Комбинированный навигационный комплекс

Комбинированный навигационный комплекс относится к навигационным системам и может быть использован для навигации наземных, воздушных и надводных роботов в практически любых условиях окружающей среды. Примерами таких роботов могут быть автоматические сельскохозяйственные роботы, автоматические самосвалы и бульдозеры для строительства и карьерной техники, автоматические военные роботы, автоматические транспортные роботы для промышленных задач. Технический результат - повышение надежности и точности работы навигационного комплекса. Сущность полезной модели состоит в том, что в ней помимо инерциально-спутниковой навигационной системы используются средства трехмерной реконструкции окружающей среды на основе технического зрения, что позволяет длительно и прецизионно работать в местах, где отсутствует спутниковый сигнал, например в закрытых помещениях. Так же строится трехмерная карта среды, используемая для формирования маршрута движения робота к заданной точке с учетом препятствий.

Полезная модель относится к области навигации робототехнических объектов и предназначена для определения координат движущегося объекта, а так же для формирования маршрута движения до заданной точки в пространстве с учетом препятствий встречающихся на пути движения объекта навигации.

Известно устройство для определения координат объекта, содержащее картографические указатели истинного курса, картографические указатели заданного курса с механизмом протяжки и блок корреляционно-экстремальной обработки информации, входы которого оптически связаны с картографическими указателями, а выход - электрически с потребителями информации о координатах объекта. (Патент на изобретение РФ 532283)

Недостатком данного устройства является возможность работы в основном на летательных аппаратах, в ограниченных условиях окружающего пространства, из-за жестких ограничений на изменение ракурса наблюдения местности, связанных с двумерной структурой карты местности.

Известна инерциально-спутниковая навигационная система (ИСНС), содержащая горизонтальные каналы ИНС с контуром Шулера, приемник спутниковой навигационной системы, блок вычисления навигационных параметров, в которых осуществлено комплексирование навигационных данных от инерциальной навигационной системы и от спутниковой навигационной системы с целью формирования координат местоположения носителя ИСНС (патент на изобретение РФ 2148796).

Недостатком этой ИСНС является невозможность длительной работы в ограниченных условиях окружающего пространства при наличие препятствий для прохождения сигнала от спутника (мост, тоннель и т.д.) и не высокая точность определения координат для решения задач движения робототехнических объектов (например для робота комбайна при сборе урожая).

Известен пилотажно-навигационный комплекс, принятый за прототип, содержащий приемную часть спутниковой навигационной системы, бесплатформенную инерциальную систему, вычислитель параметров корреляционно-экстремальной навигационной системы (КЭНС), а так же блок вычисления координат.(Полезная модель РФ 7755)

Недостатком данного навигационного комплекса так же является возможность работы в основном на летательных аппаратах, в ограниченных условиях окружающего пространства: на открытых пространствах и при малых изменениях ракурса наблюдения местности.

Ожидаемый технический результат - создание робототехнического универсального интегрированного комплекса автономной навигации (РУНИК) с работоспособностью в практически любых условиях среды, основанной на реконструкции трехмерной структуры окружающего пространства, а так же обеспечение формирования маршрута движения объекта навигации РУНИК (с учетом препятствий), на основе построения трехмерной карты окружающей среды.

Ожидаемый технический результат достигается тем что, в навигационный комплекс, содержащий бесплатформенную инерциальную навигационную систему (БИНС), аппаратуру спутниковой навигации (АСН), блок вычисления координат, введены: блок видеокамер, выход которого последовательно соединен с первым входом блока построения 3-х мерной карты и входом блока НЛК, первый выход которого соединен со вторым входом блока построения 3-х мерной карты, выход которого соединен с первым входом блока вычисления маршрута, выход которого соединен с первым входом интерфейсного блока, второй выход блока НЛК соединен с первым входом блока вычисления координат, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами блоков БИНС и АСН, а первый, второй выходы - соединены соответственно со вторым входом блока вычисления маршрута и первым входом интерфейсного блока.

На рисунке 1 представлена блок-схема комбинированного навигационного комплекса - РУНИК.

Комбинированный навигационный комплекс содержит: блок видеокамер 1, блок построения 3-х мерной карты 2, блок НЛК 3, блок вычисления маршрута 4, блок БИНС 5, блок вычисления координат 6, интерфейсный блок 7, блок АСН 8.

Блок вычисления координат реализует алгоритмы непрерывной локализации и картирования (НЛК), построения трехмерной карты окружающей среды (ТКОС) и карты проходимости среды (КПС), формирует маршрут движения носителя и комплексирует данные от бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), аппаратуры спутниковой навигации (АСН) и НЛК. Блок видеокамер осуществляет съемку окружающей среды в цифровом виде. БИНС, АСН, блок видеокамер и блок вычисления координат объединены в единую внутреннюю информационную магистраль, а также посредством шины питания с блоком питания. РУНИК с объектом навигации связан с помощью интерфейса передачи навигационной информации.

Блок построения 3-х мерной карты реализуется за счет использования данных блока НЛК, а так же за счет использования алгоритмов трехмерной реконструкции, позволяющих строить подробную ТКОС. Далее построенная ТКОС используется блоком вычисления маршрута для формирования КПС с учетом возможных параметров движения объекта навигации РУНИК. КПС используется для формирования маршрута движения объекта навигации РУНИК к заданной точке на основе алгоритмов динамического программирования.

Навигационный комплекс, содержащий бесплатформенную инерциальную навигационную систему (БИНС), аппаратуру спутниковой навигации (АСН), блок вычисления координат, отличающийся тем, что в его состав введены: блок видеокамер, выход которого последовательно соединен с первым входом блока построения 3-х мерной карты и входом блока непрерывной локализации и картирования (НЛК), первый выход которого соединен со вторым входом блока построения 3-х мерной карты, выход которого соединен с первым входом блока вычисления маршрута, выход которого соединен с первым входом интерфейсного блока, второй выход блока НЛК соединен с первым входом блока вычисления координат, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами блоков БИНС и АСН, а первый, второй выходы соединены соответственно со вторым входом блока вычисления маршрута и первым входом интерфейсного блока.