Система топопривязки и навигации в составе объекта военной техники

Авторы патента:

Рыбкин Игорь Семенович (RU)

Синицын Денис Игоревич (RU)

Громов Владимир Вячеславович (RU)

Мосалёв Сергей Михайлович (RU)

Хитров Владимир Анатольевич (RU)

Фуфаев Дмитрий Альберович (RU)

Егоров Виктор Юрьевич (RU)

Липсман Давид Лазорович (RU)

G08G1/123 - определение местонахождения транспортных средств, например маршрутных (передача навигационных команд транспортным средствам G08G 1/0968)

B60R9/00 - Вспомогательные устройства, располагаемые снаружи транспортных средств для перевозки грузов, например багажа, спортивных принадлежностей и т.п.

Владельцы патента RU 2562676:

Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" (RU)

Изобретение относится к навигационному оборудованию и может быть использовано для определения навигационно-топогеодезических данных на подвижных объектах военной техники. Система топопривязки и навигации в составе объекта военной техники содержит автономную навигационную аппаратуру, навигационную аппаратуру потребителей спутниковых навигационных систем, механический датчик скорости, систему определения высоты, датчик скорости доплеровский, которые имеют каналы информационного обмена для связи с программно-аппаратным комплексом. При этом автономная навигационная аппаратура размещается на подъемно-исполнительном устройстве, которое установлено на шасси. Программно-аппаратный комплекс системы связан с вычислителем автоматизированного рабочего места объекта военной техники, а информационные каналы функционируют в соответствии с протоколом обмена по сети Ethernet между системой топопривязки и навигации и объектом военной техники. Обеспечивается высокая точность определения топогеодезических параметров в составе сложных подвижных объектов военной техники. 2 ил.

Изобретение относится к навигационному оборудованию и может быть использовано для определения навигационно-топогеодезических данных на подвижных объектах военной техники различной функциональной направленности, размещенных на базе шасси транспортных средств, при условии обеспечения информационного взаимообмена между системой топопривязки и навигации и исполнительными механизмами объекта.

Известна универсальная система топопривязки и навигации (см. патент РФ №2469271, опубл. 10.12.2012 г., бюл. №34), принятая за прототип. Универсальная система топопривязки и навигации устанавливается на шасси и содержит аппаратуру топопривязки и навигации. Система топопривязки и навигации состоит из базовой инерциальной системы наземной навигации, включающей в себя автономную навигационную аппаратуру, размещаемую непосредственно на шасси, навигационную аппаратуру потребителей спутниковых навигационных систем, блок согласования, которые имеют каналы информационного обмена для связи с программно-аппаратным комплексом, универсальный механический датчик скорости, электрически связанный с блоком согласования, систему определения высоты, имеющую канал информационного обмена для связи с программно-аппаратным комплексом, датчик скорости доплеровский, связанный с блоком согласования.

Недостатками универсальной системы топопривязки и навигации являются:

- ограниченные возможности применения;

- невозможность использования без значительных изменений аппаратуры навигации и топопривязки в комплексах вооружений, имеющих различную функциональную направленность;

- сложность алгоритмов информационного взаимодействия составных частей системы;

- недостаточная точность определения топогеодезических параметров.

Предлагаемым изобретением решается задача по повышению боевой эффективности подвижных объектов военной техники, оснащенных сложными техническими системами для выполнения задач по назначению.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в создании системы топопривязки и навигации в составе объекта военной техники, обеспечивающей высокую точность определения топогеодезических параметров в составе сложных подвижных объектов военной техники, высокое быстродействие и пропускную способность информационно-вычислительной системы, высокоэффективное информационное взаимодействие с вычислителем автоматизированного рабочего места и техническими системами объекта военной техники.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой системе топопривязки и навигации в составе объекта военной техники, содержащей автономную навигационную аппаратуру, навигационную аппаратуру потребителей спутниковых навигационных систем, механический датчик скорости, систему определения высоты, датчик скорости доплеровский, которые имеют каналы информационного обмена для связи с программно-аппаратным комплексом, новым является то, что автономная навигационная аппаратура размещается на подъемно-исполнительном устройстве, которое установлено на шасси объекта военной техники, и выполнена с возможностью работы в походном положении при опущенном подъемно-исполнительном устройстве и жестком его закреплении на корпусе шасси, в процессе подъема/опускания и вертикалирования подъемно-исполнительного устройства, в поднятом положении подъемно-исполнительного устройства, программно-аппаратный комплекс системы связан с вычислителем автоматизированного рабочего места объекта военной техники, а информационные каналы функционируют в соответствии с протоколом обмена по сети Ethernet между системой топопривязки и навигации и объектом военной техники, информация для обмена по сети Ethernet адаптирована к выполняемым задачам по назначению и в режиме навигации содержит следующие сообщения: 0хА000 - запрос/ответ по дате/времени, 0хВ000 - запрос/ответ координат, 0хС000 - данные по районам для прокладки маршрута, 0xD000 - маршрут движения при задании с автоматизированного рабочего места оператора, 0хЕ000 - запрос/ответ по углам крена и тангажа, 0xF000 - запрос/ответ по функциональному контролю составных частей системы топопривязки и навигации, 0xF100 - запрос/ответ по времени наработки.

Выполнение автономной навигационной аппаратуры с возможностью работы в походном положении при опущенном подъемно-исполнительном устройстве и жестком его закреплении на корпусе шасси, в процессе подъема/опускания и вертикалирования подъемно-исполнительного устройства, в поднятом положении подъемно-исполнительного устройства, позволяет:

- обеспечить выполнение всех традиционных задач навигации для наземных транспортных средств в различных условиях эксплуатации;

- адаптировать систему топопривязки и навигации за счет программных средств для выполнения задач по назначению объектом военной техники, связанных с ориентированием подъемно-исполнительного устройства;

- исключить установку дополнительной системы ориентирования конкретно для подъемно-исполнительного устройства;

- в конечном итоге, упростить систему управления подъемно-исполнительным устройством.

Реализация связи программно-аппаратного комплекса системы с вычислителем автоматизированного рабочего места объекта военной техники позволяет:

- организовать информационный взаимообмен между вычислителем автоматизированного рабочего места объекта военной техники и системой топопривязки и навигации;

- включить систему топопривязки и навигации в единое информационное поле объекта военной техники.

Функционирование информационных каналов между системой топопривязки и навигации и объектом военной техники в соответствии с протоколом обмена по сети Ethernet в режиме навигации позволяет:

- обеспечить работу с цифровыми картами местности различных масштабов: загрузку в программно-аппаратный комплекс файлов с картами в количестве, необходимом для работы в заданном районе, отображение на карте местоположения объекта военной техники и направления его движения, автоматическую смену листов карт любого масштаба при выходе координат за их границу, прокладку предполагаемого маршрута движения по заданным контрольным точкам, хранение ранее проложенных маршрутов в памяти компьютера системы, нанесение на карту дополнительных объектов, отображение координат X, Y и Н точек, отмеченных маркером оператора;

- обеспечивать определение и отображение на стоянке и в движении плоских прямоугольных координат (система координат 1942 г.) при использовании информации о скорости от механического и доплеровского датчиков скорости и непрерывной коррекции по сигналам от аппаратуры спутниковой навигации и системы определения высоты;

- обеспечивать определение и отображение начального дирекционного угла продольной оси объекта при различном положении подъемно-мачтового устройства по данным с автономной навигационной аппаратуры;

- обеспечивать определение и отображение на стоянке и в движении углов крена и тангажа;

- обеспечить необходимую частоту обновления выдаваемой информации;

- обеспечить отображение результатов функционального контроля составных частей, времени наработки, текущего режима работы системы.

Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана структурная схема СТПН; на фиг.2 - алгоритм функционирования СТПН в составе ОВТ.

Система топопривязки и навигации (СТПН) 1 в составе объекта военной техники (ОВТ) 2 содержит автономную навигационную аппаратуру (AHA) 3, аппаратуру спутниковой навигации (АСН) 4, которая состоит из блока электронного (БЭ) 5 и модуля антенного (МА) 6, систему определения высоты (СОВ) 7, которая состоит из датчика температуры (ДТ) 8, измерителя цифрового атмосферного давления (ИЦАД) 9 и блока обработки данных (БОД) 10, датчика скорости доплеровского (ДСД) 11, программно-аппаратного комплекса (ПАК) 12, который состоит из панельного компьютера (ПК) 13 и манипулятора (М) 14. ПАК 12 связан с AHA 3, СОВ 7, ДСД 11, МДС 15 и вычислителем автоматизированного рабочего места (АРМ) 16, входящими в состав ОВТ 2. ОВТ 2 оснащен подъемно-исполнительным устройством (ПИУ) 17, на котором установлена AHA 3.

Система топопривязки и навигации в составе объекта военной техники функционирует следующим образом.

Работа СТПН 1 построена на обработке входных данных, поступающих от составных частей, входящих в ее состав. Входными данными для решения навигационных задач являются:

- значение скорости ОВТ 2 (определяется в ПК 13 по сигналам МДС 15 и ДСД 11);

- значения дирекционного угла продольной оси α_АНА, углов крена φ_АНА и тангажа ψ_АНА, определенные AHA;

- значения координат Х_АСН, Y_ACH, Н_АСН, проекций скорости и времени t, определенные АСН 4.

Обработка данных осуществляется специальным программным обеспечением (СПО), установленным на ПК 13. СПО обеспечивает:

- решение прямой и обратной навигационных задач с использованием данных, поступающих от составных частей системы - режим «Навигация»;

- контроль функционального состояния составных частей - режим «Состояние»;

- калибровку и настройку (выбор начальных параметров системы) - режим «Тех. обслуживание»;

- загрузку по интерфейсу Ethernet цифровых карт местности (ЦКМ), прокладку маршрута на ЦКМ, отображение местоположения и маршрута движения ОВТ 2 - режим «Работа с картой».

СТПН 1 устанавливается на ОВТ 2, который для выполнения задач по назначению оснащен ПИУ 17. На ПИУ 17 размещена AHA 3. AHA 3 работает при любом штатном положении ПИУ 17: в походном положении ПИУ 17 опущено и жестко связано с корпусом шасси ОВТ 2, в процессе подъема (опускания) и вертикалирования ПИУ 17, в рабочем (поднятом) положении.

ПАК 12 системы связан с вычислителем АРМ 16 ОВТ 2, а информационные каналы функционируют в соответствии с протоколом обмена по сети Ethernet между СТПН 1 ОВТ 2.

При обмене по сети Ethernet в режиме навигации используется протокол TCP/IP. СТПН является клиентом. Сетевые адреса, маска сети и порт настраиваются.

1. Формат сообщения для обмена по сети Ethernet:

[заголовок] [длина данных] [{поле данных}…{поле данных}] [контрольная сумма]

Длина данных (размер поля 2 байта) - сумма длин полей «поле данных» в байтах. При отсутствии полей «поле данных» в кодограмме длина данных равна нулю.

Контрольная сумма (размер поля 2 байта) считается как сумма по модулю 2 всех шестнадцатиразрядных слов (соответственно типы int и float длиной 32 бита для подсчета контрольной суммы представляют собой два слова). Поле «заголовок» и поле «длина данных» участвуют в подсчете контрольной суммы.

По умолчанию каждое поле данных длиной 4 байта представлено типом int размером 32 бита, поле данных размером 2 байта -типом short 16 бит.

Порядок следования байт - big - endian, от старшего к младшему (например, число 0xA1B2C3D4 представляется как 0хА1, 0хВ2, 0хС3, 0xD4).

2. Заголовки сообщений:

- 0хА000 - запрос/ответ по дате/времени;

- 0хВ000 - запрос/ответ по координат;

- 0хС000 - данные по районам (заражения, затопления и т.д. для прокладки маршрута с учетом районов);

- 0xD000 - маршрут движения (при задании от автоматизированного рабочего места ОВТ);

- 0хЕ000 - запрос/ответ по углам крена/тангажа;

- 0xF000 - запрос/ответ по функциональному контролю составных частей СТПН;

- 0xF100 - запрос/ответ по времени наработки СТПН.

Алгоритм функционирования СТПН 1 в составе ОВТ 2 выглядит следующим образом.

После получения боевой задачи и выполнения мероприятий по подготовке СТПН 1 к работе ОВТ 2 выдвигается на начальную точку, где выполняется задача по определению начальных данных: координат начальной точки, дирекционного угла продольной оси ОВТ 2. Для этого СТПН 1 переводится в режим работы «Навигация».

В режиме «Навигация» выбирается используемый источник дирекционного угла и начальных значений координат X, Y и высоты Н. В СТПН 1 для решения навигационных задач используется дирекционный угол продольной оси ОВТ 2, определенный с помощью AHA 3. Координаты исходного пункта определяют относительно государственной геодезической сети (ГГС), специальной геодезической сети (СГС), точек с впечатанными координатами на карте, контурных точек местности или от АСН 4.

Далее СТПН 1 переводится в режим «Работа с картой», на ЦКМ осуществляется прокладка наиболее оптимального маршрута и начинается движение ОВТ 2 к месту развертывания. Во время движения на экране ПК 13 выводятся:

- текущие координаты, высота, дирекционный угол, скорость, пройденный путь ОВТ 2;

- название района и исходный масштаб листа ЦКМ, количество листов в районе, текущее время.

По прибытии на место развертывания СТПН 1 определяет координаты точки стояния, дирекционный угол продольной оси ОВТ 2, углы крена и тангажа.

ПИУ 17 переводится из походного положения в рабочее. СТПН 1 по команде оператора переходит в режим «Работа с ПИУ». ОВТ 2 начинает выполнять задачи по назначению: наведение и определение ориентирных направлений на цели, местоположение которых определяется при помощи технических средств, размещенных на ОВТ 2.

После завершения выполнения задач по назначению ПИУ 17 переводится в походное положение, ОВТ 2 по ранее проложенному на ЦКМ маршруту возвращается к месту базирования или выдвигается к новому месту развертывания.

Таким образом, в предлагаемом изобретении решена задача по достижению технического результата, заключающегося в создании системы топопривязки и навигации в составе объекта военной техники, обеспечивающей высокую точность определения топогеодезических параметров в составе сложных подвижных объектов военной техники, высокое быстродействие и пропускную способность информационно-вычислительной системы, высокоэффективное информационное взаимодействие с вычислителем автоматизированного рабочего места и техническими системами объекта военной техники.

Система топопривязки и навигации в составе объекта военной техники, содержащая автономную навигационную аппаратуру, навигационную аппаратуру потребителей спутниковых навигационных систем, механический датчик скорости, систему определения высоты, датчик скорости доплеровский, которые имеют каналы информационного обмена для связи с программно-аппаратным комплексом, отличающаяся тем, что автономная навигационная аппаратура размещается на подъемно-исполнительном устройстве, которое установлено на шасси объекта военной техники, и выполнена с возможностью работы в походном положении при опущенном подъемно-исполнительном устройстве и жестком его закреплении на корпусе шасси, в процессе подъема/опускания и вертикалирования подъемно-исполнительного устройства, в поднятом положении подъемно-исполнительного устройства, программно-аппаратный комплекс системы связан с вычислителем автоматизированного рабочего места объекта военной техники, а информационные каналы функционируют в соответствии с протоколом обмена по сети Ethernet между системой топопривязки и навигации и объектом военной техники, информация для обмена по сети Ethernet адаптирована к выполняемым задачам по назначению и в режиме навигации содержит следующие сообщения: 0хА000 - запрос/ответ по дате/времени, 0хВ000 - запрос/ответ координат, 0хС000 - данные по районам для прокладки маршрута, 0xD000 - маршрут движения при задании с автоматизированного рабочего места оператора, 0хЕ000 - запрос/ответ по углам крена и тангажа, 0xF000 - запрос/ответ по функциональному контролю составных частей системы топопривязки и навигации, 0xF100 - запрос/ответ по времени наработки.

Изобретение относится к контролю движения подвижных средств. В способе навигационного контроля и управления подвижными средствами на подвижном средстве принимают навигационные сигналы от спутников, формируют пакет информации с включением в него характеристик подвижного средства, отдельных его подсистем и передают его на центральный пункт управления, где производят ее обработку и отображение на электронной карте местности.

Способ контроля местоположения и состояния контейнера с грузом // 2555057

Изобретение относится к области мониторинга местоположения груза и может быть использовано для определения местоположения груза, транспортируемого железнодорожным транспортом.

Терминал транспортного средства // 2537892

Изобретение относится к области навигации, а именно к терминалам транспортных средств. Терминал транспортного средства включает в себя управляющий микроконтроллер, антенну GPS/ГЛОНАСС, SIM-чип, корпус.

Устройство контроля груза // 2533003

Изобретение относится к области контроля транспортных средств, а именно к устройствам контроля груза, расположенного в транспортном средстве. Устройство контроля груза содержит головное устройство, устройство вывода видеосигнала и средства ввода видеосигнала.

Способ и устройство для отправки экстренного вызова // 2525346

Изобретение относится к способу отправки экстренного вызова. При отправке экстренного вызова, в течение первого промежутка времени (T1), начиная с первого момента времени (t1), перед проявлением критерия аварии, подготавливают набор данных для потенциального экстренного вызова, причем первый момент времени (t1) определяют путем распознавания потенциально опасной ситуации, приводящей к заданному критерию аварии.

Мобильный пункт перронного контроля // 2509376

Изобретение относится к технике контроля и управления, может быть использовано для контроля обстановки на территории железнодорожного вокзала путем организации проведения перронного контроля и мероприятий по упорядочению провоза багажа и ручной клади в пассажирских поездах.

Способ информирования пассажиров о продолжительности ожидания маршрутных транспортных средств // 2468445

Изобретение относится к области использования информационной техники на транспорте и предназначено для применения в системах маршрутного пассажирского транспорта.

Информационно-управляющая система контроля над участниками дорожного движения и предупреждения возникновения чрезвычайных ситуаций при дорожном движении // 2467399

Изобретение относится к области контроля за движением транспортных средств (ТС), к системам их охраны и к системам информационного обслуживания участников дорожного движения для организации безопасного дорожного движения и оперативного предупреждения/предотвращения или ликвидации нештатной ситуации в процессе управления ТС, преимущественно автомобилями.

Автоматизированная система мониторинга перевозок грузов железнодорожным транспортом // 2466460

Изобретение относится к системе мониторинга перевозок грузов железнодорожным транспортом. .

Способ контроля за транспортировкой грузов // 2452996

Изобретение относится к области контроля и управления транспортными средствами, преимущественно за прохождением и транспортировкой грузов до мест их назначения. .

Система распределения груза для грузовых автомобилей типа пикап // 2456177

Устройство для крепления багажника на крыше автомобиля // 2132787

Изобретение относится к креплению ложементов на крыше автомобиля. .

Багажник для крыши легкового автомобиля // 1768421

Устройство для удержания предмета на поверхности из магнитопроводящего материала // 1752906

Багажник транспортного средства // 1684130

Изобретение относится к транспортным средствам, а именно к вспомогательным устройствам для перевозки багажа, расположенного снаружи транспортного средства, в частности на крыше автомобиля.

Автомобильный багажник // 1595714

Изобретение относится к транспортным средствам, а именно к вспомогательным устройствам для перевозки багажа, расположенным снаружи транспортного средства, в частности на крыше автомобиля.

Устройство для транспортировки грузов на крыше легкового автомобиля // 1549827

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к съемному оборудованию, устанавливаемому на крыше легкового автомобиля для перевозки груза. .

Система для обнаружения транспортного средства // 2574383

Изобретение относится к вспомогательному электронному оборудованию для транспортных средств, а именно к устройству обнаружения автомобиля. Техническим результатом является возможность селективного обнаружения припаркованного транспортного средства и подача сигналов посредством стандартного пульта дистанционного управления с учетом особенностей окружающей это транспортное средство среды. Предложена система для обнаружения транспортного средства, которая включает в себя встроенный приемник, расположенный в транспортном средстве и выполненный с возможностью принимать сигнал, соответствующий последовательности данных, вводимых пользователем на портативном электронном устройстве, а также звуковое устройство транспортного средства, выполненное с возможностью подавать опознавательный звуковой сигнал, если данные вводятся пользователем заданное количество раз в течение заданного интервала времени, причем длительность и громкость звука зависят, по крайней мере частично, от количества сигналов (посылок сигнала), полученных в заранее заданный интервал времени. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ определения географических координат транспортных средств // 2580332

Изобретение относится к способу определения абсолютных географических координат транспортных средств (ТС). Согласно способу при помощи по меньшей мере одной видеокамеры осуществляют сканирование зоны контроля. На полученных видеокадрах распознают государственные регистрационные знаки (ГРЗ) ТС, определяют точное время и координаты фиксации каждого ТС. При этом предварительно осуществляют калибровку видеокамеры для определения точных размеров ее матрицы путем размещения калиброванной пластины ГРЗ на заданном расстоянии от видеокамеры, определяют фокусное расстояние объектива видеокамеры с учетом ширины ее матрицы, размеров пластины и заданного расстояния от пластины до видеокамеры. На полученном видеокадре производят распознавание символов, по которым определяют тип пластины, измеряют координаты точек вершин углов ее изображения в системе координат видеокадра, определяют геометрические размеры и соотношение ширины и высоты ее изображения, сравнивают это значение с эталонным для данного типа и по результатам сравнений вычисляют коэффициент сужения, с учетом которого корректируют измеренную ширину ее изображения. По величине фокусного расстояния объектива видеокамеры, ширины ее матрицы и скорректированной ширины изображения пластины определяют расстояние от видеокамеры до центра пластины, рассчитывают расстояние от точки проекции видеокамеры на дорогу до точки проекции центра пластины на дорогу по предварительно измеренному значению высоты подвеса видеокамеры над дорогой и известному расстоянию от видеокамеры до центра пластины. Из значения высоты подвеса видеокамеры вычитают высоту подвеса пластины на ТС и рассчитывают координаты ТС с учетом известных координат видеокамеры, предварительно измеренного утла отклонения видеокамеры от направления севера и известного расстояния от точки проекции видеокамеры на дорогу до точки проекции центра пластины на дорогу. Технический результат - повышение точности определения координат, упрощение использования. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Широкополосная фазоразностная локальная радионавигационная система // 2602432

Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано в локальных навигационных системах и сетях для управления движением мобильных объектов в локальных зонах навигации. Достигаемый технический результат - повышение помехозащищенности системы и повышение точности определения координат объекта навигации. Указанный результат достигается за счет того, что система содержит размещенные на объекте навигации опорный кварцевый генератор, делитель частоты, генератор двоичной псевдослучайной последовательности, два синтезатора частоты, два фазовых модулятора, два усилителя высокочастотных сигналов, общая передающая антенна, три приемника, три приемных антенны, установленные в опорных радионавигационных точках с известными координатами, три измерительных канала (каналы формирования разностной частоты), три фазовых детектора, три аналого-цифровых преобразователя и вычислитель координат объекта навигации, при этом каждый из измерительных каналов содержит балансный смеситель, узкополосный фильтр, усилитель-ограничитель и резонансный усилитель. Перечисленные средства определенным образом соединены между собой. 2 ил.

Фазоразностная радионавигационная система с широкополосным сигналом // 2602506

Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано в локальных навигационных системах и сетях для управления движением мобильных объектов в локальных зонах навигации. Достигаемый технический результат - расширение области пространства, в пределах которой возможно однозначное определение координат объекта навигации с заданной точностью, повышение помехозащищенности системы. Указанный результат достигается за счет того, что система содержит размещенные на объекте навигации опорный кварцевый генератор, два синтезатора частоты, сумматор, первый делитель частоты, генератор псевдослучайной последовательности импульсов, передатчик высокочастотных сигналов, состоящий из фазового модулятора и усилителя, расположенные в опорных точках с известными координатами три приемника излученных с объекта навигации сигналов, три измерительных канала (каналы формирования разностной частоты), каждый из которых содержит последовательно включенные балансный смеситель, узкополосный фильтр, усилитель-ограничитель, резонансный усилитель, размещенные в центральном пункте обработки второй, третий и четвертый делители частоты, шесть фазовых детекторов, шесть аналого-цифровых преобразователей, вычислитель координат объекта навигации. Перечисленные средства определенным образом соединены между собой. 5 ил.