×
21.06.2020
220.018.2974

Способ исключения аномальных результатов измерений скорости в автономной системе навигации наземного транспортного средства

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Способ исключения аномальных результатов измерений скорости в автономной системе навигации наземного транспортного средства относится к области наземной навигации и может быть использован в автономных системах наземной навигации, в которых требуется определение с высокой точностью скорости движения и пройденного расстояния между начальной и следующей точками маршрута. Предлагается способ исключения аномальных результатов измерений скорости в автономной системе навигации наземного транспортного средства, заключающийся в том, что осуществляют непрерывное измерение скорости движения объекта механическим датчиком скорости и периодические измерения с высокой точностью оптоэлектронным датчиком скорости, загружают в память бортовой ЭВМ таблицу с коэффициентами, согласно изобретению производят проверку полученных значений измеренных скоростей на наличие «промахов», исключают из измерительной выборки аномальные результаты, производят вычисление средней скорости наземного транспортного средства, используемое для калибровки механического датчика скорости, анализируют упомянутые «промахи» для выявления дефектов в работе датчиков скорости, загружают в память бортовой ЭВМ программное обеспечение для организации диагностирования работоспособности измерительных узлов датчиков скорости и проводят диагностирование измерительных узлов датчиков скорости. Технический результат – повышение точности определения скорости движения наземного транспортного средства и достоверности результатов измерений скорости движения и пройденного расстояния наземным транспортным средством.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области наземной навигации и может быть использовано в автономных системах наземной навигации, в которых требуется определение с высокой точностью скорости движения и пройденного расстояния наземным транспортным средством (НТС). Для этого используется несколько измерителей параметров навигации, работающих параллельно.

Комплексные навигационные систем (КНС) вследствие имеющейся в них избыточной информации, наличия соответствующих корректирующих цепей и автоматической обработки навигационной информации позволяют получить более точные результаты измерений параметров навигации, чем любой отдельный измеритель.

В качестве дополнительных измерителей могут использоваться измерители, основанные на различных физических принципах определения параметров движения НТС.

Известно множество реализаций КНС на наземных транспортных средствах, в которых для определения скорости и пройденного пути используются измерители, основанные на различных физических принципах: механический датчик пути/скорости (МДП/МДС), доплеровский датчик скорости (ДДС), измерители линейных ускорений (акселерометры), корреляционно-экстремальные измерители скорости и др. [1, 2].

Необходимо отметить, что в большинстве случаев конструктивно существующие в настоящее время МДП и МДС весьма близки, разница между ними состоит лишь в принятом алгоритме обработки и выходных сигналов. Так количество импульсов на выходе МДП пропорционально пройденному НТС расстоянию, а количество импульсов на выходе МДП в единицу - пропорционально скорости НТС.

Известен также оптоэлектронный датчик скорости (ОЭДС). Принцип его работы основан на измерении времени задержки τ появления электрических сигналов (импульсов) на выходах первого и второго каналов ОЭДС, на входы которых (оптоэлектронные матрицы) поступают отраженные от дорожного покрытия, освещаемого микропрожекторами ОЭДС, световые потоки Ф(τ) и Ф(t+τ).

Оптоэлектронные матрицы установлены на НТС и разнесены на его шасси на строго определенное расстояние друг относительно друга в продольном направлении по ходу движения НТС. Тогда скорость V движения НТС может быть определена в соответствии с формулой:

Основное отличие принципа действия ОЭДС от других близких по принципам измерения скорости датчиков, например, от корреляционно-экстремальных измерителей скорости (ИС) заключается в том, что оценивается не вся совокупность сигналов на выходах обоих каналов ОЭДС, а лишь отдельные, характерные импульсы, имеющие достаточно большие амплитуды отраженных сигналов.

Наиболее близкой по технической сущности является навигационная система (НС) для определения скорости, в которой используется основной измеритель, работающий непрерывно во время движения НТС, и дополнительный работающий периодически. В качестве основного используется МДС, который является достаточно надежным и простым измерителем при относительно невысокой точности измерений. Он, кроме этого вырабатывает прогнозируемые значения отрезков интервалов времени, в течение которых должны производиться необходимые измерения скорости движения вторым более точным измерителем. В качестве дополнительного измерителя используется оптоэлектронный измеритель, позволяющий производить подкалибровку МДС (RU №243184, 2011).

На основании определения времени задержки между импульсами, отраженными от одной и той же неоднородности дорожного покрытия и принимаемыми первым и вторым каналов ОЭДС, определяется скорость движения НТС [3].

В указанной НС выполняются следующие действия.

1. МДС осуществляет непрерывное измерение скорости движения НТС с относительно невысокой точностью и вырабатывает прогнозируемые значения отрезков интервалов времени, в которых должны производиться необходимые измерения скорости движения вторым более точным измерителем.

2. ОЭДС периодически в прогнозируемые отрезки времени выполняет с более высокой точностью измерения скорости движения НТС.

3. На основании точных измерений ОЭДС в ЭВМ вырабатываются поправочные коэффициенты.

4. Поправочные коэффициенты хранятся в памяти ЭВМ и используются для последующей подкалибровки результатов измерений МДС.

Основным недостатком рассмотренного способа определения скорости наземного транспортного средства является нестабильность измерений, полученных от ОЭДС, зависящих от неблагоприятных условий эксплуатации, как наличие на дорожном покрытии воды, льда, свежего снега и пр. При освещении минипрожекторами ОЭДС дорожного покрытия отраженные сигналы от его неоднородностей могут быть либо слабым, либо вовсе отсутствовать. В этом случае результаты измерений точного ИС блокируются, чтобы исключить ошибочную коррекцию МДС.

Во время движения НТС измерения параметров навигации, производимые точным оптоэлектронным измерителем, могут искажаться либо вовсе отсутствовать при воздействии внешних неблагоприятных дорожных условий. Освещаемые минипрожекторами ОЭДС неоднородности дорожного покрытия во время движения НТС отражают падающий на них свет неодинаково. Чувствительные элементы ОЭДС воспринимают отдельные характерные отраженные от дорожного покрытия импульсы, выделяемые в прогнозируемые интервалы времени.

В случае неработоспособности состояния ОЭДС или неблагоприятных для него дорожных условиях (вода, солнечные блики и др.) измерение им не производится, он выключается на некоторый период движения НТС. Через определенное время ОЭДС вновь включается для проведения очередных измерений.

Поэтому при благоприятных для ОЭДС условиях измерений необходимо точно определять среднее значение скорости Vcp, по которому осуществляется коррекция МДС.

Целью настоящего изобретения является уменьшение вероятности проведения ошибочной коррекции МДС и повышение точности определения скорости движения и достоверности результатов измерений скорости движения и пройденного расстояния НТС, а также осуществление регистрации аномальных измерений («промахов») для выявления дефектов в работе МДС или ОЭДС и удовлетворительного состояния дорожного покрытия. Вводится дополнительная обработка результатов измерений, по итогам которой производится коррекция МДС от ОЭДС, исключение и регистрация «грубых» промахов.

Технический результат достигается исключением аномальных результатов измерений скорости в автономной системе навигации наземного транспортного средства, заключающийся в том, что на основе анализа результатов в серии из n измерений, получаемых с помощью ОЭДС, производят проверку полученных значений навигационных параметров на наличие «промахов», которые должны исключаться из серии измерений при определении средней скорости Vcp, в память бортовой ЭВМ загружают таблицу с коэффициентами, которые используются при определении «промахов» и программное обеспечение для организации диагностирования работоспособности измерительных узлов датчиков скорости, после исключения из серии из n измерений «промахов» производят новое вычисление средней скорости Vcp из оставшихся n-1 измерений, которое используется для подкалибровки МДС, производят регистрацию грубых «промахов» для выявления дефектов в работе МДС или ОЭДС, производят оценку работоспособности ОЭДС и удовлетворительного состояния дорожного покрытия, причем в противном случае ОЭДС выключается на некоторый период движения НТС, отличающийся тем, что результаты измерений дополнительно регистрируют, проводят их селекцию, исключают из измерительной выборки аномальные результаты, уменьшают вероятность ошибочной коррекции механического датчика скорости, организуют диагностирование рабочих узлов измерителей скорости наземного транспортного средства.

Дополнительная обработка информации включает ее контроль с целью выявления и исключения промахов в ОЭДС включает контроль результатов n измерений в сериях N измерений на отсутствие в них результата, резко выделяющегося от остальных значений, который снижает точность среднего измеренного значения скорости ОЭДС и тем самым снижает точность текущей навигационной информации, полученной при движении наземных агрегатов от датчиков скорости и/или ускорений.

После получения серии из n измерений с помощью ОЭДС проводится их проверка не является ли результат, резко отличающегося от остальных в данной серии при его наличии «промахом». Такой результат, обычно называемый «промахом» необходимо проверить действительно ли он резко отличающийся от других результат, является «промахом». Для этого проводится проверка, при которой применяется специальный критерий, не связанный с величиной σ (средним квадратическим отклонением), т.к. при ее использовании с малым числом n измерений связано с большой погрешностью [5]. Такой критерий получается, если рассматривать распределение следующей случайной величины:

где - средняя квадратическая погрешность одного измерения, - дисперсия выборки, V(n) - наибольшее значение измерения в серии из n измерений, V(1) - индекс в скобках соответствует расположению измерений в порядке возрастания величины n.

Распределение данной случайно величины имеет вид:

где Г-гамма распределение случайной величины (1).

Изобретение работает следующим образом, в памяти бортовой ЭВМ хранятся специальные таблицы, в которых приведены значения коэффициентов используемых при оценке отклонений измеряемых величин от допустимых значений, с помощью которых возможно определение и исключение из серии измерений «промахов». В таблицах приведены значения Vmax - максимально возможные значения V(n), возникающие вследствие статистического разброса, соответствующие заданной надежности α.

Если резко выделяющееся значение измерения v(n), полученное в серии из n измерений, соответствует соотношению V(n)>Vmax при заданном значении надежности α, то это означает, данное значение V(n) можно рассматривать как аномальный результат. Это измерение следует исключить из серии из n измерений и определить новые значения ускорения и погрешности скорости ΔV для серии из оставшихся n-1 измерений.

Также в памяти бортовой ЭВМ хранится специализированное программное обеспечение, которое позволяет производить сбор и хранение информации об аномальных («грубых») результатах измерений, проводить селекцию и регистрацию «грубых» результатов измерений, на основе которых проводится диагностирование, в том числе, возникающих дефектов в рабочих узлах МДС или ОЭДС [6].

Исключение «промахов» в серии из n измерений позволяет повысить точность определения среднеарифметического значения скорости Vcp, относительного которого производится подкалибровка МДС, а также организовать диагностирование работоспособности датчиков скорости, обеспечивающих заданные характеристики по точности определения текущей навигационной информации и надежности функционирования основных элементов и узлов.

Таким образом, в предлагаемом новом способе помимо перечисленных в ближайшем аналоге, используются следующие дополнительные действия.

1. На основе анализа результатов в серии из n измерений, получаемых с помощью ОЭДС, производится проверка полученных значений навигационных параметров на наличие «промахов», которые должны исключаться из серии измерений при определении средней скорости Vcp.

2. В память бортовой ЭВМ загружается специальная таблица с коэффициентами, которые используются при определении «промахов» и специализированное программное обеспечение для организации диагностирования работоспособности измерительных узлов датчиков скорости.

3. После исключения из серии из n измерений «промахов» производится новое вычисление средней скорости Vcp из оставшихся n-1 измерений, которое используется для подкалибровки МДС.

4. Производится регистрация грубых «промахов» для выявления дефектов в работе МДС или ОЭДС.

5. Производится оценка работоспособности ОЭДС и удовлетворительного состояния дорожного покрытия. В противном случае ОЭДС выключается на некоторый период движения НТС.

Сравнительный анализ существенных признаков существующих способов определения параметров навигации наземных транспортных средств и настоящего способа показывает, что предложенный способ, основанный на использовании дополнительных операций, связанных с контролем и обработкой результатов измерений, получаемых от ОЭДС, и выявлением дефектов при функционировании измерительных элементов, отличается тем, что за счет указанной обработки полученной информации уменьшается вероятность неточной подкалибровки МДС, обеспечивается более точное определение текущих навигационных параметров движения НТС, организуется диагностирование работоспособности измерительных узлов датчиков скорости.

Таким образом, предложенный способ имеет новизну. Авторам не известна совокупность существенных признаков, применяемых для решения данной технической задачи, что соответствует критерию «изобретательский уровень».

Литература.

1. Солодов В.И. Системы наземной навигации. М.: ВА РВСН имени Петра Великого, 1998. - 128 с.

2. Белоглазов И.Н., Тарасенко В.П. Корреляционно-экстремальные системы. М: Сов. Радио, 1974. - 392 с.

3. Кутузов С.В., Макаров В.А., Кулешов В.В. Патент 2431847 С1 РФ, МПК G01P 3/50 (2001.01) «Способ определения скорости движения наземного транспортного средства». 2010101941/20. Заяв. 22.01.10. Опубл. 20.10.11. Бюл. №29.

4. Епифанов В.В., Мужичек С.М. Патент 2300080 С1 РФ, МПК G01C 22/00 (2006.01) «Способ измерения расстояния, пройденного автомобилем и устройство для его осуществления». 2005139221/28, 15.12.2005.

5. Кулешов В.В. Сборка, регулировка и обработка результатов испытаний гироскопических приборов. М: ВА РВСН имени Петра Великого, 2009. - 168 с.

6. Клюев В.В., Пархоменко П.П. Надежность и эффективность в технике. Техническая диагностика. Т.9. М.: Машиностроение, 1987. - 351 с.

Способ исключения аномальных результатов измерений скорости в автономной системе навигации наземного транспортного средства, заключающийся в том, что осуществляют непрерывное измерение скорости движения объекта механическим датчиком скорости и периодические измерения с высокой точностью оптоэлектронным датчиком скорости, загружают в память бортовой ЭВМ таблицу с коэффициентами, отличающийся тем, что производят проверку полученных значений измеренных скоростей на наличие «промахов», исключают из измерительной выборки аномальные результаты, производят вычисление средней скорости наземного транспортного средства, используемое для калибровки механического датчика скорости, анализируют упомянутые «промахи» для выявления дефектов в работе датчиков скорости, загружают в память бортовой ЭВМ программное обеспечение для организации диагностирования работоспособности измерительных узлов датчиков скорости и проводят диагностирование измерительных узлов датчиков скорости.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 97.
25.08.2017
№217.015.9dbe

Многоканальный приемник с кодовым разделением каналов для приема квадратурно-модулированных сигналов повышенной структурной скрытности

Изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в системах беспроводного доступа, сухопутной подвижной и спутниковой связи, призванных функционировать в условиях радиоэлектронной борьбы. Технический результат - обеспечение надежного приема сигналов с высокой структурной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610836
Дата охранного документа: 16.02.2017
25.08.2017
№217.015.abe6

Установка бесперебойного питания объекта

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение выравнивания напряжений. Установка содержит первый канал электроснабжения, образованный клеммами сети (1), линиями электропередачи, автоматом включения резерва и клеммами для подключения нагрузки, и второй канал...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612196
Дата охранного документа: 03.03.2017
25.08.2017
№217.015.ade6

Способ моделирования целевых программ создания технических систем

Изобретение относится к области моделирования процессов создания технических систем. Согласно способу моделирования целевых программ создания технической системы осуществляют моделирование формирования базы данных объектов групп «Цели», «Исполнители», «Задачи», «Техническая система», «Ресурсы»,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612462
Дата охранного документа: 09.03.2017
25.08.2017
№217.015.ae04

Устройство симметрирования напряжения в трёхпроводной сети

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении точности симметрирования напряжения при обрыве фазы. Устройство содержит клеммы сети, трехфазное реле контроля напряжения сети с размыкающими контактами, три реле контроля напряжения, каждое из которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612395
Дата охранного документа: 09.03.2017
25.08.2017
№217.015.bc9c

Источник синусоидального напряжения

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источника синусоидального напряжения в системах электроснабжения автономных объектов. Источник содержит функционально включенные аккумуляторную батарею, шины постоянного тока, инвертор, трехфазный фильтр,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616189
Дата охранного документа: 13.04.2017
25.08.2017
№217.015.c2f5

Способ нанесения антикоррозионного покрытия на детонирующий удлиненный заряд

Изобретение относится к бортовой и наземной пироавтоматике изделий ракетно-космической, авиационной, военно-морской и специальной техники, в частности к исполнительным устройствам систем разделения - детонирующим удлиненным зарядам, а также к областям защиты металлоконструкций и изделий от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618044
Дата охранного документа: 02.05.2017
25.08.2017
№217.015.c4c6

Генератор нагретых импульсных гранулярных струй

Изобретение относится к технике испытаний горючих материалов на воспламеняемость и, в частности, к определению времени зажигания и скорости горения образцов твердых энергетических материалов с использованием нагретых сыпучих твердых теплоносителей для инициирования зажигания и сопровождения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618267
Дата охранного документа: 03.05.2017
25.08.2017
№217.015.c509

Автономная ветряная электростанция

Изобретение относится к ветросиловым установкам для преобразования ветряной энергии в электрическую энергию. Автономная ветряная электростанция содержит вертикальный вал вращения (2), у которого рабочими органами являются лопасти (3), выполненные в виде части полой сферы или части полого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618152
Дата охранного документа: 02.05.2017
25.08.2017
№217.015.cfe4

Комбинированный датчик обнаружения возгораний

Изобретение относится к области противопожарной защиты и может быть использовано в качестве комбинированного датчика обнаружений возгораний в установках автоматического пожаротушения. Датчик содержит блок питания с трансформатором согласования напряжений блока питания, три датчика обнаружения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620964
Дата охранного документа: 30.05.2017
26.08.2017
№217.015.d764

Способ сокращения потерь скорости и времени при осуществлении маневра заданной конфигурации беспилотным летательным аппаратом планирующего типа

Изобретение относится к способу осуществления маневра заданной конфигурации беспилотного летательного аппарата (БЛА) планирующего типа. Для осуществления маневра исходную краевую задачу наведения разбивают на множество промежуточных краевых задач, при решении которых требуемые значения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623361
Дата охранного документа: 23.06.2017
Показаны записи 1-10 из 10.
27.04.2015
№216.013.46b7

Устройство для определения расстояния, пройденного наземным транспортным средством

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах определения пройденного пути наземных транспортных средств. Технический результат - повышение точности по сравнению с системами, где для измерения пройденного пути используется только механический датчик пути....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549607
Дата охранного документа: 27.04.2015
10.06.2015
№216.013.52f4

Способ определения скорости движения наземного транспортного средства

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах определения скорости движения наземного транспортного средства. Технический результат - повышение точности определения скорости. Для достижения данного результата периодически корректируют механический датчик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552757
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.05.2016
№216.015.4054

Устройство для определения расстояния, пройденного наземным транспортом

Устройство для автономного определения расстояния, пройденного наземным транспортным средством, относится к области наземной навигации и может быть использовано в системах наземной навигации, для которых требуется определение скорости и пройденного наземным транспортным средством расстояния с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002584794
Дата охранного документа: 20.05.2016
26.08.2017
№217.015.dc1b

Способ автономного определения скорости движения наземного транспортного средства

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах автономного определения скорости движения наземного транспортного средства. Технический результат - повышение точности. Для этого при расхождении в показаниях механического и оптоэлектронного датчиков скорости,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624335
Дата охранного документа: 03.07.2017
26.02.2019
№219.016.c827

Способ определения скорости движения наземного транспортного средства

Изобретение относится к области наземной навигации и может быть использовано в автономных системах наземной навигации, в которых требуется определение с высокой точностью скорости движения и пройденного расстояния наземным транспортным средством (НТС). Заявленный способ определения скорости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680654
Дата охранного документа: 25.02.2019
22.01.2020
№220.017.f7df

Устройство измерения скорости наземного транспортного средства

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах определения пройденного пути наземных транспортных средств. Устройство измерения скорости наземного транспортного средства содержит механический датчик скорости (МДС) и вычислительное устройство, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002711539
Дата охранного документа: 17.01.2020
01.04.2020
№220.018.121b

Способ метрологического обслуживания средств измерений в местах их эксплуатации

Изобретение относится к методам и средствам проведения метрологической аттестации проверяемых средств измерений, эталонов одинакового или более высокого порядка. Способ метрологического обслуживания средств измерений в местах их эксплуатации формируется за счет применения измерительной системы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002718147
Дата охранного документа: 30.03.2020
04.06.2020
№220.018.23d4

Способ коррекции бесплатформенной инерциальной навигационной системы беспилотного летательного аппарата малой дальности с использованием интеллектуальной системы геопространственной информации

Изобретение относится к способу позиционирования беспилотного летательного аппарата (БПЛА) в автономном режиме. Для этого непрерывно определяют текущие координаты информационно-измерительными устройствами малоточной бесплатформенной инерциальной навигационной системой (БИНС) БПЛА. Проводят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002722599
Дата охранного документа: 02.06.2020
20.04.2023
№223.018.4c78

Способ актуализации высотно-гравиметрических параметров в локальной области картографической информации

Изобретение относится к области геодезии, и в частности к способам уточнения малоточных моделей рельефа земной поверхности, может быть использовано при создании и актуализации цифровых карт местности с применением в качестве исходного материала топографических планшетов, топографических карт,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002759499
Дата охранного документа: 15.11.2021
16.05.2023
№223.018.61dd

Способ обнаружения и автосопровождения объектов целеуказания оптико-электронной системой беспилотного летательного аппарата

Изобретение относится к цифровой обработки изображений, в частности к обнаружению на изображениях, полученных от оптико-электронных систем беспилотных летательных аппаратов (БЛА), объектов целеуказания и их автосопровождение. Технический результат заключается в повышении информативности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002748763
Дата охранного документа: 31.05.2021
+ добавить свой РИД