ДАТЧИК ПРОЕКЦИЙ СКОРОСТИ С УСТРОЙСТВОМ КАЛИБРОВКИ
VELOCITY PROJECTION SENSOR WITH CALIBRATION DEVICE

Предлагаемое изобретение относится к навигационной технике, представляет собой датчик проекций скорости относительно транспортного средства (продольной, сносовой и тангажной составляющих скорости движения транспортного средства) и является непременной составной частью навигационной аппаратуры счисления координат (HACK).
Применяемая в наземной технике HACK использует для счисления координат модуль скорости, за который принимается продольная составляющая скорости. Такое техническое решение, используемое в HACK, позволяет обеспечивать счисление координат с погрешностями 0,2÷0,3% от пройденного пути.
Опыт показал, что для уменьшения погрешности счисления координат до 0,1% от пройденного расстояния необходимо счислять координаты с учетом сносовой и тангажной составляющих скорости. Обусловлено это тем, что в процессе эксплуатации у транспортного средства (ТС) наблюдаются отклонения вектора скорости  от положения, определенного и учтенного при калибровке.
В качестве прототипа заявляемому датчику проекций скорости с блоком калибровки принято устройство по патенту №2246737, материалы которого раскрывают суть калибровки сигнала о продольной скорости (Vпр). Применение данного метода калибровки в датчике, измеряющем все составляющие скорости, приводит к неправильной калибровке канала Vпр, что приводит к увеличению погрешности и является недостатком прототипа.
Изобретение направлено на увеличение точности работы датчика проекций скорости (ДПС), обеспечивающего вычислитель навигационной аппаратуры информацией о величинах всех трех проекций скорости.
Такая HACK использует датчик проекций скорости, который из вектора скорости формирует три составляющих (Vпр, Vсн, Vт), причем откалиброванные сигналы о скорости связаны между собой соотношением
или
где Vпр - продольная составляющая скорости;
Vсн - сносовая составляющая скорости;
Vт - тангажная составляющая скорости;
V - модуль скорости.
Это означает, что при движении по маршруту результаты измерения датчика продольной скорости всегда меньше пройденного пути.
СН
Т
Допуски при установке датчика проекций скорости на ТС приводят к разбросу углового положения ДПС относительно корпуса ТС и относительно , причем на практике эти разбросы достигают 3°. Это означает, что угловые отклонения лучей от номинального положения в горизонтальной плоскости (снос Δ) и вертикальной плоскости (тангаж Δ) могут достигать 3°.
CH
T
CH
Т
Поскольку Vпр=V·cosΔ·cosΔ, Vсн=V·sinΔ, Vт=V·sinΔ, то использование длины мерного участка для калибровки датчика продольной скорости приведет к появлению погрешности калибровки ДПС, установленной на разных образцах ТС, достигающей 0,15% и более.
Для устранения этого предлагается значения Vсн и Vт калибровать по их номинальным (формулярным) коэффициентам, а для калибровки составляющей Vпр использовать мерный участок, длина которого вычисляется во время калибровки по формуле
,
МУ
где S - истинная длина мерного участка;
- сносовый путь по номинально откалиброванному сигналу о Vсн;
Т
- тангажный путь по номинально откалиброванному сигналу о V.
Для увеличения точности калибровки HACK датчик проекций скорости с устройством калибровки, состоящий из датчика проекций скорости, калибрующего устройства для продольной составляющей скорости, которое содержит последовательно соединенные умножитель и хранитель "цены" импульса, счетчика импульсов выходного сигнала, блока управления калибровкой, вычислителя "цены" импульса и хранителя длины мерного участка, при этом вход умножителя калибрующего устройства соединен с выходом датчика по продольной составляющей скорости, вход счетчика импульсов выходного сигнала соединен с выходом датчика по продольному пути, а выход счетчика импульсов выходного сигнала - с соответствующим входом вычислителя "цены" импульса сигнала о продольной скорости, управляющие входы счетчика импульсов выходного сигнала и вычислителя "цены" импульсов продольного пути соединены с соответствующими выходами блока управления калибровкой, при этом выход калибрующего устройства является выходом откалиброванной продольной составляющей скорости, в который введены накопитель сносового пути, накопитель тангажного пути, вычислитель длины мерного участка, калибрующие устройства для сносовой и тангажной составляющих скорости, при этом входы калибрующих устройств соединены с выходами датчика по сносовой и тангажной составляющим скорости, входы накопителей сносового и тангажного пути соединены с выходами соответствующих калибрующих устройств, а управляющие входы накопителей сносового и тангажного пути - с управляющим входом счетчика импульсов выходного сигнала, выходы хранителя длины мерного участка и накопителей сносового и тангажного путей соединены с соответствующими входами вычислителя мерного участка, выход которого соединен с вычислителем "цены" импульса, при этом выходы калибрующих устройств являются выходами сносовой и тангажной составляющих скорости.
Сущность изобретения поясняется схемой датчика проекций скорости с блоком калибровки, приведенной на чертеже.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с указанным выше техническим результатом, заключаются в следующем.
Датчик проекций скорости с устройством калибровки, состоящий из собственно датчика проекций скорости 1, калибрующего устройства 8 для продольной составляющей скорости, которое содержит последовательно соединенные умножитель 5 и хранитель "цены" импульса 6, счетчика импульсов выходного сигнала 2, блока управления калибровкой 3, вычислителя "цены" импульса 4 и хранителя длины мерного участка 7, при этом вход умножителя 5 калибрующего устройства 8 соединен с выходом датчика 1 по продольной составляющей скорости, вход счетчика импульсов выходного сигнала 2 соединен с выходом датчика 1 по продольному пути, а выход счетчика импульсов выходного сигнала 2 - с соответствующим входом вычислителя "цены" импульса 4 сигнала о продольной скорости, управляющие входы счетчика импульсов выходного сигнала 2 и вычислителя "цены" импульсов 4 продольного пути соединены с соответствующими выходами блока управления калибровкой 3, при этом выход калибрующего устройства 8 является выходом по откалиброванной продольной составляющей скорости, в который введены накопитель сносового пути 9, накопитель тангажного пути 10, вычислитель длины мерного участка 11, калибрующие устройства для сносовой 12 и тангажной 13 составляющих скорости, при этом входы калибрующих устройств 12, 13 соединены с выходами датчика 1 по сносовой и тангажной составляющим скорости, входы накопителей сносового 9 и тангажного 10 пути соединены с выходами соответствующих калибрующих устройств 12, 13, а управляющие входы накопителей сносового 9 и тангажного 10 пути - с управляющим входом счетчика импульсов выходного сигнала 2, выходы хранителя длины мерного участка и накопителей сносового 9 и тангажного 10 путей соединены с соответствующими входами вычислителя мерного участка 11, выход которого соединен с вычислителем "цены" импульса 4, при этом выходы калибрующих устройств 12, 13 являются выходами по сносовой и тангажной составляющим скорости.
Данный блок калибровки следует применять при проверке погрешности измерения пути датчика проекций скорости (трехлучевого доплеровского датчика скорости) при его изготовлении и поставке как самостоятельное изделие.
Заявленный датчик при калибровке работает следующим образом.
CH
T
прод
Во время совершения заездов по мерному участку сигналы о проекциях скорости движения в виде частоты последовательных импульсов поступают с выходов датчика проекций скорости 1 через соответствующие калибрующие устройства 12 и 13 на входы накопителей сносового 9 и тангажного 10 пути, а непосредственно с выхода датчика проекций скорости 1 на вход счетчика импульсов выходного сигнала 2. Поскольку накопитель сносового пути 9, накопитель тангажного пути 10 и счетчик импульсов выходного сигнала 2 представляют собой накопители - интеграторы числа импульсов, то за время подачи на них сигнала с блока управления калибровкой 3 о начале и конце счета они накопят числа импульсов, равные S, S и N. Последний управляющий сигнал с блока управления калибровкой 3 в соответствии с программой вызовет передачу накопленных чисел в вычислитель мерного участка 11 и вычислитель "цены" импульса 4. При поступлении в вычислитель мерного участка 11 этих чисел он вычисляет  и передает его в вычислитель "цены" импульса 4, последний по другому сигналу с блока управления калибровкой 3 рассчитывает "цену" импульса  и передает ее в хранитель "цены" импульса 6. На этом калибровка закончена и датчик готов к работе по формированию сигналов о составляющих скорости, обеспечивающих выполнение равенства , что необходимо при счислении координат по трем проекциям скорости.
Современная элементная база позволяет просто реализовать блоки, так как блок 2 - счетчик импульсов, 3 - блок импульсных команд, 4 - вычислитель, 7 - схемы запоминания, 9, 10 - счетчики, 11 - вычислитель, 8, 12, 13 - калибрующие устройства, где 5 - цифровая схема умножения, 6 - схемы запоминания.