СИСТЕМА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА ТОПОПРИВЯЗЧИКА Российский патент 2013 года по МПК G01C23/00 

Изобретение относится к средствам решения задач навигации и топопривязки и может быть использовано в наземных подвижных информационно-аналитических комплексах вооружений.

Известен распределенный информационно-управляющий комплекс подвижных объектов (см. патент №2232377 С1, G01C 23/00, В60С 15/00, G06F 19/00//G06F 165:00, опубл. 10.07.04 г.), принятый за прототип. Распределенный информационно-управляющий комплекс подвижных объектов содержит взаимосоединенные входами-выходами по магистрали информационного обмена систем радиотехнических средств навигации, обзорно-прицельные средства, системы опознавания образов, инерциальные датчики и системы, воздушные датчики и системы, индикационно-управляющие устройства, вычислительную систему комплекса, включающую взаимосоединенные по магистрали вычислительного информационного обмена блок формирования параметров состояния, блок комплексной обработки информации, блок ввода-вывода и управления информационным обменом, другой вход-выход которого является входом-выходом вычислительной системы комплекса. Комплекс дополнительно снабжен включенными в состав вычислительной системы комплекса блоком приведения информации, блоком синтеза параметров движения и состояния, блоком расчета параметров движений и деформаций, соединенных между собой и с блоком формирования параметров состояния, с блоком комплексной обработки информации, с блоком ввода-вывода и управления информационным обменом вычислительной системы по магистрали вычислительного информационного обмена.

Недостатками прототипа являются:

- большое количество периферийных устройств, приводящее к усложнению и увеличению количества аппаратных средств;

- недостаточные возможности по корректированию поступающей первичной и обрабатываемой информации;

- узкие возможности применяемых средств навигации;

- недостаточная степень автоматизации комплекса, приводящая к высокой степени влияния на результат «человеческого фактора».

Предлагаемым изобретением решается задача по повышению эффективности и надежности информационно-аналитических комплексов наземных подвижных пунктов вооружений.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в создании системы информационного обмена топопривязчика, обладающей достаточной пропускной способностью проводных и радиоканалов, связывающих внутренние и внешние устройства между собой, и обеспечивающей высокую точность определения навигационных параметров, высокую степень автоматизации и быстродействия процесса обработки информации, возможность доступа необходимого количества как внутренних, так и внешних пользователей, расширение возможностей при использовании выносного оборудования, возможность использования мощных автоматизированных систем связи.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой системе информационного обмена топопривязчика, содержащей обзорные средства, взаимосоединенные по магистрали информационного обмена систему спутниковой навигации, инерциальные датчики и системы, индикационно-управляющие устройства, вычислительную систему, выполненную с возможностью комплексной обработки информации, новым является то, что система информационного обмена топопривязчика выполнена с возможностью автоматизированного управления информационными потоками на основе протоколов обмена специализированной электронно-вычислительной машины (СЭВМ) системы с ее функциональными устройствами и содержит следующие основные каналы информационного обмена: два радиоканала обмена навигационной аппаратуры потребителей космических навигационных систем (НАП КНС), стационарно установленной на топопривязчике, с навигационными космическими аппаратами (НКА) КНС ГЛОНАСС и GPS, два радиоканала обмена переносного войскового навигационно-геодезического комплекса (ВНГК) с НКА КНС ГЛОНАСС и GPS, два радиоканала обмена контрольно-корректирующей станции (ККС) с НКА КНС ГЛОНАСС и GPS, два автоматизированных радиоканала обмена радиостанций, стационарно установленных на топопривязчике, с потребителями навигационной информации, полученной при выполнении топопривязчиком задач по назначению, и корректирующей информации для контроля качества навигационных полей ГЛОНАСС и GPS, полученной от ККС, радиоканал обмена между двумя носимыми радиостанциями при работе с ВНГК или выносным оборудованием, кабельный канал внутреннего обмена между аппаратными средствами топопривязчика, канал визуального отображения текстовой и графической информации, канал обмена с внешних накопителей информации, канал ручного ввода информации, канал регистрации на бумажном носителе текстовой и графической информации, канал речевого информационного обмена между членами экипажа, канал визуального контроля и разведки окружающей местности.

Выполнение системы информационного обмена топопривязчика с возможностью автоматизированного управления информационными потоками на основе протоколов обмена специализированной электронно-вычислительной машины системы с ее функциональными устройствами позволяет:

- обеспечить взаимодействие СЭВМ с внешними источниками и потребителями информации: автономной аппаратурой топопривязки и навигации, НАП КНС, системой связи и передачи данных, датчиками скорости, системой определения высоты;

- обеспечить комплексирование информации, полученной от датчиков, работающих на различных физических принципах;

- обеспечить решение широкого круга задач навигации и топопривязки, сервисных задач.

Включение в состав каналов информационного обмена двух радиоканалов обмена навигационной аппаратуры потребителей космических навигационных систем (НАП КНС), стационарно установленной на топопривязчике, с навигационными космическими аппаратами (НКА) КНС ГЛОНАСС и GPS позволяет:

- обеспечить определение по радиосигналам КНС ГЛОНАСС и GPS текущих координат местоположения, составляющих вектора скорости, курса (азимута движения) потребителя в выбираемой оператором системе координат;

- обеспечить определение дирекционного угла;

- обеспечить работу по сигналам КНС ГЛОНАСС или GPS, или по сигналам этих двух систем одновременно.

Включение в состав каналов информационного обмена двух радиоканалов обмена переносного войскового навигационно-геодезического комплекса (ВНГК) с НКА КНС ГЛОНАСС и GPS позволяет:

- обеспечить проведение относительных определений координат и высот неподвижных наземных точек в режиме постобработки;

- обеспечить накопление и обработку навигационной информации, принятой по сигналам КНС ГЛОНАСС или GPS, или по сигналам этих двух систем одновременно.

Включение в состав каналов информационного обмена двух радиоканалов обмена контрольно-корректирующей станции (ККС) с НКА КНС ГЛОНАСС и GPS позволяет:

- обеспечить прием аппаратурой ККС сигналов всех находящихся в зоне видимости НКА КНС ГЛОНАСС и GPS;

- измерение псевдодальностей и фазы несущей по всем принимаемым сигналам КНС ГЛОНАСС и GPS, временную привязку измерений к системной шкале КНС ГЛОНАСС (GPS);

- расчет и формирование корректирующей информации для навигационных сигналов НКА ГЛОНАСС и GPS.

Включение в состав каналов информационного обмена двух автоматизированных радиоканалов обмена радиостанций, стационарно установленных на топопривязчике, с потребителями навигационной информации, полученной при выполнении топопривязчиком задач по назначению, и корректирующей информации для контроля качества навигационных полей ГЛОНАСС и GPS, полученной от ККС, позволяет:

- обеспечить автоматизированную передачу данных навигационно-топогеодезических определений потребителям;

- обеспечить устойчивой радиосвязью топопривязчик с вышестоящим командованием и сопрягаемыми подразделениями;

- выдачу корректирующей информации, полученной от ККС, в реальном масштабе времени потребителям;

- поддерживать для потребителя выдачу и непрерывный анализ качества навигационных полей КНС ГЛОНАСС и GPS.

Включение в состав каналов информационного обмена радиоканала обмена между двумя носимыми радиостанциями при работе с ВНГК или выносным оборудованием позволяет:

- обеспечить устойчивой радиосвязью членов расчета, проводящих работы по геодезическим определениям в разных точках, как между собой, так и с возимой радиостанцией топопривязчика;

- обеспечить мобильную круглосуточную открытую или технически защищенную конфиденциальную радиосвязь.

Включение в состав каналов информационного обмена кабельного канала внутреннего обмена между аппаратными средствами топопривязчика позволяет:

- обеспечить информационную взаимосвязь аппаратных средств топопривязчика;

- добиться необходимой скорости передачи информации. Включение в состав каналов информационного обмена канала визуального отображения текстовой и графической информации позволяет:

- получать отображение текстовой и графической информации;

- решать различные сервисные задачи;

- отображать на цифровой карте местности, отображенной на мониторе, местоположение топопривязчика и направление его движения с автоматической сменой листов карты любого масштаба при выходе топопривязчика за их границу;

- определение на цифровой карте местности координат X, Y и Н точек, отмеченных курсором оператора.

Включение в состав каналов информационного обмена канала обмена с внешних накопителей информации позволяет:

- обеспечить загрузку в СЭВМ цифровых карт местности формата SFX4, программного обеспечения;

- обеспечить работу с лазерными компакт-дисками и накопителями типа flash.

Включение в состав каналов информационного обмена канала ручного ввода информации позволяет:

- работать на СЭВМ во всех установленных программным обеспечением режимах, производить работы по техническому обслуживанию, проводить выполнение работ по назначению топопривязчика, работать с цифровыми картами местности, решать сервисные задачи;

- обеспечивать ручной ввод начальных топогеодезических данных, определенных при помощи выносных приборов.

Включение в состав каналов информационного обмена канала регистрации на бумажном носителе текстовой и графической информации позволяет:

- производить печатное изготовление необходимого количества топографических карт с нанесенной на них топогеодезической информацией;

- сохранить в текстовом виде данные измерений, выполненных ККС.

Включение в состав каналов информационного обмена канала речевого информационного обмена между членами экипажа позволяет передавать речевую информацию от водителя и командира в кузов-фургон топопривязчика операторам и от операторов в кабину топопривязчика.

Включение в состав каналов информационного обмена канала визуального контроля и разведки окружающей местности позволяет при помощи оптических приборов определять основное направление, измерять горизонтальные углы между основным направлением и целями, измерять дальность до целей, определять магнитные азимуты направлений на цели, вести наблюдения за окружающей местностью.

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 чертежом, где показана структурная системы информационного обмена топопривязчика.

Система информационного обмена топопривязчика содержит следующие основные каналы информационного обмена: два радиоканала обмена 1 и 2 навигационной аппаратуры потребителей космических навигационных систем (НАП КНС) 3, стационарно установленной на топопривязчике, с навигационными космическими аппаратами (НКА) КНС ГЛОНАСС 4 и GPS 5, два радиоканала обмена 6 и 7 переносного войскового навигационно-геодезического комплекса (ВНГК) 8 с НКА КНС ГЛОНАСС 4 и GPS 5, два радиоканала обмена 9 и 10 контрольно-корректирующей станции (ККС) 11 с НКА КНС ГЛОНАСС 4 и GPS 5, два автоматизированных радиоканала обмена 12 и 13 радиостанций (PC) 14, стационарно установленных на топопривязчике, с потребителями навигационной информации (П) 15, полученной при выполнении топопривязчиком задач по назначению, и корректирующей информации для контроля качества навигационных полей ГЛОНАСС и GPS, полученной от ККС 11, радиоканал обмена 16 между двумя носимыми радиостанциями (НРС) 17 при работе с ВНГК 8 или выносным оборудованием: буссоль (Б) 18, теодолит (Т) 19, дальномер (Д) 20, кабельный канал внутреннего обмена 21 между аппаратными средствами топопривязчика: автономная аппаратура топопривязки и навигации (ААТН) 22, НАП КНС 3, система определения высоты (СОВ) 23, датчик скорости доплеровский (ДСД) 24, датчик скорости механический (ДСМ) 25, ККС 11, канал визуального отображения текстовой и графической информации 26 на базе видеомонитора (ВМ) 27 СЭВМ 28, канал обмена 29 с внешних накопителей информации: накопитель типа CD-ROM 30, устройство записи и передачи информации (УЗПИ) 31, канал ручного ввода информации 32 на базе клавиатуры (К) 33 СЭВМ 28, канал регистрации на бумажном носителе текстовой и графической информации 34 на базе устройства документирования (УД) 35, канал речевого информационного обмена между членами экипажа 36 на базе транспортного громкоговорящего устройства (ТГУ) 37, канал визуального контроля и разведки окружающей местности 38 на базе выносного оборудования: Б 18, Т 19, Д 20.

Система информационного обмена топопривязчика обеспечивает функционирование информационных потоков при решении задач топогеодезической подготовки боевых действий ракетных войск и артиллерии Сухопутных войск с использованием топопривязчика.

Для обеспечения требуемой точности определения навигационной информации используется комплексирование информации в СЭВМ 28 с построенных на различных физических принципах датчиков: ДСМ 25, ДСД 24, ААТН 22, СОВ 23 и НАП КНС 3. Информационный обмен осуществляется по кабельному каналу внутреннего обмена 21, проложенному в кузове-фургоне транспортного средства, на котором размещен топопривязчик, в соответствии с разработанными протоколами обмена.

НАП КНС 3 по каналам 1 и 2 обеспечивает автоматический поиск, прием и обработку радиосигналов, излучаемых НКА:

1) КНС ГЛОНАСС 4 (по сигналам ПТ- или ВТ-кода);

2) КНС GPS 5 (по сигналам С/А-кода);

3) по совмещенной группировке НКА этих КНС.

После чего происходит автоматическое определение (расчет) трех (широта, долгота и высота) текущих координат местоположения топопопривязчика, вектора путевой скорости, азимута движения, дирекционного угла и текущего времени.

Комбинированное использование систем GPS и ГЛОНАСС оказывается более эффективным, нежели автономная работа с одной из них. Во-первых, за счет фактического увеличения суммарного количества спутников расширяется зона перекрытия навигационным сигналом; во-вторых, т.к. GPS и ГЛОНАСС работают в разных частотных диапазонах, совместный приемник более устойчив к вероятному узкочастотному глушению навигационного сигнала; в-третьих, появляется возможность проводить мониторинг целостности группировки и исключать из рабочего созвездия неисправные спутники.

Аналогично происходит использование ВНГК 8, работающего с радиоканалами обмена 6 и 7 по НКА КНС ГЛОНАСС 4 и GPS 5. Причем ВНГК 8 обеспечивает накопление и первичное хранение навигационной информации с возможностью ее дальнейшей постобработки.

Информационный обмен между приемником ККС 11 и НКА КНС ГЛОНАСС 4 и GPS 5 происходит соответственно по радиоканалам обмена 9 и 10. По результатам информационного обмена ККС 11 обеспечивает решение следующих основных задач:

- прием сигналов всех находящихся в зоне видимости НКА КНС ГЛОНАСС и GPS в диапазоне L1/L2;

- измерение псевдодальностей и фазы несущей по всем принимаемым сигналам КНС ГЛОНАСС и GPS, временную привязку измерений к системной шкале КНС ГЛОНАСС (GPS), их регистрацию с заданным темпом и выдачу в реальном времени потребителю;

- расчет и формирование корректирующей информации для навигационных сигналов НКА ГЛОНАСС и GPS;

- непрерывный анализ качества рассчитанной и передаваемой корректирующей информации.

Комплексированные навигационные данные, полученные от ДСМ 25, ДСД 24, ААТН 22, СОВ 23 и НАП КНС 3 и обработанные в СЭВМ 28, в автоматизированном режиме, обеспечиваемом одной из PC 14 коротковолнового диапазона, по каналу 12 передаются П 15 - вышестоящему командованию или обслуживаемым подразделениям РВ и А СВ. В аналогичном режиме происходит передача корректирующей информации от ККС 11 через другую PC 14 по каналу 13.

Все каналообразующее оборудование связи топопривязчика является составной частью подсистемы связи и обмена данными базового комплекта подсистемы управления РВиА ЕСУ Т3.

Кроме того, в топопривязчике реализован дополнительный радиоканал 16 между двумя НРС 17 метрового диапазона. Данный канал используется при работе с ВНГК 8 для связи операторов, находящихся на опорной и определяемой точках. НРС 17 может использоваться для связи с топопривязчиком при работе с выносным оборудованием: Б 18, Т 19, Д 20.

Для наглядного отображения режимов работы системы топопривязки и навигации топопривязчика реализован канал 26 на базе ВМ 27 СЭВМ 28.

Для ввода программного обеспечения, картографического материала реализован канал обмена 29 с внешних накопителей информации: накопитель типа CD-ROM 30, устройство УЗПИ 31, что позволяет, в частности, оперативно обеспечивать картографическое формирование района работ.

Для управления режимами работы системы навигации топопривязчика, для ручного ввода исходных данных при выполнении задач навигации, решении сервисных задач реализован канал ручного ввода информации 32 на базе К 33 СЭВМ 28.

Для печатного изготовления необходимого количества топографических карт с нанесенной на них топогеодезической информацией, печати данных измерений, выполненных ККС 11, и результатов решения сервисных задач реализован канал регистрации на бумажном носителе текстовой и графической информации 34 на базе УД 35.

Для передачи речевой информации от водителя и командира в кузов-фургон топопривязчика операторам и от операторов в кабину топопривязчика реализован канал речевого информационного обмена между членами экипажа 36 на базе ТГУ 37.

Также в топопривязчике реализован канал визуального контроля и разведки окружающей местности 38 на базе выносного оборудования: Б 18, Т 19, Д 20, что позволяет:

а) на наблюдательном пункте:

- определять основное направление;

- измерять горизонтальные углы между основным направлением и целями;

- измерять углы места целей;

- определять магнитные азимуты (буссоли) направлений на цели;

- производить отметку по основному орудию батареи;

- измерять отклонения и высоту разрывов;

- вести наблюдения за целями;

б) на огневой позиции:

- определять угол плоскости стрельбы орудия;

- придавать основному орудию направление по заданной буссоли;

- измерять углы укрытия;

- разбивать фронт батареи.

Таким образом, в предлагаемом изобретении решена задача по достижению технического результата, заключающегося в создании системы информационного обмена топопривязчика, обладающей достаточной пропускной способностью проводных и радиоканалов, связывающих внутренние и внешние устройства между собой, и обеспечивающей высокую точность определения навигационных параметров, высокую степень автоматизации и быстродействия процесса обработки информации, возможность доступа необходимого количества как внутренних, так и внешних пользователей, расширение возможностей при использовании выносного оборудования, возможность использования мощных автоматизированных систем связи.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в наземных подвижных информационно-аналитических комплексах вооружений. Технический результат - повышение эффективности и надежности. Для этого система содержит следующие основные каналы информационного обмена: два радиоканала обмена навигационной аппаратуры потребителей космических навигационных систем (НАП КНС), стационарно установленной на топопривязчике, с навигационными космическими аппаратами (НКА) КНС ГЛОНАСС и GPS, два радиоканала обмена переносного войскового навигационно-геодезического комплекса (ВНГК) с НКА КНС ГЛОНАСС и GPS, два радиоканала обмена контрольно-корректирующей станции (ККС) с НКА КНС ГЛОНАСС и GPS, два автоматизированных радиоканала обмена радиостанций, радиоканал обмена между двумя носимыми радиостанциями. 1 ил.

Система информационного обмена топопривязчика, содержащая обзорные средства, взаимосоединенные по магистрали информационного обмена, систему спутниковой навигации, инерциальные датчики и системы, индикационно-управляющие устройства, вычислительную систему, выполненную с возможностью комплексной обработки информации, отличающийся тем, что система информационного обмена топопривязчика выполнена с возможностью автоматизированного управления информационными потоками на основе протоколов обмена специализированной электронно-вычислительной машины (СЭВМ) системы с ее функциональными устройствами и содержит следующие основные каналы информационного обмена: два радиоканала обмена навигационной аппаратуры потребителей космических навигационных систем (НАП КНС), стационарно установленной на топопривязчике, с навигационными космическими аппаратами (НКА) КНС ГЛОНАСС и GPS, два радиоканала обмена переносного войскового навигационно-геодезического комплекса (ВНГК) с НКА КНС ГЛОНАСС и GPS, два радиоканала обмена контрольно-корректирующей станции (ККС) с НКА КНС ГЛОНАСС и GPS, два автоматизированных радиоканала обмена радиостанций, стационарно установленных на топопривязчике, с потребителями навигационной информации, полученной при выполнении топопривязчиком задач по назначению, и корректирующей информации для контроля качества навигационных полей ГЛОНАСС и GPS, полученной от ККС, радиоканал обмена между двумя носимыми радиостанциями при работе с ВНГК или выносным оборудованием, кабельный канал внутреннего обмена между аппаратными средствами топопривязчика, канал визуального отображения текстовой и графической информации, канал обмена с внешних накопителей информации, канал ручного ввода информации, канал регистрации на бумажном носителе текстовой и графической информации, канал речевого информационного обмена между членами экипажа, канал визуального контроля и разведки окружающей местности.