СПОСОБ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТАЦИИ ПОДВИЖНОГО ПОДВОДНОГО ОБЪЕКТА Российский патент 2021 года по МПК B63C11/49 G01C21/00 B63G8/00 G05D1/00 

Описание патента на изобретение RU2746287C1

Изобретение относится к области морской техники, а именно к способам пространственной ориентации подвижных подводных объектов. Оно может быть использовано для навигации подвижных подводных объектов с использованием их технических средств наблюдения.

Под подвижными подводными объектами далее понимаются подводные плавсредства, например, подводные лодки и подводные аппараты.

Известен способ пространственной ориентации подвижного объекта, являющийся аналогом изобретения, при котором осуществляют управление объектом на заданном маршруте с помощью бортовой инерциальной навигационной системы (ИНС), которая осуществляет расчет текущих координат подвижного объекта и скорости его движения [1]. В ИНС используются трехстепенные свободные гироскопы, обладающие чувствительностью к поворотам своего основания в пространстве [2], [3]. ИНС отслеживает перемещения подвижного объекта в пространстве относительно инерциальной системы координат, рассчитывает линейные и угловые отклонения и их производные, определяет текущие координаты и координатные углы. Она имеет гиростабилизированную платформу, либо физическую, моделируемую виртуально с помощью компьютера, на которой устанавливаются акселерометры и гироскопы. В современных ИНС применяются лазерно-кольцевые или волоконно-оптические гироскопы, например, во французской ИНС QUADRANS. Их достоинствами являются отсутствие движущихся частей, несложное техническое обслуживание, потребление меньшей мощности (до 10 Вт), малые масса (2,8 кг) и объем (2,3 л).

Преимуществами ИНС в целом являются непрерывное и полное представление текущих навигационных параметров, автономность и высокая помехозащищенность. Главный недостаток ИНС состоит в том, что при работе ИНС постепенно накапливаются случайные ошибки в навигационных параметрах [3]. Так, например, крылатая ракета США «Томагавк» BGM-109 имеет величину накапливаемой ошибки ИНС 750…900 м за один час полета [4].

С целью повышения точности пространственной ориентации подвижные объекты кроме ИНС дополнительно оснащают спутниковыми (СНС) и/или радионавигационными (РНС) системами, которые периодически в сеансах навигационной ориентации получают текущие значения навигационных параметров и позволяют корректировать работу ИНС. Однако для их использования подвижному подводному объекту необходимо поднять приемную антенну над поверхностью воды. Это демаскирует его работу, а при нахождении подводного объекта на большой глубине требует дополнительного времени и энергоресурса на всплытие и повторное погружение. Поэтому применение СНС и РНС на подвижных подводных объектах не всегда целесообразно.

Известен способ пространственной ориентации подвижного подводного объекта, принятый за прототип изобретения, при котором точность работы ИНС повышают за счет применения гидроакустических маяков (ГАМ), составляющих гидроакустическую навигационную систему (ГНС), которой заранее оборудуют район действий подвижного подводного объекта [1], [5], [6]. Однако для этого требуется заблаговременно оборудовать район действий гидроакустическими маяками, что ограничивает использование указанного способа.

Целью изобретения является разработка способа пространственной ориентации подвижного подводного объекта, обеспечивающего в не оборудованном навигационными средствами морском районе высокую точность позиционирования, необходимую для эффективного решения свойственных ему задач.

Цель изобретения достигается благодаря тому, что предлагается способ пространственной ориентации подвижного подводного объекта, при котором производят счисление пути с помощью бортовой инерциальной навигационной системы, уточняют текущие координаты с применением имеющихся в районе средств навигационного оборудования, отличающийся тем, что дополнительно используют информационную базу данных о разведанных подводных ориентирах, представляющих собой неподвижные контрастные подводные объекты с присущими им характеристиками, включающими ориентацию в пространстве, геометрические размеры и внешний облик, координаты и соответствующую им точность, данные о необходимых на маршруте подводных ориентирах записывают в запоминающее устройство подвижного подводного объекта на этапе подготовки его к пуску одновременно с вводом маршрута движения и программой работы, на маршруте ориентиры распознают с помощью технических средств наблюдения, при этом, если точность места используемого ориентира выше, то уточняют счисление, а если наоборот - то уточняют координаты ориентира, при обнаружении новых неподвижных контрастных подводных объектов их характеристики заносят в базу данных для передачи на пункт управления и дальнейшего использования в качестве подводных ориентиров.

Способ пространственной ориентации подвижного подводного объекта проиллюстрирован на фиг. 1. Цифрами обозначены: 1 - подвижный подводный объект; 2 - траектория движения подвижного подводного объекта; 3 - область обзора пространства техническими средствами наблюдения подвижного подводного объекта (бортовым гидролокатором и/или видеокамерой); 4 - ориентир №1; 5 - ориентир №2; 6 - новый обнаруженный неподвижный контрастный подводный объект; 7 - морское дно.

Способ пространственной ориентации подвижного подводного объекта реализуется следующим образом. На носителе или пункте управления осуществляют подготовку подвижного подводного объекта к пуску, вводят в запоминающее устройство его бортовой системы управления программу работы, маршрут движения и данные по подводным ориентирам, после чего выпускают на маршрут. В процессе движения подвижного подводного объекта (1) в назначенный район по заданному маршруту обследуют с помощью гидролокатора и/или видеокамеры (3) пространство впереди по курсу. Обнаружив ориентир №1 (4), обследуют его средствами наблюдения и идентифицируют, если точность места ориентира превышает точность счисления, то уточняют координаты подвижного подводного объекта и его дальнейший курс. Если точность счисления выше, то уточняют координаты ориентира №1 и вводят соответствующую корректуру в запоминающее устройство. После ориентира №1 маршрут подвижного подводного объекта направляют к ориентиру №2, где повторяют действия. Таким образом, подвижный подводный объект ведут в район выполнения задачи. При обнаружении на маршруте неизвестного неподвижного контрастного подводного объекта (6) производят его обследование техническими средствами наблюдения (гидролокатором и/или видеокамерой), записывают в запоминающее устройство информацию об объекте, содержащую его номер, координаты с точностью счисления, геометрические размеры, облик и ориентацию в пространстве, необходимые для последующего использования в базе данных в качестве ориентира.

Техническим результатом изобретения является способ пространственной ориентации подвижного подводного объекта, обеспечивающий высокую точность его позиционирования при следовании в подводном положении на заданный участок работы в морском районе, не оборудованном навигационными средствами, а также создание базы данных неподвижных контрастных подводных объектов, пригодных для ориентирования под водой.

Источники информации

1. Илларионов Г.Ю., Сиденко К.С., Сидоренков В.В. Подводные роботы в минной войне: Монография. Калининград: ООО «Янтарный сказ», 2008. - 116 с. С. 74-75.

2. Гироскоп. Военно-морской словарь /Гл. ред. В.Н. Чернавин. М.: Воениздат, 1989. - 511 с. С. 107.

3. Инерциальная навигационная система // ВМС и кораблестроение. Дайджест зарубежной прессы. Выпуск 70-71, СПб, 2014. С. 108-109.

4. А.В. Новиков. Способы и системы управления современным ракетным оружием. СПб.: ВМИ, 2002. - 75 с. С. 67.

5. И.С. Калинский. Навигационное оборудование морских театров. Л.: ВВМКУ им. М.В. Фрунзе, 1980. - 428 с. С. 292.

6. Д. Литовкин, А. Рамм. В России создан подводный ГЛОНАСС. М.: Известия IZ, 08.12.2016, https//iz.ru/news/650211

Похожие патенты RU2746287C1

название год авторы номер документа
Способ навигационного оборудования морского района и самоходный подводный аппарат для его осуществления и арктическая подводная навигационная система для вождения и навигационного обеспечения надводных и подводных объектов навигации в стесненных условиях плавания 2021
  • Чернявец Владимир Васильевич
RU2773538C1
СПОСОБ ОХРАНЫ ВОДНОГО РАЙОНА 2016
  • Поленин Владимир Иванович
  • Новиков Александр Владимирович
  • Потехин Александр Алексеевич
RU2668494C2
ИНТЕГРИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС НАВИГАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ДЛЯ АВТОНОМНЫХ НЕОБИТАЕМЫХ ПОДВОДНЫХ АППАРАТОВ 2011
  • Суконкин Сергей Яковлевич
  • Чернявец Владимир Васильевич
  • Афанасьев Владимир Николаевич
  • Леденев Виктор Валентинович
  • Амирагов Алексей Славович
  • Павлюченко Евгений Евгеньевич
  • Плеханов Вячеслав Евгеньевич
  • Максимов Владимир Николаевич
RU2483327C2
СПОСОБ НАВИГАЦИИ АВТОНОМНОГО НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА 2013
  • Жуков Юрий Николаевич
  • Чернявец Владимир Васильевич
  • Травин Сергей Викторович
  • Илюхин Виктор Николаевич
  • Бродский Павел Григорьевич
  • Леньков Валерий Павлович
RU2563332C2
СПОСОБ БЕСПЛАТФОРМЕННОЙ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАВИГАЦИИ 2022
  • Проскуряков Герман Михайлович
  • Пыльский Виктор Александрович
RU2806707C1
Подводный робототехнический комплекс 2015
  • Чернявец Владимир Васильевич
RU2609618C1
СПОСОБ ПРОВЕРКИ ТОЧНОСТИ НАВИГАЦИИ АВТОНОМНОГО НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА 2022
  • Арсентьев Виктор Георгиевич
  • Криволапов Геннадий Илларионович
RU2789714C1
СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ МОБИЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ 2016
  • Бердников Вадим Михайлович
  • Кириллов Сергей Николаевич
RU2624790C1
НАВИГАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС 2012
  • Чернявец Антон Владимирович
  • Жильцов Николай Николаевич
  • Зеньков Андрей Федорович
  • Аносов Виктор Сергеевич
  • Федоров Александр Анатольевич
  • Чернявец Владимир Васильевич
RU2483280C1
Способ измерения ошибок начальной выставки инерциальной навигационной системы без привязки к внешним ориентирам 2021
  • Колбас Юрий Юрьевич
  • Черемисенов Геннадий Викторович
  • Иванов Максим Алексеевич
  • Люфанов Виктор Евгеньевич
RU2779274C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 746 287 C1

Реферат патента 2021 года СПОСОБ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТАЦИИ ПОДВИЖНОГО ПОДВОДНОГО ОБЪЕКТА

Изобретение относится к области морской техники, к способам пространственной ориентации подвижных объектов, и может быть использовано для навигации. Производят счисление пути с помощью бортовой инерциальной навигационной системы, уточняют текущие координаты. Используют информационную базу данных о разведанных подводных ориентирах. Данные о необходимых на маршруте подводных ориентирах записывают в запоминающее устройство подвижного объекта на этапе подготовки его к пуску одновременно с вводом маршрута движения и программой работы. Уточняют место подвижного объекта на маршруте, если точность места ориентира выше счисления. Если наоборот, то уточняют координаты ориентира. При обнаружении новых неподвижных объектов их характеристики заносят в базу данных для передачи на пункт управления и дальнейшего использования в качестве подводных ориентиров. Используют такие характеристики подводных ориентиров, как их ориентация в пространстве, геометрические размеры и внешний облик, по которым распознают их с помощью технических средств наблюдения. Обеспечивается высокая точность позиционирования. Создается база данных неподвижных ориентиров. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 746 287 C1

Способ пространственной ориентации подвижного подводного объекта, при котором производят счисление пути с помощью бортовой инерциальной навигационной системы, уточняют текущие координаты с применением имеющихся в районе средств навигационного оборудования, при этом используют информационную базу данных о разведанных подводных ориентирах, представляющих собой неподвижные контрастные подводные объекты с присущими им координатами и их точностью, данные о необходимых на маршруте подводных ориентирах записывают в запоминающее устройство подвижного подводного объекта на этапе подготовки его к пуску одновременно с вводом маршрута движения и программой работы, уточняют место подвижного подводного объекта на маршруте, если точность места ориентира выше счисления, а если наоборот, то уточняют координаты ориентира, при обнаружении новых неподвижных контрастных подводных объектов их характеристики заносят в базу данных для передачи на пункт управления и дальнейшего использования в качестве подводных ориентиров, отличающийся тем, что дополнительно используют такие характеристики подводных ориентиров, как их ориентация в пространстве, геометрические размеры и внешний облик, по которым распознают их на маршруте с помощью технических средств наблюдения.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2021 года RU2746287C1

Способ повышения точности навигации автономного необитаемого подводного аппарата с инерциальной навигационной системой и системой технического зрения 2018
  • Бобков Андрей Владимирович
  • Васильев Константин Константинович
RU2680395C1
ПОДВИЖНЫЙ МОРСКОЙ АППАРАТ ДЛЯ ПОДВОДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 2011
  • Катенин Владимир Александрович
  • Жилин Денис Михайлович
  • Аносов Виктор Сергеевич
  • Чернявец Владимир Васильевич
  • Жильцов Николай Николаевич
  • Чернявец Антон Владимирович
  • Катенин Александр Владимирович
RU2478059C1
Привод к независимым рейкам секций топливного насоса 1959
  • Гизатулин Р.К.
  • Ильин А.И.
  • Минаев С.Н.
SU130292A1
Способ определения географических координат подводного объекта 2018
  • Коваленко Юрий Алексеевич
  • Коваленко Алексей Юрьевич
RU2713814C1
СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ОЦЕНОК СОБСТВЕННЫХ КООРДИНАТ АВТОНОМНОГО НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА С ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМОЙ 2012
  • Васильев Константин Константинович
  • Гурман Дмитрий Александрович
  • Гладких Анатолий Афанасьевич
  • Маклаев Владимир Анатольевич
  • Павлыгин Эдуард Дмитриевич
  • Маттис Алексей Валерьевич
  • Лучков Николай Владимирович
RU2520960C2
Устройство для автоматической регулировки подача рассола к хлорным ваннам 1938
  • Ворошилов П.Х.
  • Грибановский Б.Г.
  • Филиппов Т.С.
SU56325A1

RU 2 746 287 C1

Авторы

Поленин Владимир Иванович

Новиков Александр Владимирович

Попко Артем Олегович

Даты

2021-04-12Публикация

2020-05-27Подача