Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ КОНТРОЛЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТОПОПРИВЯЗЧИКА

Изобретение относится к способам контроля качества функционирования мобильных комплексов навигации и топопривязки в процессе проведения различных видов испытаний.

Известен способ контроля работоспособности и точностных характеристик навигационной аппаратуры топопривязчика (ТП) и средства, необходимые для его реализации (см. патент RU №2436044, G01C 21/00, 10.12.2011 г.). Данный способ принят за прототип. Способ заключается 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. Процесс контроля навигационной аппаратуры топопривязчика разделен на три функциональных блока контрольных операций: блок операций по контролю работоспособности навигационной аппаратуры, блок контрольных операций, проводимых при первоначальном ориентировании, блок контрольных операций по определению точностных характеристик навигационной аппаратуры. Блок операций по контролю работоспособности включает в себя проверки по следующим параметрам: время подготовки топопривязчика к работе, возможность выполнения работ без выхода расчета из топоривязчика 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 топопривязчика до 24 часов без изменения точностных характеристик навигационной аппаратуры, возможность сохранения информации о своем местоположении при санкционированном выключении электропитания. Блок контрольных операций, проводимых при первоначальном ориентировании, включает в себя проверки по следующим параметрам: возможность начального ориентирования комплектом навигационного бортового оборудования с использованием исходных данных ориентирных направлений и автономно с помощью бортовых и выносных средств, входящих в состав топопривязчика, возможность аппаратуры ТП обеспечивать работу с начальными координатами, вводимыми как вручную, так и автоматически, передаваемыми с навигационной аппаратуры потребителей космической навигационной системы (НАП КНС). 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 без использования информации о скорости от внешних источников, точность определения приращений плановых координат от пройденного пути 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.

Недостатками прототипа являются:

- недостаточный объем операции по контролю работоспособности топопривязчика;

- недостаточный объем операции по контролю систем жизнеобеспечения;

- недостаточный объем контрольных операций по определению точностных характеристик навигационной аппаратуры.

Предлагаемым изобретением решается задача по повышению эффективности проведения испытаний подвижных комплексов навигации и топопривязки.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в формировании способа контроля функционирования топопривязчика, обеспечивающего выполнение расширенного комплекса проверок работоспособности, в том числе систем жизнеобеспечения, и точностных характеристик топопривязчика.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе контроля функционирования топопривязчика, заключающемся в том, что процесс контроля аппаратуры топопривязчика разделен на три функциональных блока контрольных операций: блок операций по контролю работоспособности топопривязчика, блок контрольных операций, проводимых при первоначальном ориентировании, блок контрольных операций по определению точностных характеристик навигационной аппаратуры, новым является то, что в блок операций по контролю работоспособности топопривязчика дополнительно включены: проверка кузова-фургона транспортного средства на брызгозащищенность, проверка функционирования средств жизнеобеспечения: проверка обеспечения создания фильтровентиляционной установкой избыточного давления не менее 100 Па, проверка возможности функционирования отопительно-вентиляционной установки в частичном и полном режимах работы и оценка ее эффективности, проверка возможности функционирования системы освещения кузова-фургона в режиме общего освещения, освещения в светомаскировочном и дежурном режимах, проверка обеспечения освещенности рабочего места оператора на уровне не менее 150 лк, проверка обеспечения перепада температуры на входе и выходе локальной системы терморегулирования воздуха не менее 6°С, проверка работоспособности измерителя мощности дозы и проверка возможности реализации автоматической прокладки маршрута по заданным точкам с отображением на цифровой карте местности маршрута движения и звуковых оповещений о возникновении каких-либо событий, возникающих в аппаратуре топопривязчика - подтверждения оперативных сообщений о неисправностях, о готовности топопривязчика к движению, сообщения о местонахождении топопривязчика на маршруте, в блок контрольных операций по определению точностных характеристик навигационной аппаратуры дополнительно включены: проверка по определению точности формирования дифференциальных поправок местоположения топопривязчика при работе в режиме базовой контрольно-корректирующей станции, проверка точности и времени ориентирования топопривязчика с помощью теодолита и артиллерийской буссоли, проверка точности определения местоположения топопривязчика по цифровой карте местности.

Включение в блок операций по контролю работоспособности топопривязчика проверки кузова-фургона транспортного средства на брызгозащищенность позволяет:

- проверить герметичность двери, окон, люка кузова-фургона в закрытом состоянии;

- проверить герметичность проемов, выполненных в панелях кузова-фургона для установки оборудования.

Включение в блок операций по контролю работоспособности топопривязчика проверки обеспечения создания фильтроветиляционной установкой избыточного давления не менее 100 Па позволяет проверить воздухоснабжение герметизированного кузова-фургона, создание и уровень избыточного давления воздуха внутри него.

Включение в блок операций по контролю работоспособности топопривязчика проверки возможности функционирования отопительно-вентиляционной установки в частичном и полном режимах работы и оценки ее эффективности позволяет:

- проверить функционирование отопительно-вентиляционной установки;

- время достижения в кузове-фургоне топопривязчика температуры (10±1)°С;

- оценить возможность обитаемости экипажа в кузове-фургоне при температурах окружающего воздуха от плюс 20 до минус 45°С;

- оценить возможность работы отопительно-вентиляционной установки в качестве вентилятора при температуре от плюс 50 до минус 45°С.

Включение в блок операций по контролю работоспособности топопривязчика проверки возможности функционирования системы освещения кузова-фургона в режиме общего освещения, освещения в светомаскировочном и дежурном режимах позволяет проверить исправность всех приборов освещения кузова-фургона на всех режимах освещения.

Включение в блок операций по контролю работоспособности топопривязчика проверки уровня освещенности рабочего места оператора позволяет:

- проверить исправность приборов местного освещения;

- проконтролировать уровень освещенности автоматизированного рабочего места оператора, который должен быть не менее 150 лк.

Включение в блок операций по контролю работоспособности топопривязчика проверки обеспечения перепада температуры на входе и выходе локальной системы терморегулирования воздуха не менее 6°С позволяет:

- при испытаниях оценить время выхода локальной системы терморегулирования на рабочий режим;

- при испытаниях оценить холодопроизводительность системы.

Включение в блок операций по контролю работоспособности топопривязчика проверки работоспособности измерителя мощности дозы позволяет:

- проверить работоспособность измерителя мощности дозы путем замера фонового уровня гамма-излучения по показаниям цифрового табло;

- оценить время установления рабочего режима.

Включение в блок операций по контролю работоспособности топопривязчика проверки возможности реализации автоматической прокладки маршрута по заданным точкам с отображением на цифровой карте местности маршрута движения и звуковых оповещений о возникновении каких-либо событий, возникающих в аппаратуре топопривязчика, позволяет:

- проверить в полном объеме возможности программно-аппаратного комплекса по работе с цифровыми картами местности;

- продублировать звуковым сообщением оперативные сообщения, возникающие на мониторе компьютера программно-аппаратного комплекса;

- при звуковом сообщении сконцентрировать внимание членов экипажа на информации о готовности топопривязчика к движению, о его местонахождении на маршруте.

Включение в блок контрольных операций по определению точностных характеристик навигационной аппаратуры проверки по определению точности формирования дифференциальных поправок местоположения топопривязчика при работе в режиме базовой контрольно-корректирующей станции позволяет:

- оценить уровень снижения ошибки при определении местоположения топопривязчика;

- оценить точность поправок в зависимости от количества находящихся в зоне видимости навигационных космических аппаратов ГЛОНАСС и GPS;

- оценить выдачу корректирующей информации в реальном масштабе времени в устройство сопряжения с каналом передачи корректирующей информации;

- проконтролировать регистрацию корректирующей информации и ее выдачу по требованию оператора за заданный временной интервал;

- оценить возможности базовой контрольно-корректирующей станции по непрерывному анализу качества навигационных полей ГЛОHACC и GPS.

Включение в блок контрольных операций по определению точностных характеристик навигационной аппаратуры проверки точности и времени ориентирования топопривязчика с помощью теодолита и артиллерийской буссоли позволяет оценить соответствие погрешности и среднего времени ориентирования топопривязчика с данными нормативных документов на теодолит и на буссоль.

Включение в блок контрольных операций по определению точностных характеристик навигационной аппаратуры проверки точности определения местоположения топопривязчика по цифровой карте местности позволяет оценить возможность оперативного определения координат топопривязчика или других объектов, нанесенных на карту, с достаточно высокой точностью.

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 структура процесса контроля топопривязчика; на фиг. 2 - рабочее окно пункта меню «ЦКМ»; на фиг. 3 - рабочее окно режима «Работа с картой».

Способ контроля функционирования топопривязчика (ТП) осуществляется следующим образом. Процесс контроля топопривязчика разделен на три функциональных блока контрольных операций: блок операций по контролю работоспособности, блок контрольных операций, проводимых при первоначальном ориентировании, блок контрольных операций по определению точностных характеристик навигационной аппаратуры. Блок операций по контролю работоспособности включает в себя проверки по следующим параметрам: время подготовки топопривязчика к работе, возможность выполнения работ без выхода расчета из топоривязчика 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 топопривязчика до 24 часов без изменения точностных характеристик навигационной аппаратуры, возможность сохранения информации о своем местоположении при санкционированном выключении электропитания.

В блок операций по контролю работоспособности ТП дополнительно включены: проверка кузова-фургона транспортного средства на брызгозащищенность, проверка функционирования средств жизнеобеспечения: проверка обеспечения создания фильтровентиляционной установкой избыточного давления не менее 100 Па, проверка возможности функционирования отопительно-вентиляционной установки в частичном и полном режимах работы и оценка ее эффективности, проверка возможности функционирования системы освещения кузова-фургона в режиме общего освещения, освещения в светомаскировочном и дежурном режимах, проверка обеспечения освещенности рабочего места оператора на уровне не менее 150 лк, проверка обеспечения перепада температуры на входе и выходе локальной системы терморегулирования воздуха не менее 6°С, проверка работоспособности измерителя мощности дозы и проверка возможности реализации автоматической прокладки маршрута по заданным точкам с отображением на цифровой карте местности маршрута движения и звуковых оповещений о возникновении каких-либо событий, возникающих в аппаратуре топопривязчика - подтверждения оперативных сообщений о неисправностях, о готовности ТП к движению, сообщения о местонахождении ТП на маршруте.

Проверка кузова-фургона транспортного средства на брызгозащищенность заключается в следующем:

- закрывают дверь, окна и люк кузова-фургона ТП;

- подвергают обрызгиванию дождевальной установкой все стороны кузова-фургона с интенсивностью (5±2) мм/мин в течение 5 мин. Обрызгивание осуществляется под углом 45° к вертикальным и горизонтальным плоскостям. Дождевание надколесных ниш производят снизу;

- вытирают кузов-фургон насухо от подтеков воды около проемов окон, двери и люков;

- производят осмотр внутри кузова-фургона.

- ТП считают выдержавшим контроль, если в кузове-фургоне не появились капли или подтеки воды.

Проверка обеспечения создания фильтровентиляционной установкой избыточного давления не менее 100 Па заключается в следующем:

- закрывают дверь, окно, люк и крышку заборного патрубка отопительно-вентиляционной установки;

- открывают заглушку на воздуховоде фильтровентиляционной установки;

- включают фильтровентиляционную установку;

- определяют избыточное давление по прибору, расположенному на щите контроля установки;

- топопривязчик считают выдержавшим контроль, если при работающем нагнетателе установки в кузове-фургоне обеспечивается избыточное давление не менее 100 Па (10 мм вод. ст.).

Проверка возможности функционирования отопительно-вентиляционной установки в частичном и полном режимах работы и оценка ее эффективности проводится следующим образом:

- открывают фильтр-кран топливной магистрали;

- включают отопительно-вентиляционную установку;

- через 30 с c момента включения включают электродвигатель на частичный режим работы;

- не более чем через 3 мин в кузов-фургон должен поступать теплый воздух;

- через 10-15 мин работы отопительно-вентиляционной установки в частичном режиме работы переводят ее в полный режим;

- ТП считают выдержавшим контроль, если отопительно-вентиляционная установка обеспечивает кузов-фургон теплым воздухом в частичном и полном режимах работы.

Оценка эффективности системы отопления при испытании на воздействие пониженной температуры:

- помещают топопривязчик в камеру холода, открывают дверь и крышку люка кузова-фургона;

- понижают температуру в камере до минус (50±2)°С и выдерживают топопривязчик при этой температуре в течение (50±0,1) ч;

- после выдержки закрывают дверь, крышку кузова-фургона и проверяют эффективность системы отопления, для чего включают систему отопления. При достижении в кузове ТП температуры (10±1)°С измеряют время достижения этой температуры;

- топопривязчик считается выдержавшим испытание, если время достижения в кузове-фургоне температуры (10±1)°С не превышает 1 ч 30 мин.

Проверка возможности функционирования системы освещения кузова-фургона в режиме общего освещения, освещения в светомаскировочном и дежурном режимах проводится следующим образом:

- проверку осуществляют переводом выключателей на панели ОСВЕЩЕНИЕ, расположенной над дверью кузова-фургона, в положения ОБЩЕЕ или ДЕЖУРНОЕ, СВЕТОМАСКИРОВКА или ОТКЛ;

- ТП считают выдержавшим контроль, если система освещения кузова-фургона обеспечивает общее (горят все лампы плафонов) и дежурное (горит один плафон) освещение, освещение в светомаскировочном режиме (при открытой двери включается светомаскировочный светильник над дверью, при закрытой - выключается светомаскировочный светильник, включаются плафоны общего и дежурного освещения).

Проверка обеспечения освещенности рабочего места оператора проводится следующим образом:

- включают общее и местное освещение в кузове-фургоне ТП;

- размещают на середине стола оператора датчик люксметра и измеряют освещенность;

- ТП считают выдержавшим контроль, если освещенность рабочего стола операторов не менее 150 лк.

Проверка обеспечения перепада температуры на входе и выходе локальной системы терморегулирования воздуха производится следующим образом:

- закрывают дверь, окна и люк кузова-фургона;

- закрепляют к входу и выходу локальной системы терморегулирования воздуха по термометру;

- устанавливают на пульте управления тумблер переключения режимов работы системы в положение ОХЛАЖДЕНИЕ, на рабочие места расчета поступает охлажденный воздух;

- в течение 15-20 мин снимают показания термометров;

- ТП считают выдержавшим контроль, если обеспечивается перепад температуры на входе и выходе системы не менее 6°С.

Проверка работоспособности измерителя мощности дозы проводится следующим образом:

- после включения прибора нажимают на время не менее 10 с кнопку ПРОВЕРКА;

- ТП считают выдержавшим контроль, если измеритель мощности дозы работоспособен (при нажатии кнопки ПРОВЕРКА показания цифрового табло находятся в пределах 4-22 Р/ч).

Проверка возможности реализации автоматической прокладки маршрута по заданным точкам с отображением на цифровой карте местности маршрута движения и звуковых оповещений о возникновении каких-либо событий, возникающих в аппаратуре ТП, проводится следующим образом:

- включить систему электроснабжения ТП;

- курсором и нажатием левой кнопки манипулятора выбирают пункт меню «ЦКМ»;

- при выборе пункта меню «ЦКМ» выводится список задач;

- активировать задачу «Работа с картой», устанавливается ЦКМ;

- над начальной точкой испытательной трассы установить топопривязчик с допустимым отклонением ±1 м относительно места крепления автономной аппаратуры топопривязки и навигации. Ввести координаты X_H, Y_H в компьютер программно-аппаратного комплекса. Визуально проконтролировать перемещение курсора на ЦКМ, в нижней строке окна проконтролировать индикацию координат данного места и убедиться в работоспособности ТП;

- для прокладки маршрута вводят количество точек, необходимое для прокладки маршрута;

- контролируют наличие индикации на ЦКМ проложенного маршрута;

- подают команду на движение топопривязчика через нанесенные контрольные точки, нанесенные на ЦКМ;

- ТП считают выдержавшим проверку, если после задания маршрута движения топопривязчика происходит его отображение на ЦКМ и при движении по маршруту выдаются голосовые оповещения о готовности топопривязчика к движению, сообщения о местонахождении топопривязчика на маршруте.

Проверка по определению точности формирования дифференциальных поправок местоположения топопривязчика при работе в режиме базовой контрольно-корректирующей станции проводится следующим образом:

- установить топопривязчик на контрольной точке (КТ) с известными координатами X_H, Y_H и высотой H_H испытательной трассы с допустимым отклонением центра расположения антенн аппаратуры спутниковой навигации ±1 м;

- включить аппаратуру спутниковой навигации и определить координаты и высоту топопривязчика по данным аппаратуры спутниковой навигации (АСН) X_ACH, Y_ACH, H_ACH;

- вычислить ошибки НАП КНС по формулам:

δX_ACH=X_ACH-X_KT, δY_ACH=Y_ACH-Y_KT, δH_ACH=H_ACH-H_KT;

- вычислить ошибки местоположения топопривязчика ( , , ) с учетом поправок базовой контрольно-корректирующей станции (БККС) (δX_ACH, δY_ACH, δH_ACH):

,

,

;

- определить дифференциальные поправки местоположения топопривязчика: δXg, δYg, δHg;

- топопривязчик считают выдержавшим проверку, если БККС формирует дифференциальные поправки местоположения в соответствии с эксплуатационной документацией, а их использование снижает ошибки местоположения топопривязчика, т.е. выполняются условия: , , .

Проверка точности и времени ориентирования ТП с помощью теодолита и артиллерийской буссоли проводится следующим образом:

- установить ТП на удалении 15-20 м от КТ, с которой на видимый ориентир (труба, столб, торец строения и т.п.) известен азимут (Aop) или дирекционный угол (α_op);

- последовательно подать команду на проведение подготовительных работ по расстановке:

- теодолита над КТ с допустимым отклонением ±1/3000 дальности до ориентира;

- буссоли ПАБ-2М в произвольном месте с удалением 15-20 м от ТП;

- одновременно с началом работ с помощью секундомера засечь время (t_ПОД), затрачиваемое на вынос, расстановку и горизонтирование оборудования: теодолита, буссоли;

- провести работы по ориентированию ТП с помощью теодолита и зафиксировать время (t_T) их проведения в следующем порядке:

- навестись монокуляром теодолита на ориентир;

- снять отсчет с горизонтального лимба;

- навестись монокуляром теодолита на визир ТП и рассчитать азимут (дирекционный угол) на визир Aop (α_op), изменив его на 180°(30-00);

- навести монокуляр визира топопривязчика на теодолит и снять отсчет β_ВИЗ;

- вычислить азимут (дирекционный угол) продольной оси топопривязчика:

А_ТП(α_ТП)=Aop(α_op)-β_ВИЗ+180°(30-00), при этом учесть: если А_ТП(α_ТП)≥360°(60-00), то вычесть 360°(60-00), если А_ТП(α_ТП)<0°(00-00), то прибавить 360°(60-00);

- провести работы не менее 6 раз;

- определить среднее время ориентирования ТП по теодолиту:

,

где - время ориентирования в i-й реализации;

n - количество реализаций;

- определить средние квадратические отклонения ориентирования топопривязчика с помощью теодолита по формуле:

, , ,

где - значение угла азимута (дирекционного угла) ориентирования топопривязчика при i-й реализации;

n - количество реализаций;

- вычислить общее время ориентирования ТП по теодолиту по формуле:

;

- оценить соответствие погрешности и среднего времени ориентирования ТП с данными эксплуатационной документации на теодолит и ТП. При положительных результатах ТП считать выдержавшим проверку (в части ориентирования ТП по теодолиту);

- провести работы и зафиксировать время их проведения по ориентированию ТП с помощью буссоли ПАБ-2М в следующем порядке:

- навестись монокуляром буссоли на визир топопривязчика;

- определить в соответствии с эксплуатационной документацией на буссоль азимут (дирекционный угол) на визир и изменить его на 180°(30-00), где j - признак работы с ПАБ-2М;

- навестись визиром топопривязчика на буссоль и снять отсчет β_ВИЗ;

- вычислить азимут (дирекционный угол) продольной оси топопривязчика:

,

при этом учесть: если A_ТП(α_ТП)≥360°(60-00), то вычесть 360°(60-00), если A_ТП(α_ТП)<0°(00-00), то прибавить 360°(60-00);

- провести работы не менее 6 раз;

- определить среднее время ориентирования ТП t_ГК(t_Б) по буссоли:

,

где - время ориентирования в i-й реализации;

n - количество реализаций;

- определить средние квадратические отклонения ориентирования топопривязчика с помощью буссоли по формулам:

, ,

где - значение угла азимута (дирекционного угла) ориентирования ТП при i-й реализации;

n - количество реализаций;

- вычислить общее время ориентирования ТП по буссоли по формуле:

;

- оценить соответствие погрешности и среднего времени ориентирования ТП по эксплуатационной документации на буссоль ПАБ-2М и ТП. При положительных результатах ТП считать выдержавшим проверки (в части ориентирования изделия по буссоли).

Проверка точности определения местоположения ТП по цифровой карте местности проводится следующим образом:

- после ввода начальных координат X_H, Y_H, H_H подать команду на движение ТП до ближайшей КТ, нанесенной на цифровую карту местности. На новой КТ точке остановить топопривязчик с допустимым отклонением ±1 м относительно места крепления автономной аппаратуры топопривязки и навигации;

- установить курсор на отображение контрольной КТ на цифровой карте местности (ЦКМ);

- найти разность координат, отображенных на ЦКМ - X_ЦКМ, Y_ЦКМ, H_ЦКМ и координат контрольной точки X_К, Y_К, H_К:

ΔX=X_ЦКМ-X_К, ΔY=Y_ЦКМ-Y_К, ΔH=H_ЦКМ-H_К;

- сместить курсор на 2-2,5 см относительно исходного положения и вновь провести работы 6 раз;

- вычислить среднюю квадратическую ошибку определения местоположения по ЦКМ:

, , ,

где δx_i, δy_i, δн_i - значения ошибок в i-й реализации;

n - общее число реализаций;

- провести работы на 2-3 различных точках при масштабах ЦКМ, соответствующих масштабам топографических карт: 1:50000; 1:100000; 1:200000;

- ТП считают выдержавшим проверку, если значения σx, σy не превышают величин более ±0,5 мм масштаба карт ЦКМ, а σн не превышает ±5 м.

Таким образом, в предлагаемом изобретении решена задача по достижению технического результата, заключающегося в формировании способа контроля функционирования топопривязчика, обеспечивающего выполнение расширенного комплекса проверок работоспособности, в том числе систем жизнеобеспечения, и точностных характеристик топопривязчика.