ИЗМЕРИТЕЛЬ КООРДИНАТ ДЛЯ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ

Предлагаемое устройство относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения местоположения подвижных объектов (ПО),
Известно устройство по патенту на изобретение РФ №2160431 "Навигационный прибор" (бюл. №34 от 2000 г.), в котором с помощью датчиков по заданным алгоритмам определяются прямоугольные координаты объекта. Однако данное устройство обладает низкой технологичностью.
Известны также "Способ определения местоположения подвижных объектов и устройство для его реализации" по патенту на изобретение РФ №2202102 (бюл. №10 от 2003 г.), в которых для повышения точности измерений в калибровочном цикле определяются корректирующие коэффициенты, а затем в рабочем цикле производится коррекция координат местоположения, объекта.
Недостатком этого способа и устройства является его сложность,
Наиболее близким по технической сути к предлагаемому устройству является "Измеритель координат для подвижных объектов" по патенту на полезную модель РФ №36738, опубликованному в бюллетене №8 за 2004 г. и принятому за прототип.
Функциональная схема устройства-прототипа представлена на фиг.1, где приняты следующие обозначения:
1, 2 - антенны;
3, 4 - приемники;
5 - датчик пути;
6 - магнитный компас;
7 - гирокомпас;
8, 9, 10 - вычислители координат;
11 - вычислитель средневзвешенных координат (СВК);
12 - блок управления;
13 - индикатор.
Устройство-прототип работает следующим образом. В начальный момент приемники 3, 4 осуществляют с помощью антенн 1, 2 прием радиосигналов от опорных станций наземной системы дальней навигации (типа "Лоран-С") и системы спутниковой навигации (типа "Глонас") соответственно. После обработки, принятые сигналы с выходов приемников 3, 4 подаются в цифровом виде на соответствующие вычислители координат 8, 9, представляющие собой микропроцессоры, где производится по ним вычисление географических координат ПО. Полученные значения координат в форме цифрового сигнала подаются затем с вычислителей координат 8, 9 на вычислитель СВК ll, представляющий собой микропроцессор, где по двум независимым источникам координат определяется с помощью управляющих сигналов, поступающих с блока управления 12, средневзвешенное значение географических координат. Затем это значение географических координат ПО вводится с вычислителя СВК 11 в вычислитель 10 для использования их в качестве точки отсчета при вычислении вычислителем 10 координат ПО по данным от датчика пути 5 (акселерометра), магнитного компаса 6 и гирокомпаса 7 (датчиков курса), представляющих собой автономную систему определения координат. С этого момента датчик пути 5, магнитный компас 6 и гирокомпас 7 начинают отслеживать путь и курс ПО относительно начальной
установки координат (точки отсчета) вычислителя 10, при этом сам вычислитель координат 10 рассчитывает вначале полярные координаты ПО, а потом пересчитывает их в географические.
Затем эти координаты с вычислителя 10 поступают на вычислитель GBK 11, где совместно с географическими координатами с вычислителей 8, 9 они используются для определения средневзвешенных координат ПО по трем независимым источникам координат (от наземной, спутниковой и автономной систем).
Подученные таким образом в вычислителе СВК 11 географические координаты Пи поступают далее на индикатор 13 для визуального отображения.
Однако, устройство-прототип обладает недостатком - низкой точностью определения координат,
С целью повышения точности определения координат ПО в устройство, содержащее первую и вторую антенны, первый и второй приемники, датчик пути, магнитный компас, гирокомпас, первый, второй и третий вычислители координат, вычислитель средневзвешенных координат, блок управления и индикатор дополнительно введены третья и четвертая антенны, первый и второй ключи и пульт управления, при этом третья антенна соединена с первым входом первого ключа, выход которого подключен ко второму входу второго приемника, четвертая антенна соединена с первым входом второго ключа, выход которого подключен к третьему входу второго приемника, вторые входы первого и второго ключей объединены и соединены с выходом пульта управления.
Функциональная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, для которой приняты следующие обозначения:
1, 2, 3, 4 - антенны;
5, 6 - ключи;
7, 8 - приемники;
9 - пульт управления;
10 - датчик пути;
11 - магнитный компас;
12 - гирокомпас;
13, 14, 15 - вычислители координат;
16 - вычислитель средневзвешенных координат (СВК);
17 - блок управления;
18 - индикатор.
Предлагаемое устройство содержит: последовательно соединенные антенну 1, приемник 7, вычислитель координат 13, вычислитель СВК 16 и индикатор 18, последовательно включенные антенну 2, приемник 8, вычислитель координат 14, выход которого соединен со вторым входом вычислителя СВК 16, последовательно включенные антенну 3 и ключ 5, выход которого соединен со вторым входом приемника 8, последовательно включенные антенну 4 и ключ 6, выход которого соединен с третьим входом приемника 8, пульт управления 9, выход которого подключен ко вторым входам ключей 5, 6, последовательно соединенные датчик пути 10 и вычислитель координат 15, выход которого подключен к третьему входу вычислителя СВК 16, магнитный компас 11 и гирокомпас 12, выходы которых соединены соответственно со вторым и третьим входами вычислителя координат 15, блок управления 17, выход которого подключен к четвертому входу вычислителя СВК 16, второй выход вычислителя СВК 16 соединен с четвертым входом вычислителя координат 15.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. В режиме маршрутной навигации (при движении ПО) приемники 7, 8 осуществляют с помощью антенн 1, 2 прием радиосигналов от опорных станций наземной системы дальней навигации (типа "Доран-С") и системы спутниковой навигации (типа "Гдонас") соответственно. После обработки, принятые сигналы с выходов приемников 7, 8 подаются в цифровом виде на соответствующие вычислители координат 13, 14, представляющие собой микропроцессоры, где производится по ним вычисление географических координат ПО, Полученные значения координат в форме цифрового сигнала подаются затем с вычислителей координат 13, 14 на вычислитель СВК 16, представляющий собой микропроцессор, где по двум независимым источникам координат определяется с помощью управляющих сигналов, поступающих с блока управления 17, средневзвешенное значение координат. Затем это значение географических координат ПО вводится с вычислителя СВК 16 в вычислитель 15, для использования их в качестве точки отсчета при вычислении вычислителем 15 координат ПО по данным от датчика пути 10 (акселерометра), магнитного компаса 11 и гирокомпаса 12 (датчиков курса), представляющих собой автономную систему определения координат. С этого момента датчик пути Ю, магнитный компас 11 и гирокомпас 12 начинают отслеживать путь и курс ПО относительно начальной установки координат (точки отсчета) вычислителя 15, при этом сам вычислитель координат 15 рассчитывает вначале полярные координаты ПО, а потом пересчитывает их в географические.
Затем эти координаты с вычислителя 15 поступают на вычислитель СВК 16, где совместно с географическими координатами
с вычислителей 13, 14 они используются для определения средневзвешенных координат ПО по трем независимым источникам координат (от наземной, спутниковой и автономной систем).
Полученные таким образом в вычислителе СВК 16 географические координаты ПО поступают далее на индикатор 18 для визуального отображения.
В режиме пространственной ориентации (при остановке ПО) оператор подключает дополнительно с помощью пульта управления 9, через ключи 5, 6, антенны 3, 4 соответственно ко второму и третьему входам приемника 8. С этого момента работа приемника 8 осуществляется от спутниковой системы навигации с помощью антенн 2, 3, 4 по нескольким спутникам. В дальнейшем работа предлагаемого устройства аналогична описанной выше его работе в режиме маршрутной навигации.
Предлагаемое устройство реализуется на базе блоков и микросхем, известных из технической литературы.
Техническая эффективность предлагаемого устройства, в сравнении с прототипом, заключается в том, что оно обладает более высокой точностью определения координат. Это объясняется следующим.
В устройстве-прототипе имеется только один режим работы - маршрутной навигации (при движении ПО), в котором работа спутникового канала навигации осуществляется с помощью одной антенны 2.
В предлагаемом же устройстве, помимо режима маршрутной навигации, как в прототипе, имеется еще дополнительный режим работы - пространственной ориентации (при остановке ПО). В этом режиме работа спутникового канала навигации осуществляется
тремя антеннами 2, 3, 4 от нескольких спутников. Это производится путем подключения к приемнику 8, помимо антенны 2, как в прототипе, антенн 3, 4 (с помощью ключей 5, 6 и пульта управления 9), что дает более высокую точность измерения по углам (курс, крен, тангаж) на позиции.