НАВИГАЦИОННЫЙ ПРИБОР

Заявляемая полезная модель относится к области приборостроения и может быть использована в приборах для определения параметров движения одного подвижного объекта относительно другого подвижного объекта при движении в различных средах.
Известно навигационное устройство, описанное в патенте Российской Федерации №2160431 G01С 21/00 1999 г. Устройство содержит датчик перемещения, блок формирований задержки импульса, блок угловой ориентации, вычислительное устройство, пульт управления, таймер, звукоизлучающий элемент, блок индикации. Недостатком известного устройства является то, что все измерения производятся относительно неподвижного объекта с известными координатами, что ограничивает область применения.
Ближайшим по технической сути и принятым за прототип является навигационный прибор, описанный в патенте Российской Федерации №54426 G01С 21/12 2006 г.
Устройство содержит датчик перемещения, блок формирования задержки импульса, подключенный управляющим выходом к блоку угловой ориентации, вычислительное устройство, взаимосвязанное с пультом управления и таймером, и соединенное первым управляющим выходом с блоком формирования задержки импульсов, вторым управляющим выходом с звукоизлучающим элементом, информационным входом - с блоком угловой ориентации, информационным выходом - с блоком индикации, блок определения маневра и блок хранения текущей информации, при этом управляющие выходы блока определения маневра подключены к блоку формирования задержки импульса, к вычислительному устройству и к блоку хранения текущей информации, информационный вход которого соединен с датчиком перемещений, а информационный выход с вычислительным
устройством, третий и четвертый выходы управления которого подключены к блоку угловой ориентации, к датчику перемещения, кроме того, блок определения маневра входами подключен к датчику перемещения и таймеру, блок индикации управляющим входом подключен к вычислительному устройству, а управляющий вход звукоизлучающего элемента подключен к пульту управления.
Недостатком известного устройства является то, что определение параметров движения одного объекта относительно другого производится на основании измеренной угловой информации, обладающей большой погрешностью измерения, что влияет на точность определения координат и параметров движения.
На практике определение параметров движения движущихся относительно друг друга объектов только на основании угловой информации чаще всего требуется производить при большой удаленности их друг от друга (особенно в подводной среде, в тумане, задымленной среде и т.д.), что требует повышенной точности определения. Влияние погрешности измерения резко возрастает при удаленности объектов друг от друга. Поэтому применение известного устройства эффективно только для определения параметров движения объектов, находящихся сравнительно близко друг от друга, что ограничивает область его применения.
Целью заявленного технического решения является расширение области возможного применения устройства.
Указанная цель достигается за счет того, что навигационный прибор содержащий пульт управления, таймер, датчик перемещения, блок угловой ориентации, блок хранения текущей информации, отличающийся тем, что введены блок управления, блок определения координат, блок определения сочетаний, блок хранения пределов, блок накопления информации, схема сравнения, блок выработки параметра точности, при этом входы блока накопления информации соединены с пультом управления, блоком угловой ориентации и датчиком перемещения, первый выход блока накопления
информации подключен к блоку определения сочетаний, второй выход - к блоку хранения пределов, взаимосвязанному с блоком определения сочетаний, третий выход - к схеме сравнения, второй вход которой соединен с блоком определения сочетаний, а выход через блок выработки параметра точности подключен к блоку хранения текущей информации, взаимосвязанному с блоком определения координат, подключенному к пульту управления, выход таймера соединен с блоком угловой ориентации, датчиком перемещения и с блоком управления, выходы которого подключены к блоку накопления информации, блоку хранения пределов, блоку определения сочетаний и блоку определения координат, а входы к блоку выработки параметра точности и к пульту управления, второй выход которого подключен к таймеру.
На чертеже представлена структурная схема навигационного прибора. Навигационный прибор содержит пульт управления 1, таймер 2, датчик перемещений 3, блок угловой ориентации 4, блок хранения текущей информации 5, блок управления 6, блок определения координат 7, блок определения сочетаний 8, блок хранения пределов 9, блок накопления информации 10, схему сравнения 11, блок выработки параметра точности 12.
Пульт управления 1 управляющими выходами подключен к таймеру 2 и блоку управления 6, информационным выходом к блоку накопления информации 10 и может быть выполнен на микропроцессоре любой серии с АЦП (аппаратно-цифровым преобразователем) и включать в себя клавиатуру и индикаторное устройство для взаимодействия с оператором. Таймер 2 управляющим выходом подключен к блоку управления 6, датчику перемещения 3, блоку угловой ориентации 4 и может быть выполнен на базе микросхемы серии М 1533 (TTL). Датчик перемещения 3 информационным выходом соединен со входом блока накопления информации 10 и может представлять собой любое известное устройство, с выхода которого снимаются параметры движения (величина пройденного пути за интервал времени, угол направления движения, скорость движения). Блок угловой
ориентации 4 может быть выполнен как показано в описании к Патенту Российской Федерации №2160431, G01С 21/00 1999 г., и информационным выходом подключен к блоку накопления информации 10. Блок хранения текущей информации 5 информационным выходом соединен с блоком определения координат 7 и может быть выполнен на микросхеме К 541 РУ1. Блок управления 6 управляющими выходами подключен к блоку накопления информации 10, блоку хранения пределов 9, блоку определения сочетаний 8, блоку определения координат 7 и может быть выполнен на базе микросхемы серии М 1533. Блок определения координат 7 управляющим выходом связан с блоком хранения текущей информации 5, а информационным выходом с пультом управления 1 и представляет собой арифметико-логическое устройство, выполненное на базе микросхемы серии М 1533 согласно приведенному алгоритму. Блок определения сочетаний 8 управляющим выходом связан с блоком хранения пределов 9, а информационным выходом со схемой сравнения 11 и может быть выполнен согласно приведенному алгоритму, на базе микросхемы серии М 1533. Блок хранения пределов 9 информационным выходом связан с блоком определения сочетаний 8 и может быть выполнен на базе микросхемы К 541 РТ1. Блок накопления информации 10 первым информационным выходом связан с блоком определения сочетаний 8, вторым информационным выходом связан с блоком хранения пределов 9, а третьим информационным выходом со схемой сравнения 11 и может быть выполнен на базе микросхемы К 541 РУ2. Схема сравнения 11 информационным выходом связана с блоком выработки параметра точности 12 и может быть выполнена на базе микросхемы, например 533 СП 1. Блок выработки параметра точности 12 информационным выходом связан с блоком хранения текущей информации 5, а управляющим выходом с блоком управления 6 и представляет собой арифметическо-логическое устройство, выполненное на базе микросхемы М 1533 согласно приведенному алгоритму.
Прибор работает следующим образом.
Оператор включает прибор с пульта управления 1. Сигнал управления поступает на таймер 2. второй сигнал управления от пульта управления 1 через блок управления 6 запускает блок накопления информации 10, блок хранения пределов 9, блок определения сочетаний 8, блок определения координат 7, таймер 2. Таймер 2 с некоторой частотой вырабатывает последовательность импульсов, которые соответствуют времени от начала работы прибора, которая поступает на вход датчика перемещения 3, блока угловой ориентации 4, блока управления 6.
На первый информационный вход блока накопления информации 10 поступает информация от датчика перемещения 3 о текущих координатах и параметрах собственного движения, на второй информационный вход блока накопления информации 10 поступает информация от блока угловой ориентации 4, соответствующая информации о направлении на объект и признак объекта.
Блок накопления информации 10 накапливает информацию с каждым моментом времени. При поступлении на управляющий вход блока накопления информации 10 через блок управления 6 от пульта управления 1 сигнала и информации о признаке объекта с информационного выхода пульта управления 1, с первого информационного выхода блока накопления информации 10 на вход блока определения сочетаний 8 поступает информация о величине начального угла направления на объект, обладающий заданным признаком, со второго информационного выхода блока накопления информации 10 на вход блока хранения пределов 9 поступает информация о признаке объекта, с выхода блока хранения пределов 9, по запросу от блока определения сочетаний 8, в блок определения сочетаний 8 считывается, совместно с информацией о собственном перемещении, информация о предельных значениях параметров движения объекта (расстоянии, скорости, пределов по точности определения параметров и угла направления на объект) и информация о собственном перемещении. Блок определения сочетаний 8 производит расчет всех
возможных сочетаний параметров движения объекта (расстояние, скорость, курс) и расчетного значения угла направления на объект в соответствии с уравнением:
o
где Р - измеренное значение угла направления на объект в начальный момент времени;
i pac
P - расчетное значение угла направления на объект в текущий момент времени;
o
V - скорость объекта;
o
К - курс движения объекта;
o
D - расстояние до объекта в начальный момент времени;
i
i
Х, Y - собственные прямоугольные координаты в текущий момент времени;
o
t - начальный момент времени;
i
t - текущий момент времени;
При этом общее количество сочетаний определяется как:
где n - количество значений параметров (расстояния, скорости, курса) движущегося объекта.
При этом перебор по параметрам D, V, K производится с дискретностью зависящей от признака объекта и хранимой в блоке хранения пределов 9.
Схема сравнения 11 производит сравнение расчетного (поступившего от блока определения сочетаний 8) и измеренного (поступившего от блока накопления информации 10) углов направления на объект и пропускает на вход блока выработки параметра точности 12 только те сочетания параметров движения, величина расчетного угла направления на объект
которых не превышает предельного значения. Сравнение производится по формуле:
где ΔР - предел определения угла направления на объект по точности.
i
i
P - измеренное значение угла направления на объект в момент времени t.
i
Блок выработки параметра точности 12 производит расчет параметра точности (К) и вместе с расчетными параметрами движения объекта посылает их на вход блока хранения текущей информации 5. Расчет производится по формуле .
i
i
i
i
По окончании обработки всех сочетаний параметров движения блок выработки параметра точности 12 посылает управляющий сигнал через блок управления 6 на вход блока определения координат 7, который посылает запрос на вход блока хранения текущей информации 5 с выхода которого на информационный вход блока определения координат 7 поступает информация, соответствующая расчетным параметрам движения объекта и величине К. Блок определения координат 7 производит выбор min значения К (К=min(К)) и те расчетные параметры движения объекта (расстояние до объекта, скорость движения, направление движения), которым соответствует min значение К поступает на информационный вход пульта управления для отображения на экране.
Введение в навигационный прибор блока накопления информации, информационными входами подключенного к блоку угловой ориентации, к датчику перемещений, позволяет накапливать и хранить всю информацию, поступившую на его входы с момента включения прибора, что позволяет использовать всю поступившую к моменту поступления на его третий информационный вход признака объекта от пульта управления. Введение блока хранения пределов и соединение информационного выхода блока
накопления информации с блоком хранения пределов позволяет выделить группу предельной информации (расстояние, скорость) по признаку объекта, которая по запросу от блока определения сочетаний совместно с информацией о собственном движении поступает в блок определения сочетаний. Введение блока определения сочетаний, информационным входом связанного с блоком накопления информации, позволяет получить множество возможных групп информации (расстояние, скорость, курс, расчетный угол направления на объект), удовлетворяющих предельным значениям, полученным от блока хранения пределов. Введение схемы сравнения первым входом соединенной с блоком накопления информации, а вторым с блоком определения сочетаний позволяет пропустить на вход блока выработки параметра точности только ту информацию, которая удовлетворяет пределу по точности измерения угла направления на объект. Введение блока выработки параметра точности обеспечивает выработку уточненного параметра точности и совместно со всей группой информации передает его в блок хранения текущей информации. Введение блока определения координат управляющим выходом и информационным входом соединенного с входом и выходом блока хранения текущей информации а информационным выходом с пультом управления, позволяет выбрать ту группу информации (расстояние до объекта, скорость, курс) у которой величина параметра точности минимальна и передает эту группу на вход пульта управления для отображения на экране. Кроме того, введение блока управления входами соединенного с таймером, пультом управления, блоком выработки параметра точности, а выходами с блоком накопления информации, блоком хранения пределов, блоком определения сочетаний, блоком определения координат, а также соединение пульта управления с таймером, а выхода таймера с блоком угловой ориентации и датчиком перемещения обеспечивает запуск и управление всей работой прибора. В совокупности указанные признаки позволяют избежать влияния ошибок
измерения угла направления на объект при любой удаленности объектов друг от друга.
Технический эффект от использования предлагаемого навигационного прибора заключается в том, что возможно использование предлагаемого прибора при определении параметров движения движущихся относительно друг друга объектов независимо от влияния ошибок измерения. Это позволяет расширить область применения путем использования его при нахождении объектов на любом расстоянии друг от друга в условиях ограниченной видимости, слышимости, в различных экстремальных условиях (под водой, туман, задымленность, дождь, отсутствие ориентиров, скрытность и т.д.).