СУДОВОЙ НАВИГАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС Российский патент 2013 года по МПК G01C23/00 

Предлагаемое изобретение относится к навигационной технике, измеряющей более чем одну навигационную величину, и может быть использовано в навигационных системах морских транспортных средств.

Известны интегрированные инерциально-спутниковые навигационные системы (ИСНС), используемые для определения навигационных параметров различных летательных аппаратов на основе математического комплексирования данных инерциальной навигационной системы (ИНС) и спутниковой навигационной системы (СНС). Указанные комплексы содержат ИНС, СНС, навигационный вычислитель, а также различные функциональные узлы, обеспечивающие повышение точности и других технических характеристик за счет введения тех или иных поправок при расчетах (см. патенты РФ №2224220, МПК G01C 23/00, №2170410, МПК G01C 23/00, №2277696, МПК G01C 23/00.

Навигационный комплекс по патенту РФ №2224220 реализует оценку погрешностей ИНС при определении двух горизонтальных составляющих скорости и их компенсацию.

Техническое решение по патенту РФ №2170410 позволяет вычислить погрешности ИНС по данным СНС, которые в дальнейшем используются при определении составляющих скорости и азимутального угла гироплатформ.

Интегрированная ИСНС по патенту РФ №2277696 вырабатывает расширенный состав выходных данных и осуществляет отбор наиболее достоверной спутниковой информации при избыточном количестве радиовидимых спутников, что возможно при использовании интегрированной ИСНС на летательных аппаратах, например истребителях. Выбор рабочего созвездия спутников осуществляет соответствующий блок по данным блока выделения радиовидимых спутников и блока комплексирования.

Известен навигационный комплекс, содержащий ИНС, СНС, подключенные к системе передачи данных ЦВМ, пульт управления и индикации, коммутатор (см. патент РФ №2170409, МПК G01C 23/00, принято за прототип). Набор инерциальных источников навигационной информации (система воздушных сигналов, радиотехническая система ближней навигации, две инерциальных курсовертикали) и построение схемы навигационного комплекса определяются областью его применения (летательные аппараты).

Указанный комплекс не учитывает погрешности данных СНС, которые могут возникать при недостаточности количества спутников в зоне видимости спутниковых антенн СНС, устанавливаемых на морских судах. Такая ситуация возможна при плавании морских судов в прибрежной зоне (проливы, фиорды и т.п.), т.к. часть спутников может скрывать прибрежный ландшафт, при этом, как следствие, достоверность информации СНС снижается.

Решаемая техническая задача - повышение точности выработки навигационных данных интегрированных ИСНС морских судов за счет обеспечения выбора оптимального соотношения исходных данных от ИНС и СНС для их комплексной обработки.

Указанная задача решается за счет того, что судовой навигационный комплекс, содержащий спутниковую навигационную систему и инерциальную навигационную систему, подключенные к системе передачи данных, вычислитель навигационных параметров, пульт управления и коммутатор, содержит также блок автоматического определения достоверности спутниковой навигационной информации, два умножителя, сумматор и инвертор, при этом выход вычислителя навигационных параметров подключен к пульту управления через блок автоматического определения достоверности спутниковой навигационной информации и к входу коммутатора, другие входы которого соединены с выходами системы передачи данных и пульта управления, два выхода коммутатора подключены соответственно к первому и второму умножителям, третий выход - к первому умножителю и к инвертору, выход которого подключен к второму умножителю, выходы умножителей соединены с входами сумматора, выход которого подключен к вычислителю навигационных параметров.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом.

Комплекс содержит СНС 1 и ИНС 2, подключенные к системе передачи данных 3, вычислитель навигационных параметров 4 (фильтр Калмана), пульт управления 5, взаимосвязанный с блоком 6 автоматического определителя достоверности спутниковой навигационной информации, коммутатор 7, два умножителя 8, 9, сумматор 10 и инвертор 11. Коммутатор 7 входами подключен к входам вычислителя 4, пульта управления 5 и системы передачи данных 3. Два выхода коммутатора 7 подключены к умножителям 8 и 9, а третий выход - к второму входу умножителя 8 и к инвертору 11, выход которого соединен со вторым входом умножителя 9. Система передачи данных 3 включает четыре коммутатора 12, 13, 14, 15, обеспечивающих резервированную передачу данных от СНС 1 и ИНС 2 по одной или другой группе выходов. Блок 6 автоматического определения достоверности спутниковой информации представляет собой ЭВМ, в памяти которой записаны в электронном виде координаты береговых линий районов плавания.

Комплекс работает следующим образом. В начале работы оператор с пульта управления 5 задает весовые коэффициенты: для информации от СНС 1, например, 0,7-0,8, для информации от ИНС 2, например, 0,3-0,2. Первичные данные о местоположении судна от СНС 1 и ИНС 2 через один из каналов связи системы передачи данных 3 и заданные значения весовых коэффициентов поступают на коммутатор 7, который передает данные СНС 1 и значения весовых коэффициентов в умножитель 8, а данные ИНС 2 - в умножитель 9. Одновременно на умножитель 9 поступают значения весовых коэффициентов, преобразованных инвертором 11. Данные с учетом весовых коэффициентов от умножителей 8, 9 поступают в сумматор 10, на выходе которого формируются интегральные значения данных СНС 1 и ИНС 2.

Вычислитель навигационных параметров 4 осуществляет комплексирование данных и вычисление текущих координат судна в соответствии с алгоритмом фильтра Калмана. Информация о долготе и широте судна с вычислителя 4 поступает в коммутатор 7 и используется для определения навигационных параметров движения (курс, скорость и т.д.), а также в блок автоматического определения достоверности спутниковой информации 6, где осуществляется последовательное сравнение полученных координат с координатами точек береговых линий и выдача команд на изменение весовых коэффициентов в случае сближения с береговой линией до заданной величины.

В том случае, если судно сблизится с береговой линией на расстояние, меньшее заданного, весовые коэффициенты, задаваемые в блоки 8, 9, автоматически меняют свое значение таким образом, что доля обрабатываемой информации от ИНС 2, как наиболее достоверной при этих условиях, возрастает, а доля информации от СНС 1 соответственно уменьшается. Эта операция может быть также проведена оператором с пульта 5 управления в том случае, если он посчитает недостаточно достоверными показания СНС 1.

Таким образом на выход судового навигационного комплекса выдаются данные о текущем значении координат судна, которые являются интегральными и на основании которых формируется исполнительная прокладка маршрута и определяется текущее отклонение его от предварительной прокладки.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в судовых навигационных комплексах. Технический результат - повышение точности. Для достижения данного результата комплекс вырабатывает интегрированные навигационные данные на основании информации от спутниковой навигационной системы и инерциальной навигационной системы. Комплексирование информации реализует вычислитель в соответствии с алгоритмом фильтра Калмана. Информация для вычислителя формируется с учетом ее достоверности, определяемой блоком автоматического определения достоверности спутниковой навигационной информации, и меняется путем изменения ее весовых коэффициентов. Интегральные значения данных для вычислителя с учетом весовых коэффициентов и их изменений формируют два умножителя, сумматор и интегратор, с пульта управления задаются начальные значения весовых коэффициентов, система передачи данных и коммутатор организуют передачу данных в процессе функционирования комплекса. 1 ил.

Судовой навигационный комплекс, содержащий спутниковую навигационную систему и инерциальную навигационную систему, подключенные к системе передачи данных, вычислитель навигационных параметров, пульт управления и коммутатор, отличающийся тем, что комплекс содержит блок автоматического определения достоверности спутниковой навигационной информации, два умножителя, сумматор и инвертор, при этом выход вычислителя навигационных параметров подключен к пульту управления через блок автоматического определения достоверности спутниковой навигационной информации и к входу коммутатора, другие входы которого соединены с выходами системы передачи данных и пульта управления, два выхода коммутатора подключены соответственно к первому и второму умножителям, третий выход - к первому умножителю и к инвертору, выход которого подключен к второму умножителю, выходы умножителей соединены с входами сумматора, выход которого подключен к вычислителю навигационных параметров.