ОДОМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА НАВИГАЦИИ
ODOMETRIC NAVIGATION SYSTEM

Изобретение относится к области устройств для определения координат местоположения наземного транспортного средства, в частности, к одометрическим системам навигации, и может быть применено для осуществления сухопутной навигации подвижных объектов на колесном шасси.
Известные одометрические системы навигации содержат в своем составе механический датчик пути, соединенный с ходовой частью колесного транспортного средства, курсовую систему, вычислительное устройство, курсоуказатель и планшет индикаторный (см., например, [1, 2]). Однако точность получения в таких системах информации о дирекционном угле продольной оси транспортного средства, используемой для счисления приращений координат, существенно зависит от погрешности курсовой системы, обусловленной временным дрейфом (уходом) азимутального гироскопа, на основе которого она построена. Для компенсации в процессе движения транспортного средства по заданному маршруту дрейфа курсовой системы в современных одометрических системах навигации осуществляется ее периодическая коррекция с помощью дополнительного устройства (например, гирокомпаса) посредством проведения режима начального азимутального ориентирования. Для проведения коррекции курсовой системы требуется продолжительная остановка транспортного средства на время проведения режима начального азимутального ориентирования.
Цель настоящего изобретения - обеспечение заданной точности измерения дирекционного угла продольной оси колесного транспортного средства без проведения его периодических остановок для коррекции курсовой системы.
Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве в отличие от прототипа дополнительно введены блок курсовой коррекции и запоминающее устройство, при этом выход блока курсовой коррекции соединен с третьим входом вычислительного устройства, первый вход соединен со вторым выходом курсовой системы, второй вход соединен с третьим выходом вычислительного устройства, а третий вход соединен с выходом запоминающего устройства.
Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг. 1), где показана одометрическая система навигации.
Устройство включает в себя механический датчик пути 1, выход которого соединен с первым входом вычислительного устройства 3. Со вторым входом вычислительного устройства соединен первый выход курсовой системы 2, с третьим входом соединен выход блока курсовой коррекции 6. При этом с первым входом блока курсовой коррекции соединен второй выход курсовой системы 2, с третьим входом соединен выход запоминающего устройства 7. Выходы вычислительного устройства 3 соединены со входами курсоуказателя 4, планшета индикаторного 5 и вторым входом блока курсовой коррекции 6.
i
Устройство работает следующим образом (фиг. 2). При движении колесного транспортного средства по заданному маршруту в каждом i-ом цикле измерения навигационной информации с выхода механического датчика пути 1 на первый вход вычислительного устройства 3 подается сигнал, который содержит информацию S о длине измеренного в данном цикле отрезка пройденного пути.
i
i
i
i
i
С выхода курсовой системы 2 на второй вход вычислительного устройства 3, а также на первый вход блока курсовой коррекции 6 поступает измерительная информация о величине α дирекционного угла продольной оси транспортного средства. По полученным значениям S и α в вычислительном устройстве 3 рассчитываются плоские прямоугольные координаты X и Y текущего местоположения транспортного средства:
исх
исх
где Х и Y - прямоугольные координаты исходного пункта маршрута;
n - количество циклов измерения навигационной информации, полученное за все время движения колесного транспортного средства по заданному маршруту.
i
i
Со второго и третьего выходов вычислительного устройства 3 сигналы, несущие информацию о прямоугольных координатах X и Y текущего местоположения колесного транспортного средства, поступают, соответственно, на вход планшета индикаторного 5 и на второй вход блока курсовой коррекции 6, на третий вход которого из запоминающего устройства 7 также поступает информация о значениях  и  прямоугольных координат начала участка курсовой коррекции А-Б заданного маршрута движения транспортного средства.
i
С первого выхода вычислительного устройства на вход курсоуказателя 4 поступают сигналы, несущие информацию о дирекционном угле α продольной оси колесного транспортного средства.
i
i
В блоке курсовой коррекции 6 координаты X и Y в каждом i-ом цикле измерений сравниваются со значениями координат  и . Для их сравнения используются следующие неравенства:
i
i
где ΔХ и ΔY - допустимые значения разностей прямоугольных координат X и , а также Y и , соответственно.
i
При одновременном выполнении данных неравенств (условий) в блоке курсовой коррекции 6 начинается расчет поправки Δα в измеренное значение α дирекционного угла продольной оси колесного транспортного средства. Для расчета используются выражения
где  и  - значения прямоугольных координат конца участка курсовой коррекции А-Б заданного маршрута движения транспортного средства,
m - количество циклов измерения навигационной информации, полученное за время движения колесного транспортного средства по участку курсовой коррекции.
i
i
Одновременно, в блоке курсовой коррекции координаты X и Y в каждом i-ом цикле измерений сравниваются со значениями координат  и . Для их сравнения используются следующие неравенства:
i
i
При одновременном выполнении данных неравенств расчет поправки Δα завершается, и ее значение поступает на третий вход вычислительного устройства 3, в котором данная поправка используется для расчета уточненных значений прямоугольных координат X и Y текущего местоположения транспортного средства в процессе его дальнейшего движения по заданному маршруту:
Значения параметров ΔХ и ΔY устанавливаются по результатам специальных испытаний одометрической системы навигации и, в общем случае, равны предельному значению погрешности определения одометрической системой навигации прямоугольных координат местоположения транспортного средства.
Значения координат ,  и , , соответственно, начала и конца участка курсовой коррекции определяются заблаговременно в процессе геодезической привязки заданного маршрута движения колесного транспортного средства и записываются в запоминающее устройство 7. Погрешность определения данных координат на порядок меньше погрешности одометрической системы навигации.
В качестве участков курсовой коррекции выбираются прямолинейные участки заданного маршрута, протяженность которых не менее, чем в десять раз превышает величину предельной погрешности одометрической системы навигации.
Заявляемое устройство обеспечивает коррекцию курсовой системы одометрической системы навигации без проведения периодических остановок транспортного средства на заданном маршруте движения. Тем самым обеспечивается требуемая точность измерения дирекционного угла продольной оси колесного транспортного средства и, в конечном итоге, достигается заданная точность определения плоских прямоугольных координат его текущего местоположения. Применение заявляемого устройства также способствует уменьшению, за счет исключения необходимости проведения его остановок для коррекции курсовой системы, времени, затрачиваемому транспортным средством на прохождение заданного маршрута.
Аналоги:
Полевой В.А. «Работа с трехкоординатным топопривязчиком». М.: «Недра», 1978 г., стр. 25.
Псарев А.А. и др. «Военная топография». М.: «Воениздат», 1986 г., стр. 267 (прототип).