ИЗМЕРИТЕЛЬ КООРДИНАТ ДЛЯ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ

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 технологичностью.
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 корректорующие коэффициенты, а затем в рабочем цикле производится коррекция местоположения объекта. Недостатком этого способа и устройства является их 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 Бюллетене №8) и принятому за прототип.
Функциональная схема устройства-прототипа представлена на фиг.1, где приняты следующие обозначения:
1, 2 - радиоприемники;
3 - магнитный компас;
4 - гирокомпас;
5 - датчик пути;
6, 7, 8 - вычислители координат;
9 - вычислитель средневзвешенных координат (СВК);
10 - блок управления;
11 - индикатор.
Устройство-прототип содержит: последовательно соединенные радиоприемник 1, вычислитель координат 6, вычислитель СВК 9 и индикатор 11, последовательно включенные радиоприемник 2 и вычислитель координат 7, выход которого соединен со вторым входом вычислителя СBK 9, последовательно соединенные магнитный компас 3 и вычислитель координат 8, выход которого подключен к третьему входу вычислителя СВК 9, гирокомпас 4 и датчик пути 5, выходы которых соединены, соответственно, со вторым и третьим входами вычислителя координат 8, блок управления 10, выход которого подключен к четвертому входу вычислителя СВК 9, второй выход вычислителя СВК 9 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 радиоприемников 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 СВК 9, представляющий собой микропроцессор, 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 СВК 9 в вычислитель 8, для использования их в качестве точки отсчета при определении вычислителем 8 координат ПО по данным от датчика пути 5, магнитного компаса 3 и гирокомпаса 4 (датчиков курса), представляющих собой автономную систему определения координат. С этого момента датчик пути 5, магнитный компас 3 и гирокомпас 4 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 СВК 9, 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 СВК 9 географические координаты ПО поступают далее на индикатор 11 для визуального отображения.
Однако устройство-прототип обладает недостатком - низкой точностью измерения координат ПО.
С целью повышения точности измерения координат ПО в устройство, содержащее два радиоприемника, магнитный компас, гирокомпас, датчик пути, три вычислителя координат, вычислитель средневзвешенных координат, блок управления и индикатор дополнительно введен датчик движения, выход которого
соединен с датчиком пути.
Функциональная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, для которой приняты следующие обозначения:
1, 2 - радиоприемники;
3 - магнитный компас;
4 - гирокомпас;
5 - датчик пути;
6 - датчик движения;
7, 8, 9 - вычислители координат;
10 - вычислитель средневзвешенных координат (СВК);
11 - блок управления;
12 - индикатор.
Предлагаемое устройство содержит: последовательно соединенные радиоприемник 1, вычислитель координат 7, вычислитель СВК 10 и индикатор 12, последовательно включенные радиоприемник 2 и вычислитель координат 8, выход которого подключен ко второму входу вычислителя CBK 10, последовательно соединенные магнитный компас 3 и вычислитель координат 9, выход которого подключен к третьему входу вычислителя CBK 10, гирокомпас 4 и датчик пути 5, выходы которых соединены, соответственно, со вторым и третьим входами вычислителя координат 9, датчик движения 6, выход которого подключен ко входу датчика пути 5, блок управления 11, выход которого соединен с четвертым входом вычислителя СВК 10, при этом второй выход вычислителя CBK 10 подключен к четвертому входу вычислителя координат 9.
Предлагаемое устройство 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 система спутниковой навигации (типа "Глонас") соответственно. После обработки, принятые сигналы с выходов приемников 1, 2 подаются в цифровом виде на соответствующие вычислители координат 7, 8, представляющие собой микропроцессоры, где производится по ним вычисление географических координат ПО. Полученные значения координат в форме цифрового сигнала подаются затем с вычислителей 7, 8 на вычислитель CBK 10, представляющий собой микропроцессор, где по двум независимым источникам координат определяется с помощью управляющих сигналов, поступающих с блока управления 11, средневзвешенное значение географических координат. Затем это значение географических координат ПО вводится с вычислителя СBK 10 в вычислитель 9, для использования их в качестве точки отсчета при определении вычислителем 9 координат ПО по данным от магнитного компаса 3 и гирокомпаса 4 (датчиков курса) и датчика пути 5, представляющих собой автономную систему определения координат. С этого момента датчик пути 5, магнитный компас 3 и гирокомпас 4 начинают отслеживать путь и курс ПО относительно начальной установки координат (точки отсчета) вычислителя 9, при этом сам вычислитель координат 9 рассчитывает вначале полярные координаты ПО, а потом пересчитывает их в географические. Кроме того, если ПО попал в экстремальную ситуацию (например, забуксовал после дождя в грязи и не движется, хотя колеса крутятся) то датчик движения 6 формирует сигнал остановки работы датчика пути 5 (логическую "1") на время отсутствия движения ПО. В противном случае на датчик пути 5 подается сигнал продолжения работы (логический "0").
Затем эти географические координаты ПО с вычислителя 9 поступают на вычислитель CBK 10, где совместно с географическими координатами с вычислителей 7, 8 используются для определения средневзвешенных географических координат ПО по трем независимым источникам координат (от наземной, спутниковой и автономной систем).
Полученные таким образом в вычислителе CBK 10 географические координаты ПО поступают далее на индикатор 12 для визуального отображения.
Предлагаемое устройство реализуется на базе блоков и микросхем, известных из технической литературы.
Техническая эффективность предлагаемого устройства, в сравнении с прототипом, заключается в том, что оно обладает более высокой точностью измерения координат ПО. Это объясняется следующим.
В устройстве-прототипе при попадании ПО в экстремальную ситуацию (например, ПО забуксовал после дождя в грязи и не движется, хотя его колеса крутятся) в датчике пути 5, работающем по принципу подсчета числа оборотов колеса, происходит накопление ошибок, потому что колеса крутятся, а движение ПО отсутствует. Это приводит к уменьшению точности измерения координат ПО.
В предлагаемом устройстве, за счет наличия датчика движения 6, в той же экстремальной ситуации происходит остановка работы датчика пути 5 с помощью сигнала с датчика движения 6 в результате чего его показания на время остановки ПО остаются на прежнем уровне. Это исключает накопление ошибок в работе датчика пути 5, что повышает точность измерения координат ПО.