Результат интеллектуальной деятельности: Интегрированная система резервных приборов

Изобретение относится к системам измерения и индикации, обеспечивающим пилотирование летательных аппаратов в случае отказа основных пилотажно-навигационных систем.

Известна интегрированная система резервных приборов для самолетов и вертолетов [1], выполненная в виде отдельного блока, содержащая датчики полного и статического давлений, соединенные со входом устройства обработки и преобразования сигналов, выход с вычислителем, модуль пространственной ориентации, магнитный зонд, ЖК экран с органом управления им, устройство управления режимами работы, устройство ввода-вывода, соединенные с вычислителем.

Недостатком данной системы является низкая точность и надежность измерения параметров пространственной ориентации, за счет использования для каждого АЦП своего источника опорного напряжения, каждый из которых вносит дополнительные погрешности.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение надежности и точности измерения параметров пространственной ориентации за счет введения единственного точного внешнего источника опорного напряжения для всех АЦП, которые преобразовывают аналоговые сигналы от блока датчиков, состоящего из трех акселерометров, трех датчиков угловой скорости, трехкомпонентного магнитометра. Тем самым исключается погрешность от разницы опорных напряжений, так как все преобразования проводятся относительно одного опорного напряжения.

Поставленная задача решается за счет того, что в интегрированную систему резервных приборов, выполненную в виде отдельного блока, содержащая датчики полного и статического давления, соединенные через устройство обработки и преобразования сигналов с вычислителем, модуль пространственной ориентации, устройство управления режимами работы, жидкокристаллический индикатор, соединенные с вычислителем, креноскоп, фотодатчик, соединенный с устройством управления режимами работы, устройство компенсации систематической составляющей смещения нуля инерциальных датчиков модуля пространственной ориентации, подключенное своим входом к модулю пространственной ориентации, а выходом - к вычислителю, магнитный зонд, подключенный выходами к АЦП и встроенной системе контроля, которая подключена своими входами к магнитному зонду, к модулю пространственной ориентации, к датчикам полного и статического давления, а выходом - к вычислителю, отличающаяся тем, что в нее, согласно изобретения, дополнительно введен введен источник опорного напряжения, подключенный выходом к АЦП, выход которого подключен к модулю пространственной ориентации, выход которого подключен к вычислителю.

К существенным отличиям предложенного устройства относится введение в него одного точного внешнего источника опорного напряжения для всех АЦП. Тем самым исключается погрешность от разницы опорных напряжений, так как все АЦП будут производить вычисления относительно единственного источника опорного напряжения. Что существенно повышает надежность и точность измерения параметров пространственной ориентации.

На фиг. 1 представлена схема системы, в которую входят датчик (1) полного давления, датчик (2) статического давления, устройство (3) обработки и преобразования сигналов, вычислитель (4), модуль (5) пространственной ориентации, ЖК индикатор (6), магнитный зонд (7), устройство (8) управления режимами работы, креноскоп (9), фотодатчик (10), устройство (11) компенсации систематической составляющей смещения нуля инерциальных датчиков, встроенную систему контроля (12), источник (13) опорного напряжения, АЦП (14).

В предложенной системе содержащей датчики полного (1) и статического (2) давлений, соединенные через устройство (3) обработки и преобразования сигналов с вычислителем, модуль (5) пространственной ориентации, устройство (8) управления режимами работы, жидкокристаллический индикатор (6), соединенные с вычислителем, фото датчик (10), соединенный с устройством (8) управления режимами работы, устройство (11) компенсации систематической составляющей смещения нуля инерциальных датчиков, подключенное своим входом к модулю пространственной ориентации (5), а выходом - к вычислителю (4), магнитный зонд (7), подключенный выходом к АЦП (14), к встроенной системе (12) контроля, к модулю пространственной ориентации (5), к датчикам полного (1) и статического (2) давления, а выходом - к вычислителю (4), отличающаяся тем, что в нее введен единственный точный внешний источник опорного напряжения (13), подключенный выходом к АЦП (14), выход которого подключен к модулю пространственной ориентации (5), подключенный выходом к вычислителю (4). Креноскоп 9 работает автономно.

Интегрированная система резервных приборов работает следующим образом. Во время полета сигналы от встроенных в систему датчиков (1) и (2) полного и статического давлений поступают в устройство обработки (3) и преобразования сигналов, которое обрабатывает эти сигналы, вычисляет полное Р_п и статическое Р_ст давления, а также корректирует сигналы с датчиков (1) и (2) давлений в зависимости от температуры окружающей среды. Скорректированные сигналы давлений (Р_ст, Р_п) и сигнал Т_п из устройства (3) обработки и преобразования сигналов поступают в вычислитель (4). С помощью датчиков угловых скоростей, датчиков линейных ускорений, трехкомпонентного магнитометра выдаются текущие значения ускорения, угловой скорости, величины магнитного поля Земли в виде аналоговых электрических сигналов, которые обрабатываются с помощью АЦП (14) относительно единственного точного внешнего опорного напряжения (13) и преобразуются в цифровой код, поступающих в модуль (5) пространственной ориентации, где производится вычисление основных параметров положения летательного аппарата: угол крена, угол тангажа, гироскопический курс.

Данные о пространственном положении летательного аппарата передаются в вычислитель (4), который на основе полученных сигналов с блока устройства (3) обработки и преобразования сигналов вычисляет по известным зависимостям основные пилотажные параметры: приборную скорость V_пр, истинную скорость V_ист, абсолютную высоту Н_абс, относительную высоту Н_отн, вертикальную скорость V_в, температуру наружного воздуха Т_ст, число М.

Встроенная система (12) контроля предназначена для проведения тест-контроля модуля (5) пространственной ориентации, датчиков (1) и (2) полного и статического давления во время предполетной подготовки и в течение полета.

При контроле модуля (5) пространственной ориентации производится измерение потребляемых токов датчиков угловой скорости с последующим сравнением измеренного значения с ожидаемым значением. Контроль исправности датчиков линейного ускорения производится алгоритмически.

Креноскоп (9) позволяет пилоту контролировать величину скольжения летательного аппарата во время координированного разворота. При правильном координированном развороте скольжение должно отсутствовать.

Фотодатчик (10) расположен на лицевой панели прибора, рядом с ЖК индикатором (6) и выдает информацию о величине внешней освещенности в устройство (8) управления режимами работы, которое через вычислитель (4) осуществляет автоматическую регулировку яркости ЖК индикатора (6). При увеличении внешней освещенности яркость ЖК индикатора (6) также увеличивается, а при снижении освещенности - снижается.

Устройство компенсации (11) систематической составляющей смещения нуля инерциальных датчиков модуля (5) пространственной ориентации позволяет повысить точность вычисления углов ориентации.

Повышается надежность и точность измерения параметров пространственной ориентации за счет введения единственного точного внешнего источника опорного напряжения для всех АЦП. Тем самым исключается погрешность от разницы опорных напряжений, так как все АЦП будут производить вычисления аналоговых сигналов от датчиков угловых скоростей, датчиков линейных ускорений, трехкомпонентного магнитометра относительно одного опорного напряжения.

Интегрированная система резервных приборов выполнена в виде отдельного блока. На передней панели размещен ЖК индикатор (6), на задней панели размещены датчики (1) и (2) полного и статического давлений. В средней части размещены модуль (5) пространственной ориентации, источник электропитания и вычислитель (4).

Источники информации

1. Патент РФ №2386927, МПК G01C 21/00 2009 г. (прототип)