УНИВЕРСАЛЬНАЯ СИСТЕМА ТОПОПРИВЯЗКИ И НАВИГАЦИИ
UNIVERSAL TOPOGRAPHIC PRECISE POSITIONING AND NAVIGATION SYSTEM

Изобретение относится к навигационному оборудованию и может быть использовано для определения навигационно-топогеодезических данных на подвижных комплексах вооружений различной функциональной направленности, размещенных на базе шасси транспортных средств, являющихся их транспортной, энергетической и информационно-аналитической базой.
Известен унифицированный мобильный командирский пункт (см. свидетельство на полезную модель RU 29600 U1, G06F 13/00, Н04В 7/00, 20.05.2003 г.), принятый за прототип. Унифицированный мобильный командирский пункт предназначен для автоматизированного управления в движении и на стоянке действиями подразделений противовоздушной обороны и содержит следующие комплексы:
- вычислительный комплекс с программным обеспечением - программно-аппаратный комплекс (ПАК);
- аппаратура навигации, топопривязки и ориентирования;
- средства регистрации и документирования;
- комплекс средств связи и передачи данных;
- система электропитания;
- комплекс средств жизнеобеспечения;
- шасси.
Аппаратура навигации, топопривязки и ориентирования включает:
- навигационную аппаратуру потребителей спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS в составе: приемоиндикатор, блок антенный;
- танковую навигационную аппаратуру (автономную навигационную аппаратуру) в составе: гирокурсоуказатель, пульт управления, преобразователь напряжения, механический датчик скорости, координатор, планшет индикаторный, курсоуказатель, коробка распределительная;
- оборудование для дистанционной привязки - перископическая артиллерийская буссоль, визир ориентирования.
Недостатками аппаратуры навигации, топопривязки и ориентирования унифицированного мобильного командирского пункта являются:
- невозможность использования без значительных изменений аппаратуры навигации и топопривязки в других комплексах вооружений, имеющих различные типы шасси и функциональную направленность;
- недостаточная точность определения топогеодезических параметров при вышеприведенном аппаратном составе.
Предлагаемым изобретением решается задача по повышению боевой эффективности подвижных комплексов вооружений.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в создании универсальной системы топопривязки и навигации, обеспечивающей высокую точность определения топогеодезических параметров и выполненной с возможностью использования в составе подвижных комплексов вооружений, имеющих различную функциональную направленность.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой универсальной системе топопривязки и навигации, содержащей средства топопривязки и навигации в составе навигационной аппаратуры потребителей спутниковых навигационных систем, автономную навигационную аппаратуру, механический датчик скорости, новым является то, что средства топопривязки и навигации выполнены в виде комплекта основных и вспомогательных средств, основные средства образуют собственно систему навигации и топопривязки и состоят из базовой инерциальной системы наземной навигации, включающей в себя автономную навигационную аппаратуру - бесплатформенную инерциальную навигационную систему топопривязки и навигации (БИНС-ТП), навигационную аппаратуру потребителей спутниковых навигационных систем, блок согласования, которые имеют каналы информационного обмена для связи с программно-аппаратным комплексом (ПАК), универсальный механический датчик скорости, электрически связанный с блоком согласования и выполненный с возможностью подключения к системе электрооборудования шасси и механического соединения своего вала с узлом подключения спидометра раздаточной коробки шасси, системы определения высоты, имеющей канал информационного обмена для связи с ПАК, датчика скорости доплеровского, связанного с блоком согласования, вспомогательные средства включают в себя плиту, выполненную из алюминиевого сплава и оснащенную установочными площадками с резьбовыми стальными втулками для размещения БИНС-ТП, кронштейн и прижимную раму для установки датчика скорости доплеровского с комплектом регулировочных шайб, стойку для установки блока согласования, блока обработки данных и измерителя цифрового атмосферного давления системы определения высоты, вспомогательные средства могут быть дополнительно укомплектованы кронштейном для установки датчика температуры.
Выполнение средств топопривязки и навигации в виде комплекта основных и вспомогательных средств позволяет:
- расширить диапазон применения данной системы топопривязки и навигации;
- сократить затраты на разработку и установку средств навигации на комплексах вооружений различного функционального назначения. Включение в состав основных средств базовой инерциальной системы наземной навигации, включающей в себя автономную навигационную аппаратуру: бесплатформенную инерциальную навигационную систему топопривязки и навигации БИНС-ТП, навигационную аппаратуру потребителей спутниковых навигационных систем, блок согласования, которые имеют каналы информационного обмена для связи с программно-аппаратным комплексом (ПАК), а также универсальный механический датчик скорости, электрически связанный с блоком согласования и выполненный с возможностью подключения к системе электрооборудования шасси и механического соединения своего вала с узлом подключения спидометра раздаточной коробки шасси, системы определения высоты, имеющей канал информационного обмена для связи с ПАК, датчика скорости доплеровского, связанного с блоком согласования, позволяет:
- обеспечить высокую точность определения навигационной информации за счет комплексирования информации с построенных на различных физических принципах датчиков;
- обеспечить непрерывное определение в реальном масштабе времени параметров местоположения и угловой ориентации подвижного комплекса вооружений на стоянке и в движении: координат и высоты, углов курса, крена и тангажа, линейных и угловых скоростей и ускорений (в движении) в заданной системе координат в любое время суток, на заданных географических широтах в простых и сложных метеоусловиях;
- обеспечить обмен информацией ПАК по интерфейсу «RS-232» («RS-422/RS-485») с составными частями системы топопривязки и навигации;
- обеспечить прием сигналов космических навигационных систем ГЛОНАСС или GPS, или по сигналам этих двух систем одновременно;
- при помощи универсального механического датчика скорости обеспечить преобразование угла поворота вала, связанного с ходовой частью шасси комплекса, в электрические сигналы, несущие информацию о приращении пути и его знаке;
- при помощи датчика скорости доплеровского выработку измерительной информации о скорости движения объекта (пройденном отрезке пути), информации о техническом состоянии датчика, команды на запрет использования выходного сигнала датчика;
- автоматическое определение высоты точек местности на маршруте относительно исходного (начального) пункта маршрута движения с известным значением высоты над уровнем моря.
Включение в состав вспомогательных средств плиты, выполненной из алюминиевого сплава и оснащенной установочными площадками с резьбовыми стальными втулками, для размещения БИНС-ТП позволяет:
- осуществить установку и крепление БИНС-ТП на жестком основании;
- облегчить проведение юстировочных работ: проведение горизонтирования и точную установку БИНС-ТП относительно продольной оси комплекса с дальнейшим определением исходных поправок в угловые параметры (углы азимута, крена, тангажа), определяемые бесплатформенной инерциальной навигационной системой БИНС-ТП для их учета в ПАК;
- обеспечить надежное крепление БИНС-ТП в стальных резьбовых втулках после неоднократного монтажа/демонтажа при проведении плановых юстировочных работ и ремонте.
Включение в состав вспомогательных средств кронштейна и прижимной рамы для установки датчика скорости доплеровского с комплектом регулировочных шайб позволяет:
- равномерно закрепить на кронштейне оснащенный амортизационной прокладкой датчик скорости доплеровский;
- обеспечить штатное функционирование датчика скорости доплеровского с получением необходимой точности измерений.
Включение в состав вспомогательных средств стойки для установки блока согласования, блока обработки данных и измерителя цифрового атмосферного давления системы определения высоты позволяет:
- компактно разместить вышеуказанные приборы в ограниченном пространстве шасси;
- обеспечить их надежное крепление.
Дополнительное включение в состав вспомогательных средств кронштейна для установки датчика температуры необходимо для его установки на шасси комплекса. Причем в зависимости от места размещения и типа шасси конструкция кронштейна может быть различной.
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 универсальной системы топопривязки и навигации; на фиг.2 - установка универсального механического датчика скорости; на фиг.3 - установка БИНС-ТП; на фиг.4 - общий вид плиты для установки БИНС-ТП; на фиг.5 - разрез А-А, установка стальной втулки; на фиг.6 - установка датчика скорости доплеровского; на фиг.7 - установка стойки для размещения блока согласования, блока обработки данных и измерителя цифрового атмосферного давления системы определения высоты; на фиг.8 - установка датчика температуры.
Универсальная система топопривязки и навигации предназначена для размещения на подвижных комплексах вооружений различного назначения, содержащих транспортное средство, оборудованное рабочими местами операторов.
Универсальная система топопривязки и навигации содержит комплект основных и вспомогательных средств. Основные средства состоят из базовой инерциальной системы 1 наземной навигации, системы 2 определения высоты, датчика 3 скорости доплеровского. Базовая инерциальная система 1 наземной навигации включает в себя автономную навигационную аппаратуру 4 - бесплатформенную инерциальную навигационную систему топопривязки и навигации (БИНС-ТП), навигационную аппаратуру 6 потребителей спутниковых навигационных систем, состоящую из блока 7 электронного приемоиндикатора и антенного модуля 8, блок 9 согласования, универсальный механический датчик 10 скорости. Система 2 определения высоты состоит из измерителя 11 цифрового атмосферного давления, датчика 12 температуры и блока 13 обработки данных. БИНС-ТП 4, блок 7 электронный приемоиндикатора навигационной аппаратуры 6 потребителей спутниковых навигационных систем, блок 9 согласования, блок 13 обработки данных системы 2 определения высоты имеют каналы 14 информационного обмена для связи с программно-аппаратным комплексом (ПАК) 15. Универсальный механический датчик 10 скорости электрически связан с блоком 9 согласования и имеет кабельный канал 16 для подключения к системе 17 электрооборудования шасси. Вал универсального механического датчика 10 скорости жестко связан с узлом 18 подключения спидометра раздаточной коробки шасси. Датчик 3 скорости доплеровский связан с блоком 9 согласования.
Вспомогательные средства включают в себя плиту 19, выполненную из алюминиевого сплава и оснащенную установочными площадками 20 с резьбовыми стальными втулками 21 для размещения БИНС-ТП, кронштейн 22 и прижимную раму 23 для установки датчика 3 скорости доплеровского, имеющего амортизационную прокладку 24, с комплектом регулировочных шайб 25, стойку 26 для установки блока 9 согласования, блока 13 обработки данных и измерителя 11 цифрового атмосферного давления системы 2 определения высоты. Вспомогательные средства могут быть дополнительно укомплектованы кронштейном 27 для установки датчика 12 температуры.
Универсальная система топопривязки и навигации устанавливается и функционирует следующим образом. На первоначальном этапе устанавливаются вспомогательные средства. Плита 19 закрепляется на полу шасси, кронштейн 22 и стойка 26 размещаются на боковой стенке. При необходимости монтируется кронштейн 27 для установки датчика 12 температуры. Далее производится установка оборудования, входящего в состав универсальной системы топопривязки и навигации. БИНС-ТП 4 устанавливается на установочных площадках 20 плиты 19 и закрепляется в стальных втулках 21. Датчик скорости 3 доплеровский посредством прижимной рамы 23 крепится к кронштейну 22. Ввиду того, что датчик 3 скорости доплеровский прижимается к кронштейну установленной по периметру амортизационной прокладкой 24, равномерность закрепления достигается за счет установки регулировочных шайб 25. Блок 9 согласования, блок 13 обработки данных и измеритель 11 цифрового атмосферного давления системы 2 определения высоты закрепляются в стойке 26. Датчик 12 температуры устанавливается на кронштейне 27. Далее устанавливается остальное оборудование базовой инерциальной системы 1 наземной навигации. Перед установкой универсального механического датчика 10 скорости с раздаточной коробки шасси демонтируется датчик спидометра, на его место устанавливается универсальный механический датчик 10 таким образом, чтобы его вал был жестко связан с узлом 18 подключения спидометра раздаточной коробки шасси. После завершения сборочных работ и проведения котировочных мероприятий с аппаратурой универсальная система топопривязки и навигации готова к использованию.
Принцип работы автономной навигационной аппаратуры - бесплатформенной инерциальной навигационной системы топопривязки и навигации БИНС-ТП 4 основан на измерении параметров углового и линейного перемещения объекта лазерными гироскопами и акселерометрами с последующей обработкой измеренных параметров в вычислителе БИНС-ТП по специальному алгоритму. В результате обработки данных инерциальных измерителей формируются необходимые навигационные параметры: углы азимута, крена и тангажа, координаты местоположения, пройденный путь и скорость движения в заданной системе координат.
Для обеспечения требуемой точности определения навигационной информации используется комплексирование информации с построенных на различных физических принципах датчиков: универсального механического датчика 10 скорости, датчика 3 скорости доплеровского, системы 2 определения высоты и навигационной аппаратуры 6 потребителей спутниковых навигационных систем.
Для повышения точности и надежности получаемой от навигационной аппаратуры 6 потребителей спутниковых навигационных систем информации сигналы ГЛОНАСС и GPS могут использоваться совместно.
Взаимодействие базовой инерциальной системы 1 наземной навигации и системы 2 определения высоты с ПАК осуществляется по каналам 14 информационного обмена.
Универсальный механический датчик 10 скорости имеет кабельный канал 16 для подключения к системе 17 электрооборудования шасси, что обеспечивает его работу с показывающим прибором спидометра.
Таким образом, в предлагаемом изобретении решена задача по достижению технического результата, заключающегося в создании универсальной системы топопривязки и навигации, обеспечивающей высокую точность определения топогеодезических параметров и выполненной с возможностью использования в составе подвижных комплексов вооружений, имеющих различную функциональную направленность.