RU2664978C2 - Odometric system of navigation - Google Patents

Odometric system of navigation Download PDF

Info

Publication number
RU2664978C2
RU2664978C2 RU2016138395A RU2016138395A RU2664978C2 RU 2664978 C2 RU2664978 C2 RU 2664978C2 RU 2016138395 A RU2016138395 A RU 2016138395A RU 2016138395 A RU2016138395 A RU 2016138395A RU 2664978 C2 RU2664978 C2 RU 2664978C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vehicle
terrain
computing device
navigation
land
Prior art date
Application number
RU2016138395A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016138395A (en
RU2016138395A3 (en
Inventor
Василий Анатольевич Смирнов
Вячеслав Сергеевич Черных
Евгений Викторович Пшеничных
Иван Викторович Кольченко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "4 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "4 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "4 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2016138395A priority Critical patent/RU2664978C2/en
Publication of RU2016138395A publication Critical patent/RU2016138395A/en
Publication of RU2016138395A3 publication Critical patent/RU2016138395A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2664978C2 publication Critical patent/RU2664978C2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00

Abstract

FIELD: navigation systems.
SUBSTANCE: invention relates to the field of devices for determining the position coordinates of a land vehicle, in particular to odometric navigation systems, and can be used to perform land navigation of multi-axis moving objects. Said odometric navigation system differs from its analogs by a linear displacement sensor, whose body is fixed to the body of the vehicle, the linear movement sensor slider is rigidly connected to the wheel shaft of the vehicle, and the output of the linear encoder is connected to the input of the computing device. Due to this, when a multi-axle vehicle is moving over a terrain having irregularities, whose height does not exceed the stroke of shock absorbers, and the distance between them is less than its wheelbase (microrelief), compensation for the error in measuring the horizontal component of the path travelled by the land vehicle due to the microrelief of the terrain will be provided.
EFFECT: technical result is to increase the accuracy of measuring the horizontal component of the path travelled by a land vehicle.
1 cl, 2 dwg

Description

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 многоосных подвижных объектов.The invention relates to the field of devices for determining the coordinates of the location of a land vehicle, in particular, to odometric navigation systems, and can be used for land navigation of multi-axis moving objects.

Известные одометрические системы навигации содержат в своем составе механический датчик пути, соединенный с ходовой частью транспортного средства, курсовую систему, вычислительное устройство, курсоуказатель и планшет индикаторный (см., например, А.А. Псарёв и др. Военная топография. М., Военное издательство, 1986 г., стр. 267). Однако, точность получения в таких системах информации о горизонтальной составляющей пройденного пути, используемой для счисления приращений координат, существенно зависит от ряда факторов, к которым, в частности, относится макро- и микрорельеф местности. Если влияние макрорельефа местности (участков неровностей рельефа, соизмеримых с базой транспортного средства) можно компенсировать в данных системах путем измерения датчиком горизонта курсовой системы углов наклона продольной оси транспортного средства с последующим их учетом при вычислении горизонтальной составляющей пройденного пути, то влияние микрорельефа местности не компенсируется.Known odometric navigation systems contain a mechanical track sensor connected to the vehicle’s undercarriage, a heading system, a computing device, a direction indicator and a display tablet (see, for example, A. A. Psarev and other military topography. M., Military Publishing House, 1986, p. 267). However, the accuracy of obtaining in such systems information about the horizontal component of the distance traveled, used to calculate the increment of coordinates, depends significantly on a number of factors, which, in particular, include the macro- and microrelief of the terrain. If the influence of the macrorelief of the terrain (areas of uneven terrain comparable with the base of the vehicle) can be compensated in these systems by measuring the horizontal sensor of the course system of the tilt of the longitudinal axis of the vehicle with their subsequent consideration in calculating the horizontal component of the distance traveled, then the influence of the microrelief of the terrain is not compensated.

Цель настоящего изобретения - повышение точности измерения горизонтальной составляющей пройденного наземным транспортным средством пути за счет исключения погрешности, обусловленной микрорельефом местности.The purpose of the present invention is to improve the accuracy of measuring the horizontal component of the path traveled by a ground vehicle by eliminating the error due to the terrain microrelief.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве в отличие от прототипа дополнительно введен датчик линейного перемещения, корпус которого прикреплен к кузову транспортного средства, ползунок датчика линейного перемещения жестко соединен с валом колеса транспортного средства, выход датчика линейного перемещения соединен с входом вычислительного устройства.This goal is achieved by the fact that in the proposed device, in contrast to the prototype, a linear displacement sensor is additionally introduced, the body of which is attached to the vehicle body, the linear displacement sensor slider is rigidly connected to the vehicle wheel shaft, the output of the linear displacement sensor is connected to the input of the computing device.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг. 1), где показана одометрическая система навигации. Устройство включает в себя датчик линейного перемещения 5, корпус которого соединен с кузовом 1 транспортного средства, а ползунок 6 жестко соединен с валом 2 колеса 3 транспортного средства, При этом вал 2 колеса 3 соединен с кузовом 1 транспортного средства с помощью подвески, имеющей амортизатор 4. Выход датчика линейного перемещения 5 соединен с первым входом вычислительного устройства 8. Со вторым входом вычислительного устройства соединен выход механического датчика пути 7, с третьим входом соединен выход курсовой системы 9. Выходы вычислительного устройства 8 соединены со входами курсоуказателя 10 и планшета индикаторного 11.The invention is illustrated in the drawing (Fig. 1), which shows an odometric navigation system. The device includes a linear displacement sensor 5, the body of which is connected to the vehicle body 1, and the slider 6 is rigidly connected to the shaft 2 of the vehicle wheel 3, while the shaft 2 of the wheel 3 is connected to the vehicle body 1 by means of a suspension having a shock absorber 4 The output of the linear displacement sensor 5 is connected to the first input of the computing device 8. The output of the mechanical sensor of the path 7 is connected to the second input of the computing device, the output of the course system 9 is connected to the third input. itelnogo device 8 are connected to the inputs of the lightbar indicator 10 and the tablet 11.

Устройство работает следующим образом. При движении многоосного транспортного средства по местности, имеющей неровности высота которых не превышает хода амортизаторов 4 подвески его колес 3 и расстояние между которыми меньше его колесной базы (микрорельеф), продольная ось транспортного средства практически не будет изменять своего положения относительно плоскости горизонта, в то время как его колеса будут обкатывать каждую неровность. Под действием неровности на i-ом отрезке пути колесо 3, а следовательно и жестко связанный с валом 2 колеса ползунок 6 датчика линейного перемещения 5, переместятся в вертикальной плоскости из положения «а» в положение «б» на отрезок величиной Δhi (фиг. 2):The device operates as follows. When a multi-axis vehicle moves in a terrain with irregularities whose height does not exceed the stroke of the shock absorbers 4 of the suspension of its wheels 3 and the distance between them is less than its wheelbase (microrelief), the longitudinal axis of the vehicle will practically not change its position relative to the horizon plane, while how its wheels will run through every bump. Under the influence of irregularities on the i-th section of the path, the wheel 3, and consequently the slider 6 of the linear displacement sensor 5, rigidly connected to the shaft 2 of the wheel, will move in the vertical plane from position “a” to position “b” onto a segment of Δh i value (Fig. 2):

Δhi=hi-1 - hi,Δh i = h i-1 - h i ,

где hi-1 и hi - расстояния между центром колеса 3 и днищем транспортного средства в положениях «а» и «б», соответственно.where h i-1 and h i are the distances between the center of the wheel 3 and the bottom of the vehicle in positions "a" and "b", respectively.

В результате на выходе датчика линейного перемещения 5 появится сигнал Ui, пропорциональный величине Δhi,As a result, the signal U i proportional to Δh i appears at the output of the linear displacement sensor 5

Ui=k⋅Δhi,U i = k⋅Δh i ,

где k - коэффициент передачи датчика линейного перемещения 5.where k is the gear coefficient of the linear displacement sensor 5.

Сигнал Ui подается на первый вход вычислительного устройства 8. На второй вход вычислительного устройства подается сигнал с выхода механического датчика пути 7, который содержит информацию Si о длине i-го отрезка пути.The signal U i is supplied to the first input of the computing device 8. At the second input of the computing device, a signal is output from the output of the mechanical sensor of the path 7, which contains information S i about the length of the ith segment of the path.

В вычислительном устройстве 8 рассчитывается горизонтальная составляющая SГi пройденного пути. Вычисления осуществляются по следующим формулам:In the computing device 8, the horizontal component S Гi of the distance traveled is calculated. The calculations are carried out according to the following formulas:

Figure 00000001
Figure 00000001

где βi - величина угла наклона i-го отрезка пути относительно плоскости горизонта.where β i is the angle of inclination of the i-th section of the path relative to the horizon plane.

С выхода курсовой системы 9 на вход вычислительного устройства 8 поступает также информация о величине αi дирекционного угла продольной оси транспортного средства. По полученным значениям SГi и αi в вычислительном устройстве вычисляются плоские прямоугольные координаты Xi и Yi текущего местоположения транспортного средства:From the output of the course system 9 to the input of the computing device 8 also receives information about the value of α i the directional angle of the longitudinal axis of the vehicle. Based on the obtained values of S Гi and α i in the computing device, the flat rectangular coordinates X i and Y i of the current location of the vehicle are calculated:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

где Хисх и Yисх - прямоугольные координаты исходного пункта маршрута.where X ref and Y ref are the rectangular coordinates of the starting point of the route.

С выхода вычислительного устройства 8 сигналы, несущие информацию о дирекционном угле αi транспортного средства и прямоугольных координатах Xi и Yi его текущего местоположения, поступают на входы курсоуказателя 10 и планшета индикаторного 11, соответственно.From the output of the computing device 8, the signals carrying information about the directional angle α i of the vehicle and the rectangular coordinates X i and Y i of its current location are fed to the inputs of the direction indicator 10 and the indicator tablet 11, respectively.

Таким образом, в предложенной одометрической системе навигации обеспечивается компенсация погрешности измерения горизонтальной составляющей пройденного пути наземным транспортным средством, обусловленной микрорельефом местности. Следовательно, в предложенном устройстве точность измерения горизонтальной составляющей пройденного пути не будет зависеть от такого фактора, как микрорельеф местности, что в конечном итоге приводит к повышению точности определения прямоугольных координат местоположения транспортного средства.Thus, in the proposed odometric navigation system, compensation is provided for the error in measuring the horizontal component of the distance traveled by a land vehicle due to the microrelief of the terrain. Therefore, in the proposed device, the accuracy of measuring the horizontal component of the distance traveled will not depend on such a factor as the microrelief of the terrain, which ultimately leads to an increase in the accuracy of determining the rectangular coordinates of the location of the vehicle.

Использованные источникиUsed sources

- Полевой В.А. «Работа с трехкоординатным топопривязчиком». М.: «Недра», 1978 г., стр. 25;- Field V.A. "Work with a three-coordinate topographic loader." M .: "Nedra", 1978, p. 25;

- Псарёв А.А. и др. «Военная топография». М.: «Воениздат», 1986 г., стр. 267 (прототип).- Psarev A.A. and others. "Military topography." M .: "Military Publishing", 1986, p. 267 (prototype).

Claims (1)

Одометрическая система навигации, содержащая механический датчик пути, курсовую систему, вычислительное устройство, курсоуказатель и планшет индикаторный, отличающаяся от аналогов тем, что в ее состав включается датчик дополнительного линейного перемещения, корпус которого прикреплен к кузову транспортного средства, ползунок датчика жестко соединен с валом колеса транспортного средства, выход датчика линейного перемещения соединен с входом вычислительного устройства, что, в свою очередь, позволяет повысить точность измерения горизонтальной составляющей пройденного пути за счет исключения погрешности, обусловленной микрорельефом местности.An odometric navigation system containing a mechanical path sensor, heading system, computing device, heading indicator and indicator tablet, different from analogues in that it includes an additional linear displacement sensor, the body of which is attached to the vehicle body, the sensor slider is rigidly connected to the wheel shaft vehicle, the output of the linear displacement sensor is connected to the input of the computing device, which, in turn, improves the accuracy of the horizontal ntalnoy component distance traveled by eliminating the uncertainty caused by the topographical terrain.
RU2016138395A 2016-09-27 2016-09-27 Odometric system of navigation RU2664978C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138395A RU2664978C2 (en) 2016-09-27 2016-09-27 Odometric system of navigation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138395A RU2664978C2 (en) 2016-09-27 2016-09-27 Odometric system of navigation

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016138395A RU2016138395A (en) 2018-03-28
RU2016138395A3 RU2016138395A3 (en) 2018-03-28
RU2664978C2 true RU2664978C2 (en) 2018-08-24

Family

ID=61866668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016138395A RU2664978C2 (en) 2016-09-27 2016-09-27 Odometric system of navigation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2664978C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2767838C1 (en) * 2020-10-06 2022-03-22 Общество с ограниченной ответственностью «Яндекс Беспилотные Технологии» Methods and systems for generating training data for detecting horizon and road plane
RU2773872C2 (en) * 2020-12-07 2022-06-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение "4 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Odometric navigation system

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113503896A (en) * 2021-06-24 2021-10-15 浙江大学台州研究院 Mileage calibration method of railway measuring trolley based on positioning system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU65501U1 (en) * 2007-04-04 2007-08-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственный центр информационных и транспортных систем (НПЦ ИНФОТРАНС) DEVICE FOR MONITORING RAILWAY PARAMETERS
RU77963U1 (en) * 2008-05-04 2008-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" LINEAR MOVEMENT SENSOR
US9488480B2 (en) * 2011-02-28 2016-11-08 Invensense, Inc. Method and apparatus for improved navigation of a moving platform

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU65501U1 (en) * 2007-04-04 2007-08-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственный центр информационных и транспортных систем (НПЦ ИНФОТРАНС) DEVICE FOR MONITORING RAILWAY PARAMETERS
RU77963U1 (en) * 2008-05-04 2008-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" LINEAR MOVEMENT SENSOR
US9488480B2 (en) * 2011-02-28 2016-11-08 Invensense, Inc. Method and apparatus for improved navigation of a moving platform

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПСАРЁВ А.А. И др. "ВОЕННАЯ ТОПОГРАФИЯ". М.: "ВОЕНИЗДАТ", 1986 г., стр. 267-274. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2767838C1 (en) * 2020-10-06 2022-03-22 Общество с ограниченной ответственностью «Яндекс Беспилотные Технологии» Methods and systems for generating training data for detecting horizon and road plane
RU2773872C2 (en) * 2020-12-07 2022-06-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение "4 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Odometric navigation system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016138395A (en) 2018-03-28
RU2016138395A3 (en) 2018-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5574649A (en) Position-locating method and apparatus including corrections for elevational changes
CN105509738B (en) Vehicle positioning orientation method based on inertial navigation/Doppler radar combination
US11243080B2 (en) Self-position estimation method and self-position estimation device
JPH06174480A (en) Method and device for determining position of vehicle
CN103438890B (en) Based on the planetary power descending branch air navigation aid of TDS and image measurement
RU2664978C2 (en) Odometric system of navigation
CN113670334B (en) Initial alignment method and device for aerocar
Yang et al. SINS/odometer/Doppler radar high-precision integrated navigation method for land vehicle
RU2611564C1 (en) Method of aircrafts navigation
CN107764273B (en) Vehicle navigation positioning method and system
Mizushima et al. Development of a low-cost attitude sensor for agricultural vehicles
CN105137468A (en) Photoelectric type automobile continuous navigation data acquiring device and method in GPS blind area environment
CN205049153U (en) Sustainable navigation data collection system of vehicle under environment of photoelectric type GPS blind area
RU2608792C2 (en) Method of mobile machine on plane position determining
CN103256932A (en) Replacement and extrapolation combined navigation method
RU166664U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING SPATIAL PARAMETERS OF OBJECTS OF RAILWAY INFRASTRUCTURE
JP6503477B2 (en) Distance estimation device, distance estimation method and program
KR101676145B1 (en) Curvature calculation device and curvature correction method
RU2705733C1 (en) Method of increasing the accuracy of moving object positioning
RU2773872C2 (en) Odometric navigation system
Suksawat Development of multifunction international roughness index and profile measuring device
KR101428992B1 (en) Device for calculating curvature of the trace of wheels during driving and method for calibrating curvature thereof
KR101189548B1 (en) Calculation Method of Velocity Vector for automobile
Han et al. Performance evaluation on GNSS, wheel speed sensor, yaw rate sensor, and gravity sensor integrated positioning algorithm for automotive navigation system
TWI394944B (en) Vehicle attitude estimation system and method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190928