭВМ на начальной КТ 2 (индекс «н») и выработанных в процессе движения ТП (индекс «к»);

- работы повторяются несколько раз;

- рассчитываются значения средних квадратических погрешностей определения приращений плановых координат БИНС-ТП σ_ΔХ, σ_ΔY в инерциальном режиме работы по формулам вида:

;

,

где δΔX_i и δΔY_i - значения соответствующих погрешностей определения приращений в i-ой реализации;

n - общее число реализации;

- рассчитываются изменения погрешностей определения приращений координат ТП от времени движения по формулам вида:

,

,

где Т - время движения;

- ТП считают выдержавшим контроль, если средняя квадратическая погрешность (σ_X, σ_Y) определения приращений плановых координат не более 2 м/мин.

б) проверка точности определения приращений плановых координат от пройденного пути при безостановочном движении до 2 часов с использованием информации о скорости от внешних источников:

- ТП устанавливают на начальной КТ 2 с известными координатами X_H, Y_H ИТ 1 с допустимым отклонением центра БИНС-ТП ±1 м, вводят координаты КТ 2;

- включают секундомер, начинают движение и совершают 2-часовой марш;

- на конечной КТ 2 с известными координатами выключают секундомер и фиксируют на видеомониторе бортовой ЭВМ значение координат X_K, Y_K;

- вычисляют ошибку определения ТП приращений плановых координат δΔХ и δΔY на конечной точке маршрута по формулам, приведенным в предыдущем пункте;

- проводят работы несколько раз и рассчитывают значения среднеквадратических погрешностей определения приращений плановых координат ТП на конечной точке маршрута по формулам, приведенным в предыдущем пункте;

- рассчитывают изменение погрешностей определения приращений координат ТП от пройденного пути по формулам вида:

;

,

где S - расстояние от начальной КТ 2 маршрута до конечной КТ 2 маршрута, проложенное по ИТ 1;

- ТП считают выдержавшим контроль, если средняя квадратическая погрешность (σ_X, σ_Y) определения приращений плановых координат не более 0,1% от пройденного пути.

в) проверка точности определения приращений плановых координат в режиме с периодическими остановками через 30 мин движения на время 1-2 мин с использованием информации о скорости от внешних источников:

- ТП устанавливают на начальной КТ 2 ИТ 1 с известными координатами X_H, Y_H с допустимым отклонением центра БИНС-ТП ±1 м и вводят координаты начальной КТ 2;

- включают секундомер и начинают движение;

- через 30 мин движения по ИТ 1 на последующей КТ 2 ТП останавливается, на видеомониторе бортовой ЭВМ фиксируется значение координат Х₃₀, Y₃₀;

- через 2 минуты фиксируются значения откорректированных на стоянке координат ТП , ;

- далее вычисляется ошибка определения ТП приращений плановых координат на 30-минутном интервале движения с использованием внешнего измерителя скорости и с коррекцией данных ТП в режиме стоянки по формулам вида:

δΔХ*=ΔХ*_ТП-ΔХ_ист;

δΔY*=ΔY*_ТП-ΔY_ист,

где , ;

ΔХ_ист=Х_К-Х_Н, ΔY_ист=Y_K-Y_H;

X_H, Х_К, Y_H, Y_К - истинные значения соответствующих координат последующей КТ 2 (индекс «к») и начальной КТ 2 (индекс «н»);

, - значения соответствующих координат, введенных в БИНС-ТП на начальной точке;

, - значение соответствующих координат, откорректированных в режиме стоянки ТП;

- работы повторяются несколько раз;

- рассчитываются значения среднеквадратических погрешностей определения приращений плановых координат БИНС-ТП с их коррекцией на остановках длительностью до 2 мин по формулам:

;

,

где и - откорректированные значения погрешностей ТП в i-ой реализации;

n - общее число реализации;

- ТП считают выдержавшим контроль, если средняя квадратическая погрешность (σ_X, σ_Y) определения приращений плановых координат в режиме с периодическими остановками через 30 мин движения на время до 2 мин - не более 5 м.

г) проверка точности определения приращений плановых координат и высоты с непрерывной коррекцией в движении по сигналам НАП КНС и системы определения высоты (СОВ):

- ТП устанавливается на начальной КТ 2 с известными координатами X_H, Y_H, H_H ИТ 1 с допустимым отклонением центра БИНС-ТП ±1 м, вводятся координаты КТ 2;

- включается секундомер и начинается движение;

- через 15-20 мин движения по ИТ 1 на КТ 2 ТП останавливается и фиксируется значение координат и высоты КТ 2;

- далее совершается 2-часовой марш;

- на конечной КТ 2 с известными координатами ТП останавливается и фиксируется значение координат и высоты, выключается секундомер;

- вычисляется ошибка определения БИНС-ТП приращений плановых координат δΔХ и δΔY на промежуточных и конечной точках маршрута по формулам, приведенным выше;

- работы проводятся несколько раз;

- рассчитываются значения среднеквадратических погрешностей определения приращений плановых координат и высоты ТП на промежуточных и конечной точках маршрута по формулам:

;

;

,

где δΔX_i, δΔY_i и δΔH_i - значения соответствующих погрешностей определения приращений в i-ой реализации;

n - общее число реализации;

- ТП считают выдержавшим контроль, если средняя квадратическая погрешность (σ_X, σ_Y,) определения приращений плановых координат и σ_H определения высоты с непрерывной коррекцией в движении по сигналам НАП КНС и СОВ не более 1-3 м по координатам и 3-5 м по высоте.

Во время движения ТП по ИТ 1, при прохождении участка для проверки правильности автоматического выбора точек ОГИ навигационной аппаратурой ТП по высоте 5 и координатам 6 контролируется точность определения ТП координат и высоты.

д) проверка точности определения дирекционного угла продольной оси базового шасси ТП:

- ТП устанавливается на ИП 4 с направлением его продольной оси в сектор 0±20°;

- включается секундомер и записываются значения угла курса;

- работы повторяются несколько раз;

- рассчитываются среднеквадратические отклонения дирекционного угла ТП по формулам:

,

где α_op - угловой параметр курса;

α_opi - значение углового параметра курса в i-ой реализации;

;

n - общее число реализации;

- определяется время продолжительности режима определения дирекционного угла по формуле:

,

где t_вi - время подготовки ТП к работе в i-ом запуске;

n - число реализации;

- последовательно развертывается ТП с направлением его продольной оси в сектор 120±20° и 240±20°, повторяя перечисленные выше работы;

- ТП считают выдержавшим контроль, если средняя квадратическая погрешность определения дирекционного угла продольной оси ТП не превышает 2 угл. мин при времени определения не более 5 мин.

е) проверка точности определения углов тангажа и крена в движении и на стоянке через 1 мин после прекращения движения в перечисленных выше режимах работы ТП:

- ТП устанавливается на начальной КТ 2, включается навигациионная аппаратура ТП и при ограниченном перемещении операторов внутри ТП фиксируются значения углов крена, тангажа;

- контроль углов крена и тангажа ТП производится с помощью квадрантов;

- далее ТП начинает движение, через 15 мин движения останавливается на последующей КТ 2, где повторяется проверка, проведенная на начальной КТ 2;

- далее совершается 2-часовой марш с остановками через 15 мин движения и повтором проверок;

- рассчитываются средние квадратические отклонения значений углов крена и тангажа по формулам, приведенным выше.

- ТП считают выдержавшим контроль, если средняя квадратическая погрешность определения углов крена и тангажа не превышает 4 угл. мин, на стоянке через 1 мин после прекращения движения не превышает 0,5 угл. мин.

Таким образом, в предлагаемом изобретении решена задача по достижению технического результата, заключающегося в формировании способа контроля работоспособности и точностных характеристик навигационной аппаратуры топопривязчика и создании комплекта средств, обеспечивающего реализацию данного способа, которые определяют расширенный комплекс операций по контролю навигационной аппаратуры, принцип функционирования которой основан на комплексировании информации, полученной от различных источников, включающий в себя работы по оценке ее работоспособности, эффективности первоначального ориентирования, как одного из основных элементов, влияющих на точность получаемой информации, и определению основных точностных характеристик.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам контроля навигационных параметров мобильных средств навигации и топопривязки в процессе проведения различных видов испытаний и контрольных выверок аппаратуры при ее эксплуатации. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для достижения данного результата проверку работы топопривязчика производят по результатам прокладки маршрута между контрольными точками, после чего на основе определенных топопривязчиком (ТП) значений координат и дирекционного угла направления продольной оси рассчитываются ошибки в определении координат и дирекционного угла. На основе полученных ошибок рассчитываются среднеквадратические ошибки определения координат и сравниваются с установленными предельными значениями. Комплект средств обеспечивает контроль навигационной аппаратуры ТП на основе трех функциональных блоков и контрольных операций: блока операций по контролю работоспособности навигационной аппаратуры ТП; блока контрольных операций, проводимых при первоначальном ориентировании ТП, и блока контрольных операций по определению точностных характеристик навигационной аппаратуры ТП. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ контроля работоспособности и точностных характеристик навигационной аппаратуры топопривязчика (ТП), заключающийся в том, что проверка точности работы топопривязчика производится по результатам прокладки маршрута между контрольными точками, после чего на основе определенных топопривязчиком значений координат и дирекционного угла направления продольной оси рассчитываются ошибки в определении координат и дирекционного угла, и далее на основании полученных ошибок рассчитываются среднеквадратические ошибки определения координат и сравниваются с установленными предельными значениями, отличающийся тем, что процесс контроля навигационной аппаратуры ТП разделен на три функциональных блока контрольных операций: блок операций по контролю работоспособности навигационной аппаратуры ТП; блок контрольных операций, проводимых при первоначальном ориентировании ТП; блок контрольных операций по определению точностных характеристик навигационной аппаратуры ТП; блок операций по контролю работоспособности включает в себя проверки по следующим параметрам: время подготовки ТП к работе, возможность выполнения работ без выхода расчета из ТП на начальной и привязываемых точках, за исключением работ, проводимых с выносным оборудованием для топогеодезических определений и фиксации на местности элементов артиллерийской топогеодезической сети, возможность непрерывной работы ТП до 24 ч без изменения точностных характеристик навигационной аппаратуры, возможность сохранения информации о своем местоположении (данные о координатах, высоте, дирекционном угле продольной оси ТП при санкционированном выключении электропитания ТП в течение - не менее 30 мин, блок контрольных операций, проводимых при первоначальном ориентировании ТП, включает в себя проверки по следующим параметрам: возможность начального ориентирования комплекта навигационного бортового оборудования ТП с использованием исходных данных ориентирных направлений и автономно с помощью бортовых и выносных средств, входящих в состав ТП (по буссоли или теодолиту), по данным гирокомпасирования бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС-ТП), по навигационной аппаратуре потребителей космической навигационной системы (НАП КНС) с угломерным каналом, возможность аппаратуры ТП обеспечивать работу с начальными координатами, вводимыми как вручную, так и автоматически, передаваемыми с НАП КНС или после расчета местоположения ТП с использованием угломерно-дальномерных определений, блок контрольных операций по определению точностных характеристик навигационной аппаратуры включает в себя проверки по следующим параметрам: точность определения приращений плановых координат в автономном режиме работы ТП продолжительностью до 20 мин без использования информации о скорости от внешних источников; точность определения приращений плановых координат от пройденного пути при безостановочном движении до 2 ч с использованием информации о скорости от внешних источников; точность определения приращений плановых координат в режиме с периодическими остановками через 30 мин движения на время 1-2 мин с использованием информации о скорости от внешних источников; точность определения приращений плановых координат и высоты с непрерывной коррекцией в движении по сигналам НАП КНС и системы определения высоты (СОВ); точность определения дирекционного угла продольной оси базового шасси ТП и точность определения углов тангажа и крена в движении и на стоянке через 1 мин после прекращения движения.

2. Комплект средств для контроля работоспособности и точностных характеристик навигационной аппаратуры топопривязчика, содержащий навигационную аппаратуру контролируемого ТП, испытательную трассу (ИТ), оборудованную контрольными точками (КТ) маршрута с известными координатами и азимутом (дирекционным углом) на удаленный на расстояние ориентир, отличающийся тем, что длина L испытательной трассы для оценки точности определения геодезических данных, измеряемая по физической поверхности Земли, составляет 29-30 км при коэффициенте маневра ИТ К_м≤2, расстояние S между соседними КТ удовлетворяет условию: (0,5±0,1) км ≤S≤(2±0,1) км; в районе каждой КТ на удалении 150-2000 м оборудован исходный пункт (ИП) с известными прямоугольными координатами центра со средней квадратической погрешностью не более 1 м относительно пунктов государственной геодезической сети и высотой верха визирного цилиндра над центром со средней квадратической погрешностью не более 0,1 м при обеспечении прямой видимости между КТ и ИП, в составе ИТ оборудованы участки для проверки правильности автоматического выбора точек опорной геодезической информации (ОГИ) навигационной аппаратурой ТП по высоте и координатам, ИТ оборудована мерным участком (МУ) для определения формулярных поправок навигационной аппаратуры определения координат ТП, размещенным на прямолинейном участке автомобильной дороги с ограниченным движением транспорта, длина L1 МУ, измеряемая по физической поверхности Земли, находится в пределах 2000-2100 м и измерена со среднеквадратической погрешностью не более 0,3 м, перед началом и после конца МУ предусмотрены участки разгона и торможения и обеспечена возможность разворота ТП.