Аппаратура наземной навигации Российский патент 2019 года по МПК G01C23/00 

Описание патента на изобретение RU2708550C1

Предлагаемое изобретение относится к навигационной технике и представляет собой аппаратуру наземной навигации движущегося наземного транспортного средства (ТС).

Известна навигационная система 1НА1-Л (структурная схема приведена на рис. 2 стр. 13 руководства по эксплуатации АЮИЖ.462414.036РЭ, АО "ВНИИ "Сигнал" г. Ковров 2006 г.), принятая за прототип (фиг. 1), включающая в свой состав путевую систему (ПС) 4, представляющую собой механический датчик скорости (МДС), курсовую систему (КС) 3, представляющую собой самоориентирующуюся систему гирокурсокреноуказания (ССГККУ), навигационный вычислитель (НВ) 2, выполненный в виде координатора, и навигационную аппаратуру потребителя спутниковой навигационной системы (НАП СНС) 1, при этом выход НАП СНС соединен с первым входом НВ, второй вход которого соединен с выходом ПС, а третий - с выходом КС.

В данных устройствах местоположение ТС определяется текущими координатами (Xi, Yi), которые вычисляются в соответствии с выражениями:

Xi = Хн + Σι ASi-cos (ai + δά*i); Yi = YH +ΣιASi-sin(ai+δά*i);

(1) (2)
где: Хн, Yh - начальные координаты в исходной точке маршрута, вводимые оператором в НВ или определяемые путем усреднения показаний НАП СНС в исходной точке;

ASi - горизонтальная проекция элементарного приращения пути, вырабатываемого в ПС, в i-й момент времени;

ai - азимут текущего направления ТС, вырабатываемый в КС в i-й момент времени;

δά*i - накопленная к i-ому моменту времени курсовая погрешность из-за случайного дрейфа (ухода) гироскопа из состава КС;

δά - систематическая составляющая скорости дрейфа гироскопа.

Недостатком вышеуказанного устройства является низкая точность определения текущего азимута и координат местоположения ТС при длительных стоянках в промежуточных точках маршрута движения (например, для несения боевого дежурства или проведения разведки), так как КС, представляющая собой гироскопическую систему, имеет свойство накапливать с течением времени ошибку (δά*i) определения истинного азимута текущего направления ТС, поэтому чем больше будет суммарное время стоянок, тем больше погрешность дирекционного угла, и, как следствие, погрешность определения текущих координат ТС.

Изобретение направлено на увеличение точности определения азимута текущего направления ТС и координат его местоположения за счет вычисления в процессе стоянок ТС накопленной за время стоянок курсовой погрешности из-за дрейфа (ухода) гироскопа из состава КС, и соответствующей коррекцией дирекционного угла.

Для этого в аппаратуру наземной навигации, содержащую путевую систему, курсовую систему, навигационный вычислитель и НАП СНС, выход которого соединен с первым входом НВ, второй вход которого соединен с выходом ПС, дополнительно введены формирователь «стоянка-ход», блок запоминания угла стоянки, блок определения приращения угла, блок запоминания приращения угла, сумматор и блок коррекции угла, выход которого соединен с третьим входом НВ, а первый вход - с выходом КС, первыми входами блока запоминания угла стоянки и блока определения приращения угла, выход которого соединен с первым входом блока запоминания приращения угла, а второй вход - с выходом блока запоминания угла стоянки, второй вход которого соединен со вторыми входами блока запоминания приращения угла и сумматора приращений угла, а также с выходом формирователя «стоянка-ход», первый вход которого соединен с выходом путевой системы; первый вход сумматора соединен с выходом блока запоминания приращения угла, а выход - со вторым входом блока коррекции угла.

В аппаратуру наземной навигации (АНН) (фиг. 2), содержащую НАП СНС 1, навигационный вычислитель 2, курсовую систему 3, и путевую систему 4, при этом выход НАП СНС 1 соединен с первым входом навигационного вычислитель 2, второй вход которого соединен с выходом путевой системы 4, дополнительно введены формирователь «стоянка-ход» 5, блок запоминания угла стоянки 6, блок определения приращения угла 7, блок запоминания приращения угла 8, сумматор 9 и блок коррекции угла 10, выход которого соединен с третьим входом навигационного вычислителя 2, а первый вход - с выходом курсовой системы 3, первыми входами блока запоминания угла стоянки 6 и блока определения приращения угла 7, выход которого соединен с первым входом блока запоминания приращения угла 8, а второй вход - с выходом блока запоминания угла стоянки 6, второй вход которого соединен со вторыми входами блока запоминания приращения угла 8 и сумматора 9, а также с выходом формирователя «стоянка-ход» 5, первый вход которого соединен с выходом путевой системы 4; первый вход сумматора 9 соединен с выходом блока запоминания приращения угла 8, а выход - со вторым входом блока коррекции угла 10.

Материалы заявки поясняются графическими материалами, где:

- на Фиг. 1 представлена структурно-функциональная схема прототипа;

- на Фиг. 2 представлена структурно-функциональная схема заявляемой АНН;

- на Фиг. 3 представлена циклограмма работы АНН.

Заявляемая АНН работает следующим образом.

Перед началом движения ТС с АНН должно встать на исходную точку маршрута, после этого оператор выбирает координаты исходной точки Хн, Yh либо из каталога, либо путем усреднения показаний НАП СНС 1, и вводит их в НВ 2. Кроме того при включении (подачи питания) АНН сигналы на выходах блока запоминания приращения угла 8 и сумматора 9 обнуляются.

В НВ 2 в каждый i-й момент времени по сигналам AS¡ с выхода ПС 4

и a¡ с выхода КС 2 через блок коррекции угла 10, поступающим на второй и

третий входы НВ 3 соответственно, определяются текущие координаты местоположения ТС по выражениям (1), (2). Факт стоянки ТС (см. фиг. 3) определяется при отсутствии в течение определенного времени тс импульсов пути AS¡ с выхода ПС 4 (задержка в формировании факта стоянки ТС необходима, т.к. после последнего импульса пути AS¡ с выхода ПС 4 какое-то время ТС продолжает двигаться, при этом возможно изменение его углового положения), при этом на выходе формирователя "стоянка-ход" 5 формируется сигнал, поступающий на вторые входы блока запоминания угла стоянки 6, блока запоминания приращения угла 8 и сумматора 9, причем передний фронт этого сигнала означает начало стоянки, а задний - начало движения ТС. По переднему фронту этого сигнала в блоке запоминания угла стоянки 6 запоминается значение дирекционного угла = aCTj (j - номер стоянки), которое с его выхода поступает на второй вход блока определения приращения угла 7, на первый вход которого поступает с выхода КС текущее значение дирекционного угла a¡. В процессе текущей стоянки ТС в этом блоке непрерывно определяется приращение угла Aa¡=a¡-aCTj, что, по сути, является накопленным значением за время стоянки дрейфа (ухода) гироскопа из состава КС. При начале движения ТС, с приходом первого импульса пути AS¡ с выхода ПС 4 сигнал на выходе формирователя "стоянка-ход" 5 обнуляется, при этом по заднему фронту этого сигнала в блок запоминания приращения угла 8 считывается из блока приращения угла 7 величина приращения угла Aai=a¡.T-aCTj, определённая ранее на время τ, чем сформировался задний фронт, т.к. начало фактического движения ТС (в т.ч. изменение угла ТС) может начинаться чуть раньше, чем приходит первый импульс пути AS¡. С выхода блока запоминания приращения угла 8 значение приращения угла AaCTj поступает на первый вход сумматора 9, в котором по заднему фронту сигнала с выхода формирователя "стоянка-ход" 5 суммируются накопленные за время всех стоянок приращения угла LAaCTj, которое поступает на второй вход блока коррекции угла 10, с выхода которого поступает значение дирекционного угла за вычетом накопленных за время всех стоянок приращений угла (суммарного дрейфа) a¡-LAaCTj, поступающее на третий вход навигационного вычислителя 2.

Формирователь «стоянка-ход», блоки запоминания угла стоянки, определения приращения угла, запоминания приращения угла и коррекции угла могут быть реализованы на основе микроконтроллеров, а связи между ними реализованы по стандартным интерфейсам обмена информацией, типа RS-232.

Таким образом, задача навигации по выражениям (1), (2) для ТС решается по сути только при движении объекта, а погрешности, связанные с искажением дирекционного угла и текущих координат, вызванные уходом (дрейфом) угла на стоянках исключаются, что увеличивает точность (по сравнению с прототипом) определения АНН азимута текущего направления ТС и координат его местоположения на 30-40% за каждый час стоянки.

Похожие патенты RU2708550C1

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 СЧИСЛЕНИЯ КООРДИНАТ С НЕПРЕРЫВНОЙ КАЛИБРОВКОЙ 2009
  • Сдвижков Анатолий Иванович
  • Гужов Виталий Борисович
  • Егоров Виктор Юрьевич
  • Кретов Геннадий Андреевич
  • Лопуховский Олег Николаевич
RU2422773C1
КОМПЛЕКСНАЯ СПУТНИКОВАЯ НАВИГАЦИОННАЯ АППАРАТУРА 2005
  • Кокошкин Николай Николаевич
  • Гужов Виталий Борисович
  • Егоров Виктор Юрьевич
  • Кретов Геннадий Андреевич
  • Ситников Леонид Александрович
RU2294527C1
КОМПЛЕКСНАЯ АППАРАТУРА СЧИСЛЕНИЯ КООРДИНАТ 2013
  • Гужов Виталий Борисович
  • Егоров Виктор Юрьевич
  • Кретов Геннадий Андреевич
  • Лопуховский Олег Николаевич
RU2545490C1
ГИРОСКОПИЧЕСКАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ 2006
  • Леонов Николай Александрович
  • Вашуркин Юрий Васильевич
  • Овсянников Анатолий Александрович
RU2308681C1
АППАРАТУРА СЧИСЛЕНИЯ КООРДИНАТ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИЕЙ ПОКАЗАНИЙ 2000
  • Гужов В.Б.
  • Кокошкин Н.Н.
  • Кретов Г.А.
  • Медведев В.И.
  • Ситников Л.А.
RU2184349C1
СПОСОБ РАБОТЫ ТОПОПРИВЯЗЧИКА 2011
  • Громов Владимир Вячеславович
  • Егоров Виктор Юрьевич
  • Липсман Давид Лазорович
  • Мосалёв Сергей Михайлович
  • Рыбкин Игорь Семенович
  • Хитров Владимир Анатольевич
RU2481204C1
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
СПОСОБ НАЧАЛЬНОГО ОРИЕНТИРОВАНИЯ ГИРОСКОПИЧЕСКОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ НАЗЕМНЫХ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ 2016
  • Короп Василий Яковлевич
  • Лебедев Владимир Вячеславович
  • Орленко Владимир Васильевич
  • Устинов Владимир Васильевич
RU2617147C1
АППАРАТУРА СЧИСЛЕНИЯ КООРДИНАТ ШИРОКОГО ПРИМЕНЕНИЯ 2001
  • Гужов В.Б.
  • Кокошкин Н.Н.
  • Кретов Г.А.
  • Ситников Л.А.
RU2193755C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 708 550 C1

Реферат патента 2019 года Аппаратура наземной навигации

Изобретение относится к навигационной технике и представляет собой аппаратуру наземной навигации движущегося наземного транспортного средства (ТС). Аппаратура наземной навигации включает в свой состав путевую систему, курсовую систему, навигационный вычислитель и навигационную аппаратуру потребителя спутниковой навигационной системы, при этом выход путевой системы соединен со вторым входом навигационного вычислителя, первый вход которого соединен с выходом навигационной аппаратурой потребителя спутниковой навигационной системы. При этом в нее введены формирователь "стоянка-ход", блок запоминания угла стоянки, блок определения приращения угла, блок запоминания приращения угла, сумматор и блок коррекции угла, выход которого соединен с третьим входом навигационного вычислителя, а первый вход - с выходом курсовой системы, первыми входами блока запоминания угла стоянки и блока определения приращения угла, выход которого соединен с первым входом блока запоминания приращения угла, а второй вход - с выходом блока запоминания угла стоянки, второй вход которого соединен со вторыми входами блока запоминания приращения угла и сумматора, а также с выходом формирователя "стоянка-ход", первый вход которого соединен с выходом путевой системы; первый вход сумматора соединен с выходом блока запоминания приращения угла, а выход - со вторым входом блока коррекции угла. Технический результат – повышение точности определения азимута текущего направления ТС и координат его местоположения. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 708 550 C1

Аппаратура наземной навигации, включающая в свой состав путевую систему, курсовую систему, навигационный вычислитель и навигационную аппаратуру потребителя спутниковой навигационной системы, при этом выход путевой системы соединен со вторым входом навигационного вычислителя, первый вход которого соединен с выходом навигационной аппаратурой потребителя спутниковой навигационной системы, отличающаяся тем, что в нее введены формирователь "стоянка-ход", блок запоминания угла стоянки, блок определения приращения угла, блок запоминания приращения угла, сумматор и блок коррекции угла, выход которого соединен с третьим входом навигационного вычислителя, а первый вход - с выходом курсовой системы, первыми входами блока запоминания угла стоянки и блока определения приращения угла, выход которого соединен с первым входом блока запоминания приращения угла, а второй вход - с выходом блока запоминания угла стоянки, второй вход которого соединен со вторыми входами блока запоминания приращения угла и сумматора, а также с выходом формирователя "стоянка-ход", первый вход которого соединен с выходом путевой системы; первый вход сумматора соединен с выходом блока запоминания приращения угла, а выход - со вторым входом блока коррекции угла.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2708550C1

СИСТЕМА ГИРОКУРСОКРЕНОУКАЗАНИЯ 2001
  • Гужов В.Б.
  • Кокошкин Н.Н.
  • Куклев В.Н.
RU2186339C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ОПОРНОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ ТРАССЫ 2015
  • Громов Владимир Вячеславович
  • Липсман Давид Лазорович
  • Мосалёв Сергей Михайлович
  • Рыбкин Игорь Семенович
  • Филиппов Сергей Иванович
  • Фуфаев Дмитрий Альберович
  • Хитров Владимир Анатольевич
RU2590532C1
НАЗЕМНАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА 1999
  • Верзунов А.Е.
  • Верзунов Е.И.
  • Кокошкин Н.Н.
  • Коломеец В.В.
  • Сдвижков А.И.
  • Шуенкин Б.В.
RU2165075C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗИМУТА В СИСТЕМАХ НАВИГАЦИИ, ТОПОПРИВЯЗКИ, НАВЕДЕНИЯ И ПРИЦЕЛИВАНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2001
  • Верзунов Е.И.
  • Заморский А.В.
  • Словущ В.М.
  • Шуенкин Б.В.
RU2184936C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИСТИННОГО АЗИМУТА СИСТЕМОЙ САМООРИЕНТИРУЮЩЕЙСЯ ГИРОСКОПИЧЕСКОЙ 2009
  • Сдвижков Анатолий Иванович
  • Верзунов Евгений Иванович
  • Заморский Александр Владимирович
RU2407989C1
US 9984572 B1, 29.05.2018.

RU 2 708 550 C1

Авторы

Матахин Василий Васильевич

Богомолов Сергей Васильевич

Филиппов Сергей Иванович

Шитиков Дмитрий Викторович

Даты

2019-12-09Публикация

2018-07-16Подача