УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Предлагаемое устройство относится к области измерительной техники и может быть использовано в инерциальных навигационных системах для непрерывного определения координат подвижных наземных объектов в труднодоступных районах с пересеченным рельефом местности и неустойчивым климатом, а также в зонах различных радиотехнических помех и в зонах ненадежного приема сигналов спутниковых радионавигационных систем.
Известно устройство, описанное в патенте RU 2082098, G01C 23/00, 20.06.97 г. "Способ комплексирования инерциальных навигационных систем и комбинированная навигационная система". Устройство содержит автономную навигационную систему, выполненную в виде инерциальной навигационной системы, приемника спутниковой навигационной системы первого, второго и третьего сумматора, фильтра коррекции, интегратора, фильтра управления. Вышеуказанное устройство отличается сложностью, большой потребляемой мощностью и габаритными размерами, что обусловлено большим набором микросхем, характеризующихся малым быстродействием, и большой потребляемой мощностью. В связи с этим подобные системы не находят широкого применения для определения координат и азимутальных углов при определении местоположения подвижных наземных объектов.
Известно также устройство, описанное в патенте RU 2098764, G01C 21/08, 1997 г. "Способ определения местоположения подвижных объектов и устройство для его реализации". Устройство содержит датчики магнитного поля, датчики вертикали, блок преобразования и усреднения, блок управления, блок расчета коэффициентов коррекции магнитного поля, блок расчета горизонтальных проекции магнитного поля, датчики перемещения, навигационный блок, пульт управления и блок индикации.
Устройство относится к автономным навигационным системам магнитного типа для определения направления движения и содержит одометрическую систему счисления пути для определения приращения пути. В режиме измерения датчики магнитного поля, датчики линейного ускорения формируют на своих выходах аналоговые сигналы, пропорциональные значениям проекции суммарного вектора напряженности магнитного поля и проекции ускорения силы тяжести на оси приборной системы координат объекта. Аналоговые сигналы датчиков поступают на входы блока преобразования и усреднения, который обеспечивает их преобразование в цифровой код и усреднение в каждом рабочем цикле за период 0,1-2 сек. Усредненные значения проекции ускорения силы тяжести и проекции магнитного поля поступают на блок расчета горизонтальной проекции магнитного поля, сигналы с которого поступают на входы блока расчета коэффициентов коррекции магнитного поля, с учетом которых определяется значение горизонтальной проекции вектора напряженности МПЗ на оси горизонтальной системы координат объекта. Навигационный блок определяет в каждом рабочем цикле приращение координат и угол направления движения. Блок управления осуществляет управление режимами работы устройства с использованием пульта управления и блока индикации.
Недостатком известного устройства является низкая точность определения координат подвижного объекта и угловой ориентации направления движения в периоды ускорения и замедления движения объекта, а также в случаях воздействия разнонаправленной угловой скорости, воздействия внешних паразитных полей от линий электропередач, магнитных и гравитационных аномалий, приводящих к разориентации систем координат подвижного объекта, что требует периодической коррекции параметров навигационной системы. Сложность использования известного способа и устройства обуславливает снижение оперативности получения измерительной навигационной информации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, описанные в патенте RU 2202102 G01C 21/08 2000 г. "Способ определения местоположения подвижных объектов и устройство для его реализации", принятое за прототип.
Укрупненная функциональная схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где приняты следующие обозначения:
1 - блок датчиков магнитного поля;
2 - блок датчиков вертикали (датчики линейного ускорения);
3 - блок преобразования показаний датчиков;
4 - блок расчета горизонтальных проекций магнитного поля Земли (МПЗ);
5 - блок управления;
6 - датчик перемещения;
7 - блок расчета угла;
8 - первый блок расчета приращений координат;
9, 10 - первый и второй сумматоры;
11 - блок коррекции;
12 - блок расчета корректирующих коэффициентов;
13 - блок перемножения;
15 - приемник спутниковой навигационной системы (СНС);
16 - пульт управления;
17 - дисплей;
23 - второй блок расчета приращений координат;
Устройство-прототип содержит блок датчиков магнитного поля 1, блок датчиков вертикали (линейного ускорения) 2, блок преобразования показаний датчиков 3, блок расчета горизонтальных проекций МПЗ 4, блок управления 5, датчик перемещения 6, блок расчета угла 7, первый 8 и второй 23 блоки расчета приращений координат, первый 9 и второй 10 сумматоры, блок коррекции 11, блок расчета корректирующих коэффициентов 12, блок перемножения 13, приемник СНС 15, пульт 16 и дисплей 17. Выходы блоков датчиков магнитного поля 1 и датчиков вертикали 2 соединены соответственно с первым и вторым входами блока преобразования показаний датчиков 3, выход которого соединен с первым входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ 4, выход которого соединен с первым входом первого блока расчета приращений координат 8 и первым входом блока расчета угла 7, выход которого соединен с первым входом блока управления 5, первый и пятый выходы которого соединены соответственно со вторым входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ 4 и третьим входом блока преобразования показаний датчиков 3; выход первого сумматора 9 соединен со вторым входом блока управления 5; выход приемника СНС 15 соединен с первым входом блока коррекции 11 и первым входом второго блока расчета приращений координат 23, второй вход которого соединен с выходом первого блока расчета приращений координат 8 и первым входом второго сумматора 10, а выход второго блока расчета приращений координат 23 соединен с первым входом блока расчета корректирующих коэффициентов 12, первый выход которого соединен с первым входом блока перемножения 13, второй вход которого соединен с выходом датчика перемещения 6, а выход блока перемножения 13 соединен со вторым входом блока коррекции 11 и вторым входом первого блока расчета приращений координат 8, первый вход которого соединен с выходом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ 4 и первым входом блока расчета угла 7, второй вход которого соединен со вторым выходом блока расчета корректирующих коэффициентов 12, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока управления 5, второй выход которого соединен со вторым входом блока коррекции 11, третий вход которого соединен с выходом второго сумматора 10, а первый и второй выходы блока коррекции 11 соединены соответственно с входом первого сумматора 9 и вторым входом второго сумматора 10; выход пульта 16 соединен с третьим входом блока управления 5, третий выход которого соединен с входом дисплея 17.
Работает устройство-прототип следующим образом.
В блоке 1 формируются аналоговые сигналы, пропорциональные значению соответствующих ортогональных проекций вектора напряженности магнитного поля Нх, Ну, Hz. Одновременно с ними, в блоке 2 осуществляется преобразование действующего значения силы тяжести, пропорциональное значениям соответствующих ортогональных проекций Ax, Ay, Az. Сигналы с блоков 1 и 2 поступают соответственно на первый и второй входы блока 3, в котором осуществляется преобразование аналоговых сигналов датчиков в цифровую форму, и их усреднение в каждом рабочем цикле за период 0,1÷2 сек. Усредненные значения Ax, Ay, Az и Нх, Ну, Hz поступают на первый вход блока 4, в котором производится коррекция значений Нх, Ну, Hz с учетом коэффициентов коррекции, полученных в калибровочном цикле. Значения сигналов горизонтальных проекций МПЗ с выхода блока 4 поступают на первый вход блока 8 и первый вход блока 7, в котором осуществляется преобразование значений проекции МПЗ на оси приборной системы координат и определение отклонений действующего направления приборной системы координат от направления линий напряженности МПЗ, а также расчет наклонов приборной системы в продольном и поперечном направлении. Сигнал с выхода датчика перемещения 6 поступает на второй вход блока 13, где он перемножается с сигналом, приходящим с первого выхода блока 12. Блок 13 обеспечивает определение приращения пройденного пути ΔS за каждый рабочий цикл в соответствии с выражением:
ΔS=Ks*ΔW,
где Ks - коэффициент пути;
ΔW - показания датчика перемещения 6.
С выхода блока 13 сигнал поступает на второй вход блока 8 и второй вход блока 11, в котором осуществляется вычисление проекции суммарного вектора перемещения объекта с учетом координат местоположения.
С выхода блока 8 сигнал поступает на второй вход второго блока 23, в котором осуществляется расчет проекции перемещения объекта навигации на оси географической системы координат за определенный интервал времени (равный промежутку рабочего цикла измерений, что составляет 1 сек.) с учетом предварительно вычисленных проекций суммарного вектора перемещения объекта. Кроме того, с выхода блока 8 сигнал подается на первый вход второго сумматора 10, с выхода которого сигнал подается на третий вход блока 11, с первого выхода которого сигнал через блок 9 поступает на второй вход блока управления 5, осуществляющего операции интерфейсного обмена для ввода команд управления устройства и вывода значений сигналов, являющихся результатом работы устройства, а также синхронизацию операций, выполняемых отдельными составными частями устройства. Сигнал с выхода блока 7 поступает на первый вход блока 5, и с его первого выхода сигнал поступает на второй вход блока 4; с пятого выхода блока 5 сигнал поступает на третий вход блока 3, с четвертого выхода блока 5 сигнал поступает на второй вход блока расчета корректирующих коэффициентов пути и угла 12, и с его первого выхода сигнал поступает на первый вход блока 13. С выхода блока 23 сигнал поступает на первый вход блока 12, со второго выхода которого сигнал одновременно поступает на второй вход блока 7 и третий вход блока 8. Со второго выхода блока 5 сигнал управления поступает на второй вход блока 11, со второго выхода которого сигнал поступает на второй вход блока 10. С выхода приемника СНС 15 сигнал значений координат текущего местоположения поступает на первый вход блока 23 и первый вход блока 11. Сигнал с третьего выхода блока 5 поступает на вход дисплея 17 для визуального отображения текущей информации, сигнал запроса с пульта 16 поступает на третий вход блока управления 5.
Недостатком устройства-прототипа является наличие ошибок измерения координат на операции маневрирования движения в условиях воздействия на подвижный наземный объект угловой скорости в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что приводит к отклонению вычисляемых параметров азимута от его реального значения, это обусловлено инерционностью показаний датчиков магнитного поля и линейного ускорения и ошибкой вычислительного алгоритма. В процессе движения наземного подвижного объекта (НПО) возникают пробуксовки колес, изменение направления движения при разгоне, торможении, на поворотах, что приводит к большим среднеквадратичным ошибкам при определении азимута, вследствие погрешности и нестабильности измерений физических параметров.
В процессе движения НПО в показаниях одометрических датчиков пути возникают погрешности вследствие "дребезга" переключений на малых скоростях.
В наземной геомагнитной навигации уклонениями отвесной линии можно пренебречь, т.к. дополнительные ошибки не превысят 0,05% от пройденного пути. Величина вектора ускорения свободного падения на поверхности Земли изменяется несущественно (0,5%), ошибка определения направления вертикали при замене истинного значения на среднее составляет не более 1° при наклонах, не превышающих 20°. Поэтому при использовании аппаратуры для НПО можно отказаться от измерений величины Az, заменяя ее вычисленным значением:
2
где А - соответствует величине ускорения свободного падения, равного 9,81 м/с.
Для наземной геомагнитной навигации важно знать параметры МПЗ, характер его распределения в приземном слое, временные и пространственные вариации, влияние и взаимодействие МПЗ с магнитным полем другого объекта. Проекция Hz лежит в плоскости магнитного меридиана, и положение его постоянно изменяется во времени вследствие вариаций элементов земного магнетизма. Быстротечные вариации возникают вследствие возникновения электрических токов в высоких слоях атмосферы. При малых наклонах требования к точности определения Hz значительно ниже, чем Нх и Ну. Поэтому можно отказаться от измерений величины Hz и заменить его вычисленным значением:
где Н - значение МПЗ в данной местности.
Однако величина Н не может быть постоянна и определяется при смене региона либо по магнитной карте, имеющейся в памяти вычислительного блока, либо путем прямого измерения магнитного поля на расстоянии до 20 метров от транспортного средства.
Усреднение измеряемых значений магнитного поля и ускорения силы тяжести в течение измерительного цикла с учетом корректирующих коэффициентов, полученных в калибровочном цикле, не приводит к достаточной точности измерения азимутального угла направления движения и погрешности определения координат НПО. При этом такая систематическая ошибка постоянно увеличивается на каждом шаге вычисления, и возрастает в процессе устранения магнитной девиации.
Таким образом, целью предлагаемой работы является создание устройства обработки измерительной информации инерциальной навигационной системы для НПО, обеспечивающего технический результат в виде повышения быстродействия системы обработки измерительной информации, точности и достоверности определения координат и угловой ориентации НПО в условиях маневрирования и воздействия дестабилизирующих факторов в виде угловой скорости в горизонтальной и вертикальной плоскостях, при разгоне, торможении пробусковке, а также в процессе движения при подъемах и поворотах и при воздействии механических электромагнтных помех и различных дестабилизирующих факторов окружающей среды.
Для реализации поставленной цели в известное устройство, содержащее блок датчиков магнитного поля, блок датчиков линейного ускорения, блок преобразования показаний датчиков, блок расчета горизонтальных проекций магнитного поля Земли (МПЗ), блок управления, датчик перемещения, блок расчет угла, блок расчета приращений координат, первый и второй сумматоры, блок коррекции, блок расчета корректирующих коэффициентов пути и угла, блок перемножения, приемник спутниковой навигационной системы (СНС), пульт управления, дисплей, причем выходы блока датчиков магнитного поля и блока датчиков линейного ускорения соединены, соответственно, с первым и вторым входами блока преобразования показаний датчиков, выход блока расчета горизонтальных проекций МПЗ соединен с первым входом блока расчета угла, второй вход которого соединен со вторым выходом блока расчета корректирующих коэффициентов пути и угла, первый выход которого соединен с первым входом блока перемножения, выход блока расчета угла соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен со вторым входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ, второй выход блока управления соединен со вторым входом блока коррекции, первый вход которого соединен с выходом приемника СНС, второй выход блока коррекции соединен со вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с третьим входом блока коррекции, первый выход которого через первый сумматор соединен со вторым входом блока управления, третий вход которого соединен с выходом пульта управления, а третий выход - с входом дисплея, согласно полезной модели, введены третий сумматор, блок анализа фазовых интервалов и фронтов сигналов, блок фильтрации, блок коррекции неортогональности расположения датчиков, блок хранения коэффициентов лабораторной настройки и блок хранения исходных значений координат, при этом, первый выход блока хранения коэффициентов лабораторной настройки соединен с третьим входом блока преобразования показаний датчиков, выполненного с возможностью коррекции показаний датчиков, выход которого через блок фильтрации соединен с первым входом блока коррекции неортогональности расположения датчиков, второй вход которого соединен со вторым выходом блока хранения коэффициентов лабораторной настройки, а выход блока коррекции неортогональности расположения датчиков соединен с первым входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ; выход датчика перемещения через блок анализа фазовых интервалов и фронтов сигналов соединен со вторым входом блока перемножения, выход которого соединен со вторым входом блока расчета приращений координат, выход которого соединен с первым входом второго сумматора и первым входом третьего сумматора, выход которого соединен с первым входом блока расчета корректирующих коэффициентов пути и угла; выход блока хранения исходных значений координат соединен со вторыми входами первого и третьего сумматоров, с третьим входом второго сумматора и четвертым входом блока расчета корректирующих коэффициентов пути и угла, третий вход которого соединен с выходом приемника СНС, четвертый выход блока управления соединен с третьим входом блока расчета приращений координат, выполненного с возможностью расчета приращения координат за единицу приращения пути, пятый выход блока управления соединен с входом блока хранения исходных значений координат.
Функциональная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, где приняты следующие обозначения:
1 - блок датчиков магнитного поля;
2 - блок датчиков линейного ускорения (блок датчиков вертикали);
3 - блок преобразования и коррекции показаний датчиков;
4 - блок расчета горизонтальных проекций магнитного поля Земли (МПЗ);
5 - блок управления;
6 - датчик перемещения;
7 - блок расчета угла;
8 - блок расчета приращений координат за единицу приращения пути;
9, 10, 14 - первый, второй и третий сумматоры;
11 - блок коррекции;
12 - блок расчета корректирующих коэффициентов пути и угла;
13 - блок перемножения;
15 - приемник спутниковой навигационной системы (СНС);
16 - пульт управления;
17 - дисплей;
18 - блок анализа фазовых интервалов и фронтов сигналов;
19 - блок фильтрации;
20 - блок коррекции неортогональности расположения датчиков;
21 - блок хранения коэффициентов лабораторной настройки;
22 - блок хранения исходных значений координат.
Предлагаемое устройство содержит блок датчиков магнитного поля 1 и блок датчиков линейного ускорения 2, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока преобразования и коррекции показаний датчиков 3, выход которого соединен с входом блока фильтрации 19, выход которого соединен с первым входом блока коррекции неортогональности расположения датчиков 20, второй вход которого соединен со вторым выходом блока хранения коэффициентов лабораторной настройки 21, первый выход которого соединен с третьим входом блока преобразования и коррекции показаний датчиков 3, выход блока коррекции неортогональности расположения датчиков 20 соединен с первым входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ 4, выход которого соединен с первым входом блока расчета угла 7, выход которого соединен с первым входом блока расчета приращений координат за единицу приращения пути 8 и с первым входом блока управления 5, первый выход которого соединен со вторым входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ 4, третий выход блока управления 5 соединен с входом дисплея 17, третий вход - соединен с выходом пульта 16, второй выход - соединен со вторыми входами блока коррекции 11 и блока расчета корректирующих коэффициентов пути и угла 12, четвертый выход - соединен с третьим входом блока расчета приращений координат за единицу приращения пути 8, пятый выход - соединен с входом блока хранения исходных значений координат 22, второй вход - соединен с выходом первого сумматора 9, второй вход которого соединен с выходом блока хранения исходных значений координат 22, выход приемника СНС 15 соединен с третьим входом блока расчета корректирующих коэффициентов пути и угла 12 и с первым входом блока коррекции 11, второй выход которого соединен со вторым входом второго сумматора 10, третий вход которого соединен с выходом блока хранения исходных значений координат 22, с четвертым входом блока расчета корректирующих коэффициентов пути и угла 12, а также со вторым входом третьего сумматора 14, выход которого соединен с первым входом блока расчета корректирующих коэффициентов пути и угла 12, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления 5, второй выход - соединен со вторым входом блока расчета угла 7, а первый выход - соединен с первым входом блока перемножения 13, второй вход которого соединен с выходом блока анализа фазовых интервалов и фронтов сигналов 18, вход которого соединен с выходом датчика перемещения 6; выход блока перемножения 13 соединен со вторым входом блока расчета приращений координат за единицу приращения пути 8, выход которого соединен с первыми входами второго 10 и третьего 14 сумматоров.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Сигналы с блоков датчиков магнитного поля 1 и линейного ускорения 2, пропорциональные соответствующим значениям магнитного поля и силы тяжести в пункте определения координат, подаются соответственно на первый и второй входы блока 3, где происходит преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму, а также коррекция показаний с установкой нулевых значений и масштабирования, с выравниванием показаний по координатным осям приборной системы и их линеаризация.
При этом, коэффициенты коррекции и настройки поступают с первого выхода блока 21 на третий вход блока 3. В блоке 21 осуществляется хранение коэффициентов линеаризации показаний датчиков и коррекции текущих значений, установка нулевого значения и масштабирования осей. При осуществлении расчетов физических параметров (градусы наклона и азимут), датчики магнитного поля и ускорения при лабораторной настройке должны выдавать годограф "Магнитного поля", который представляет собой правильный круг при любой ориентации датчиков магнитного поля, от которого зависит точность вычислений физических параметров. Технологические особенности конструкции датчиков, а также необходимость измерять ориентацию направления датчиков (измерение положительного и отрицательного значения магнитного поля), конструктивные особенности монтажа самих датчиков в блоках, особенности преобразования физических величин из аналоговой в цифровую форму, определяют набор корректирующих коэффициентов, которые позволяют компенсировать технологические погрешности значений, возникающие при монтаже датчиков в конструкции, выравнивать цифровое и аналоговое значения в различных направлениях ориентации датчиков при измерении поля в нулевых и экстремальных ориентациях.
С выхода блока 3 преобразованные и откорректированные сигналы поступают на вход блока 19, где осуществляется компенсация влияния внешних воздействующих факторов и фильтрация показаний датчиков с подавлением шумов процесса преобразования. С выхода блока 19 измерительные сигналы поступают на первый вход блока 20, где происходит коррекция их показаний с учетом влияния конструктивно-технологических допусков, а также их компенсация. В блоке 20 компенсируется влияние взаимной неортогональности расположения осей чувствительности датчиков в плоскостях их ориентации. Например, компенсируются погрешности, возникающие при взаимной неортогональности расположения осей чувствительности датчиков магнитного поля (магниторезисторов или феррозондов) в измерительной плоскости, возникающих при технологических погрешностях монтажа, а также установочных плоскостей датчиков линейных ускорений (акселерометров). Учет и компенсация погрешностей, возникающих при вышеуказанных факторах, позволяют повысить точность определения проекций векторов магнитного поля на оси приборной системы координат и соответственно угловой ориентации подвижного объекта. Со второго выхода блока 21 сигналы коррекции и масштабирования поступают на второй вход блока 20, что позволяет дополнительно повысить точность определения угловой ориентации в процессе измерений координат и направления движения в режиме перемещения. С выхода блока 20 скорректированные и отфильтрованные значения сигналов магнитного поля и силы гравитации поступают на первый вход блока 4, где производится расчет проекции действующего вектора МПЗ на оси приборной системы координат. С выхода блока 4 откалиброванные и преобразованные измерительные сигналы поступают на первый вход блока 7, где осуществляется преобразование значений проекции МПЗ на осях приборной системы координат в значения отклонений действующего направления приборной системы координат от направления линий напряженности магнитного поля Земли (азимут на магнитный Север), а также производится коррекция азимута магнитного отклонения в азимут географического направления и расчет наклона приборной системы в продольном и поперечном направлении относительно уровня плоскости горизонта. В блоке 7 также учитывается поправка направления, которая является погрешностью конструктивной установки блоков датчиков 1 и 2 на подвижном объекте, и поступает со второго выхода блока 12 на второй вход блока 7. С выхода блока 7 рассчитанные значения азимута и углов наклона транспортного средства поступают на первый вход блока управления 5, с третьего выхода которого эти значения поступают на вход блока 17 для визуального отображения пользователю. Одновременно с выхода блока 7 преобразованные и откалиброванные сигналы поступают на первый вход блока 8, где производится расчет приращений координат за единицу приращений пути. При этом осуществляется расчет проекции перемещения объекта навигации на оси географической системы координат за определенный интервал времени. В процессе расчета учитывается интервал расстояния, пройденный подвижным объектом в отведенном интервале времени измерения, а также направление азимута ориентации объекта, в котором происходило передвижение. В процессе движения объекта измерительный сигнал датчика перемещения 6 поступает на вход блока 18, где осуществляется преобразование электрического сигнала, характеризующего перемещение подвижного объекта, в цифровое значение, а также анализ характеристик измеряемых величии, результаты которого используются для уточнения значений величины перемещений при движении на малых скоростях и компенсации ложных срабатываний.
При перемещении подвижного объекта с датчика перемещения 6 в блок 18 поступают электрические импульсы с определенными характеристиками, вид которых зависит от формы движения, скорости перемещения, формы маневрирования и т.д. Анализ характеристик этих импульсов (форма, вид фазовых интервалов, частота следования фронтов) характеризуют величину скорости и направления перемещения объекта. С выхода блока 18 измерительный сигнал поступает на второй вход блока 13, в котором формируется значение величины перемещения с учетом измеренного значения перемещения и корректирующего коэффициента. При этом, по сигналу нового временного интервала 1 секунда, который поступает с четвертого выхода блока 5 на третий вход блока 8, производится съем информации о пройденном пути за предыдущий временной интервал, приходящий с выхода блока 13 на второй вход блока 8, и с учетом полученных данных об ориентации объекта (азимут, углы наклона) производится расчет проекции смещения в плоскости осей X, Y географических координат за предыдущий интервал измерения. Результат расчетов проекции смещения подвижного объекта в плоскости географических координат X, Y поступает с выхода блока 8 одновременно на первые входы блоков 10 и 14.
В блоке 5 осуществляются операции интерфейсного обмена для ввода команд управления: с его первого выхода - на второй вход блока 4, со второго выхода - на вторые входы блоков 11 и 12, с пятого выхода - на вход блока 22, а также осуществляется вывод значений измерительных параметров, фиксирующих результаты функциональной работы, и осуществляется синхронизация операций, выполняемых отдельными составными частями устройства, вырабатывается сигнал, по которому запускается цикл измерения показаний блоков датчиков 1 и 2, расчеты физических величин в блоке 4, а также временные интервалы отчета пройденного пути.
Сигналы исходных значений координат, поступающие с блока 22 на второй вход блока 14, и значения приращений координат за интервал времени, поступающие с блока 8 на первый вход блока 14, суммируются в плоскости географических координат X, Y в автономном режиме. Суммарное значение величины вектора перемещения в плоскости X, Y географических координат поступает с выхода блока 14 на первый вход блока 12, где при расчете коэффициентов пути производится сравнение показаний системы в автономном режиме, полученных с выхода блока 14, и показаний спутниковой системы, полученных с выхода блока 15 и поступающих на третий вход блока 12. В результате в блоке 12 вырабатываются коэффициенты, корректирующие пройденный путь, и угол направления передвижения. Сигналы обработки с первого и второго выходов блока 12 соответственно поступают на первый вход блока 13 и второй вход блока 7.
С использованием информации, поступающей с выхода блока 22 на третий вход блока 10, в нем суммируются значения смещения объекта плоскости географических координат X, Y относительно координат исходной точки, отсчитанных по значению, полученных при расчетах, использующих показаний датчиков 1, 2, 6 в рабочем режиме, причем полученное значение суммарного смещения подвижного объекта с выхода блока 10 передается на третий вход блока 11, где корректируется в зависимости от показаний сигналов, поступающих с выхода спутникового приемника 15 на первый вход блока 11. Сигнал откорректированного значения суммарного перемещения со второго выхода блока 11 возвращается на второй вход блока 10 для дальнейшего накопления суммарного значения вектора перемещения, а также поступает с первого выхода блока 11 на первый вход блока 9, в котором производится расчет текущего местоположения подвижного объекта с учетом координат исходной точки, полученных с выхода блока 22, поступающих на второй вход блока 9, и суммарного смещения относительных координат исходной точки, поступающих с первого выхода блока 11 на первый вход блока 9. Сигналы действительных координат местоположения, полученных в блоке 9, с его выхода поступают на второй вход блока 5 для последующей отправки пользователю с третьего выхода блока 5 на вход дисплея 17.
Блок 1 может быть реализован, например, на базе микросхемы AD8554AR, а блок 2 - на базе микросхемы ADXL325.
Блоки 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 18, 19 могут быть выполнены, например, в виде программно-аппаратных узлов, входящих в микроконтроллер PIC33FJ128GP708 фирмы Microchip, подсистема которого содержит контроллер, аналого-цифровой преобразователь, специализированные порты ввода-вывода, встроенную оперативную память, имеющий высокую производительность 40 млн. операций в секунду.
Блоки 16 и 17 могут быть выполнены, например, на основе микроконтроллера Atmel AT89S8253-24JJ.
Блоки 21 и 22 могут быть реализованы, например, в виде ПЗУ.
Техническая реализация остальных блоков - аналогична прототипу.
Таким образом, введение новых блоков и связей в предлагаемом устройстве обеспечивает повышение качества получаемых расчетных параметров в части более точного их вычисления, повышение точности вычислений измерительной информации за счет введения дополнительной математической обработки, а также высокую производительность вычислений за счет применения современной элементной базы, в результате чего происходит повышение быстродействия устройства обработки измерительной информации, точности и достоверности определения координат и угловой ориентации НПО в различных условиях маневрирования НПО, при различном рельефе местности и нестабильных климатических условиях, что повышает параметрическую надежность устройства в автономном режиме.