Аппаратура наземной навигации

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 т_с 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 = a_CTj (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¡-a_CTj, 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-a_CTj, 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 Aa_CTj 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 LAa_CTj, 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¡-LAa_CTj, 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.