Измеритель координат для подвижных объектов
Предлагаемое устройство относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения местоположения подвижных объектов. Измеритель координат содержит два радиоприемника, датчик пути, магнитный компас, гирокомпас, три вычислителя координат, вычислитель средневзвешенных координат, блок управления и индикатор. Для повышения надежности определения координат в измеритель дополнительно введены последовательно соединенные пульт управления, четвертый вычислитель координат и ключ, выход которого подключен к пятому входу вычислителя средневзвешенных координат, последовательно соединенные бусеоль и блок ввода данных, выход которого подключен ко второму входу четвертого вычислителя координат, при этом второй вход ключа является входом устройства. Более высокая надежность определения координат подвижного объекта предлагаемым устройством, в сравнении с прототипом, обеспечивается, в случае отсутствия опорных сигналов от наземной и спутниковой систем, автономным каналом, использующим в качестве точки отсчета координаты подвижного объекта, определенные в ручном режиме работы с помощью буссоли и других вновь введенных блоков.
Предлагаемое устройство относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения местоположения подвижных объектов (ПО).
Известно "Устройство измерения координат для подвижных объектов" по свидетельству на полезную модель РФ №8115 от 1998 г., в котором определение местоположения объектов основано на измерении координат с помощью датчиков. Однако данное устройство обладает низкой точностью измерения навигационных параметров.
Известны также "Способ определения местоположения подвижных объектов и устройство для его реализации" по патенту на изобретение РФ №2202102 от 2003 г., в которых для повышения точности измерений в калибровочном цикле определяются корректирующие коэффициенты, а затем в рабочем цикле производится коррекция местоположения объекта. Недостатком этого способа и устройства является его сложность.
Наиболее близким по технической сути к предлагаемому устройству является "Измеритель координат для подвижных объектов" по патенту на полезную модель РФ №36738 (опубликованному 20.03.2004 г. в Бюл.№8) и принятому на прототип.
Функциональная схема устройства-прототипа представлена на фиг.1, где приняты следующие обозначения:
1, 2 - радиоприемники;
3 - датчик пути;
4 - магнитный компас;
5 - гирокомпас;
6, 7, 8 - вычислители координат;
9 - вычислитель средневзвешенных координат (СВК);
10 - блок управления;
11 - индикатор,
Устройство-прототип содержит: последовательно соединенные радиоприемник I, вычислитель координат 6, вычислитель СВК9 и индикатор II, последовательно включенные радиоприемник 2 и вычислитель координат 7, выход которого соединен со вторым входом вычислителя СВК9, последовательно соединенные датчик пути 3 и вычислитель координат 8, выход которого подключен к третьему входу вычислителя СВК9, магнитный компас 4 и гирокомпас 5, выходы которых соединены соответственно со вторым и третьим входами вычислителя координат 8, блок управления 10, выход которого подключен к четвертому входу вычислителя СВK9, второй выход вычислителя СВК9 соединен с четвертым входом вычислителя координат 8.
Устройство-прототип работает следующим образом, В начальный момент радиоприемники 1, 2 осуществляют с помощью антенн прием радиосигналов от опорных станций наземной системы дальней навигации (типа "Лоран-С") и системы спутниковой навигации (типа "Глонас") соответственно. После обработки, принятые сигналы с выходов приемников 1, 2 подаются в цифровом виде на соответствующие вычислители координат 6, 7, представляющие собой микропроцессоры, где производится по ним вычисление географических координат ПО. Полученные значения координат в форме цифрового сигнала подаются затем с вычислителей 6, 7 на вычислитель СВК9, представляющий собой
микропроцесоор, где по двум независимым источникам координат определяется с помощью управляющих сигналов, поступающих с блока управления 10, средневзвешенное значение географических координат. Затем это значение географических координат ПО вводится с вычислителя СВК9 в вычислитель 8, для использования их в качестве точки отсчета при определении вычислителем 8 координат ПО по данным от датчика пути 3 (акселерометра), магнитного компаса 4 и гирокомпаса 5 (датчиков курса), представляющих собой автономную систему определения координат. С этого момента датчик пути 3, магнитный компас 4 и гирокомпас 5 начинают отслеживать путь и курс ПО относительно начальной установки координат (точки отсчета) вычислителя 8, при этом сам вычислитель координат 8 рассчитывает вначале полярные координаты ПО, а потом пересчитывает их в географические.
Затем эти координаты с вычислителя 8 поступают на вычислитель СВК9, где совместно с географическими координатами с вычислителей 6, 7 они используются для определения средневзвешенных географических координат ПО по трем независимым источникам координат (от наземной, спутниковой и автономной систем).
Полученные таким образом в вычислителе СВК9 географические координаты ПО поступают далее на индикатор II для визуального отображения.
Однако устройство-прототип обладает недостатком - низкой надежностью определения координат ПО.
G целью повышения надежности определения координат ПО в устройство, содержащее два радиоприемника, датчик пути, магнитный компас, гирокомпас, три вычислителя координат,
вычислитель средневзвешенных координат, блок управления и индикатор дополнительно введены пульт управления, буссоль, четвертый вычислитель координат, блок ввода данных и ключ, при этом выход пульта управления подключен к первому входу четвертого вычислителя координат, выход которого соединен с первым входом ключа, выход буссоли подключен ко входу блока ввода данных, выход которого соединен со вторым входом четвертого вычислителя координат, выход ключа соединен с пятым входом вычислителя средневзвешенных координат, второй вход ключа является входом устройства.
Функциональная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, для которой приняты следующие обозначения:
1, 2 - радиоприемники;
3 - датчик пути;
4 - магнитный компас;
5 - гирокомпас;
6 - пульт управления;
7 - буссоль;
8, 9, 10, 11 - вычислители координат;
12 - блок ввода данных;
13 - ключ;
14 - вычислитель средневзвешенных координат (CBK);
15 - блок управления;
16 - индикатор.
Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные радиоприемник 1, вычислитель координат 8, вычислитель CBK14 и индикатор 16, последовательно включенные радиоприемник 2 и вычислитель координат 9, выход которого соединен со
вторым входом вычислителя CBK14, последовательно соединенные датчик пути 3 и вычислитель координат 10, выход которого подключен к третьему входу вычислителя CBK14, магнитный компас 4 и гирокомпас 5 выходы которых соединены соответственно со вторым и третьим входами вычислителя координат 10, блок управления 15, выход которого подключен к четвертому входу вычислителя CBK14, второй выход вычислителя CBK14 соединен с четвертым входом вычислителя координат 10, последовательно включенные пульт управления 6, вычислитель координат II и ключ 13, выход которого соединен с пятым входом вычислителя CBK14, последовательно включенные буссоль 7 и блок ввода данных 12, выход которого соединен со вторым входом вычислителя координат 11, второй вход ключа 13 является входом устройства.
Предлагаемое устройство работает в автоматическом и ручном режимах.
В автоматическом режиме работа предлагаемого устройства происходит следующим образом. На управляющий вход ключа 13 поступает сигнал логической "I" и размыкает его, таким образом блок II является отключенным от блока 14. В начальный момент радиоприемники 1, 2 осуществляют с помощью антенн прием радиосигналов от опорных станций наземной системы дальней навигации (типа "Лоран-С") и системы спутниковой навигации (типа "Глонас") соответственно. После обработки, принятые сигналы с выходов приемников 1, 2 подаются в цифровом виде на соответствующие вычислители координат 8, 9, представляющие собой микропроцессоры, где производится по ним вычисление географических координат ПО. Полученные значения координат
в форме цифрового сигнала подаются затем с вычислителей 8, 9 на вычислитель CBK14, представляющий собой микропроцессор, где по двум независимым источникам координат определяется с помощью управляющих сигналов, поступающих с блока 15, средневзвешенное значение географических координат. Затем это значение географических координат ПО вводится с вычислителя CBK14 в вычислитель 10 для использования их в качестве точки отсчета при определении вычислителем 10 координат ПО по данным от датчика пути 3 (акселерометра), магнитного компаса 4 и гирокомпаса 5 (датчиков курса), представляющих собой автономную систему определения координат. С этого момента датчик пути 3, магнитный компас 4 и гирокомпас 5 начинают отслеживать путь и курс ПО относительно начальной установки координат (точки отсчета) вычислителя 10, при этом сам вычислитель координат 10 рассчитывает вначале полярные координаты ПО, а потом пересчитывает их в географические.
Затем эти координаты с вычислителя 10 поступают на вычислитель CBK14, где совместно с географическими координатами с вычислителей 8, 9 они используются для определения средневзвешенных географических координат ПО по трем независимым источникам координат (от наземной, спутниковой и автономной систем).
Полученные таким образом в вычислителе CBK14 географические координаты ПО поступают далее на индикатор 16 для визуального отображения.
В ручном режиме работа предлагаемого устройства происходит следующим образом. Сигналы с радиоприемников 1, 2 отсутствуют. На управляющий вход ключа 13 поступает уровень
логического "0" и замыкает его, таким образом блок II является подключенным к блоку 14. Оператор набирает на пульте управления 6 координаты трех известных заранее неподвижных объектов (например, высоких дымовых труб, одиночных зданий, деревьев и т.п.), расположенных неподалеку от ПО, и вводит их в вычислитель координат II, представляющий собой микропроцессор. Эти координаты неподвижных объектов используют затем для формирования точки отсчета при вычислении координат ПО, Далее оператор наводит поочередно буесоль 7 на каждый из этих трех неподвижных объектов и определяет относительно них азимуты ПО, которые вводятся затем с помощью блока 12 в цифровом виде в вычислитель координат II, Вычислитель координат II рассчитывает по ним с помощью координат неподвижных объектов полярные координаты ПО, которые пересчитываются затем в географические. Эти координаты ПО поступают затем с вычислителя II через ключ 13, вычислитель CBK14 на вычислитель координат 10 для использования их в качестве точки отсчета при определении вычислителем 10 координат ПО по данным от датчика пути 3 (акселерометра), магнитного компаса 4 и гирокомпаса 5 (датчиков курса), представляющих собой автономную систему определения координат. С этого момента датчик пути 3, магнитный компас 4 и гирокомпас 5 начинают отслеживать путь и курс ПО относительно начальной установки координат (точки отсчета) вычислителя 10, при этом сам вычислитель 10 рассчитывает вначале полярные координаты ПО, а потом пересчитывает их в географические. Затем эти координаты ПО с вычислителя 10 поступают через блок 14 на индикатор 16 для визуального отображения.
Предлагаемое устройство реализуется на базе блоков и микросхем, известных из технической литература.
Техническая эффективность предлагаемого устройства, в сравнении с прототипом, заключается в том, что оно обладает более высокой надежностью определения координат. Это объясняется следующим.
В устройстве-прототипе в случае отсутствия опорных сигналов от наземных и спутниковых систем (например, по причине их неисправности, регламентных работ и т.п.) определить координаты ПО невозможно, т.к. нет точки отсчета для работы автономного канала.
В предлагаемом устройстве, в случае отсутствия опорных сигналов от наземной и спутниковой систем, координаты ПО можно определить автономным каналом, используя в качестве точки отсчета координаты ПО, определенные в ручном режиме работы с помощью буссоли 7 и блоков 6, 11, 12, 13.
Измеритель координат для подвижных объектов, содержащий последовательно соединенные первый радиоприемник, первый вычислитель координат, вычислитель средневзвешенных координат и индикатор, последовательно включенные второй радиоприемник и второй вычислитель координат, выход которого соединен со вторым входом вычислителя средневзвешенных координат, последовательно включенные датчик пути и третий вычислитель координат, выход которого соединен с третьим входом вычислителя средневзвешенных координат, магнитный компас и гирокомпас, выходы которых подключены соответственно ко второму и третьему входам третьего вычислителя координат, блок управления, выход которого соединен с четвертым входом вычислителя средневзвешенных координат, при этом второй выход вычислителя средневзвешенных координат подключен к четвертому входу третьего вычислителя координат, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные пульт управления, четвертый вычислитель координат и ключ, выход которого подключен к пятому входу вычислителя средневзвешенных координат, последовательно соединенные буссоль и блок ввода данных, выход которого подключен ко второму входу четвертого вычислителя координат, при этом второй вход ключа является входом устройства.
