RU118740U1 - ADAPTIVE NAVIGATION COMPLEX - Google Patents

ADAPTIVE NAVIGATION COMPLEX Download PDF

Info

Publication number
RU118740U1
RU118740U1 RU2012101068/28U RU2012101068U RU118740U1 RU 118740 U1 RU118740 U1 RU 118740U1 RU 2012101068/28 U RU2012101068/28 U RU 2012101068/28U RU 2012101068 U RU2012101068 U RU 2012101068U RU 118740 U1 RU118740 U1 RU 118740U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
block
input
output
unit
calculating
Prior art date
Application number
RU2012101068/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Владимирович Белокриницкий
Юрий Борисович Милявский
Сергей Эдуардович Белокриницкий
Герман Борисович Волобуев
Лев Петрович Домнин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие"
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 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority to RU2012101068/28U priority Critical patent/RU118740U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU118740U1 publication Critical patent/RU118740U1/en

Links

Abstract

Адаптивный навигационный комплекс, содержащий блок датчиков магнитного поля, блок датчиков линейного ускорения, блок коррекции показаний датчиков магнитного поля и линейного ускорения, блок расчета горизонтальных проекций магнитного поля Земли (МПЗ), блок синхронизации, датчик перемещения, блок расчета угла направления движения подвижного объекта (ПО), блок расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения, первый блок суммирования, интегратор, блок коррекции относительного смещения координат, блок расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения, блок умножителя, второй блок суммирования, приемник спутниковой навигационной системы (СНС), блок интерфейса информационного обмена, блок анализа фазовых интервалов и фронтов, блок фильтрации, блок коррекции неортогональности и компенсации погрешности при конструктивных и технологических допусках изготовления блоков датчиков, регистр хранения коэффициентов лабораторной настройки, регистр хранения исходных значений координат, блок коррекции величины ускорения ПО, блок коррекции величины магнитного поля, блок расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей, при этом выходы блоков датчиков магнитного поля и линейного ускорения соответственно подключены к первому и второму входам блока коррекции показаний датчиков магнитного поля и линейного ускорения, третий вход которого подключен к первому выходу регистра хранения коэффициентов лабораторной настройки, второй выход которого соединен с вторым входом блока коррекции неортогональности и компенсации погрешности при конструктивных и технологических допуск� An adaptive navigation complex containing a block of magnetic field sensors, a block of linear acceleration sensors, a block for correcting the readings of magnetic field and linear acceleration sensors, a block for calculating horizontal projections of the Earth's magnetic field (MPF), a synchronization block, a displacement sensor, a block for calculating the angle of the direction of motion of a moving object ( PO), block for calculating the increment of coordinates per unit of increment in the amount of movement, the first block of summation, integrator, block for correcting the relative displacement of coordinates, block for calculating correction factors of the amount of movement, multiplier block, second block for summation, receiver of the satellite navigation system (SNS), information interface block exchange, block for analyzing phase intervals and edges, filtering block, block for correcting non-orthogonality and compensating for errors with structural and technological tolerances of manufacturing sensor blocks, register for storing laboratory adjustment coefficients, register for storing initial values coordinates, a block for correcting the magnitude of the acceleration of the software, a block for correcting the magnitude of the magnetic field, a block for calculating the correction coefficients of the side magnetic fields, while the outputs of the blocks of the magnetic field and linear acceleration sensors are respectively connected to the first and second inputs of the block for correcting the readings of the magnetic field and linear acceleration the third input of which is connected to the first output of the register for storing the coefficients of the laboratory setting, the second output of which is connected to the second input of the block for the correction of non-orthogonality and compensation of the error at structural and technological tolerances�

Description

Полезная модель относится к области приборостроения и может быть использована для непрерывного определения координат, скорости и курса подвижных объектов, в труднодоступных районах с пересеченным рельефом местности или экстремальными условиями передвижения (тоннели, подземные хранилища и коммуникации, горные ущелья), а так же при воздействии инициируемых электромагнитных помех и при отсутствии сигналов спутниковых навигационных систем (СНС).The utility model relates to the field of instrumentation and can be used to continuously determine the coordinates, speed and course of moving objects in hard-to-reach areas with rugged terrain or extreme conditions of movement (tunnels, underground storage and communications, mountain gorges), as well as under the influence of initiated electromagnetic interference and in the absence of signals from satellite navigation systems (SNA).

Известно устройство, описанное в патенте RU 2279039С1, 25.01.2005 «Навигационный комплекс», содержащее приемоиндикатор спутниковой навигационной системы, измерители скорости и курса, трехстепенный магнитный датчик направления, установленный в связанной системе координат подвижного объекта ПО, датчики углов крена, тангажа, датчики углов атаки и скольжения, датчики линейных ускорений и угловых скоростей, бортовой вычислитель, при этом косвенная стабилизированная платформа с тремя кардановыми рамками, на которых установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, два трехкомпонентных акселерометра с механизмом их перемещения и измеритель линейной скорости перемещения, функционально связана с бортовым вычислителем.A device is known that is described in patent RU 2279039С1, January 25, 2005 “Navigation complex”, containing a satellite navigation system receiver, speed and heading meters, a three-degree magnetic direction sensor installed in a connected coordinate system of a moving object PO, roll angle sensors, pitch sensors, angle sensors attacks and glide, linear acceleration and angular velocity sensors, on-board computer, while an indirect stabilized platform with three cardan frames, on which three moment electric servo motor, two ternary accelerometer mechanism with their displacement and a linear displacement velocity meter is operably linked to an onboard calculator.

В процессе функционирования комплекса определение скорости ПО заключается в измерении суммарных ускорений акселерометрами в момент их встречи при взаимном перемещении по параллельным направлениям на встречу друг другу. При этом определяется разность отсчетов в виде разности составляющих ускорений на осях чувствительности акселерометров в соответствии с уравнением, связывающим соответствующую составляющую скорости ПО, скорость перемещения акселерометров, радиус кривизны траектории движения ПО, через параметры, определяющие взаимную ориентацию систем отсчета, в которых измеряется ускорение и совершается перемещение ПО.During the operation of the complex, determining the speed of software consists in measuring the total acceleration by accelerometers at the time of their meeting with mutual movement in parallel directions to meet each other. In this case, the difference of the readings is determined in the form of the difference of the components of the accelerations on the sensitivity axes of the accelerometers in accordance with the equation relating the corresponding component of the velocity of the software, the speed of the accelerometers, the radius of curvature of the motion path of the software, through the parameters that determine the mutual orientation of the reference systems in which the acceleration is measured and moving software.

В процессе обработки вышеуказанных измерений используется сложный математический аппарат, который не дает достаточной точности определения параметров движения ПО, вследствие непостоянства параметров внешних факторов, оказывающих существенное влияние на ПО, и комплексирования различных по принципам действия навигационных подсистем, что не позволяет получить инвариантность определения параметров движения ПО. При этом использование параметрической оптимизации алгоритма комплексирования сигналов от датчиков, работающих на разных физических принципах и имеющих неадекватную реакцию на внешние воздействия при определении навигационных измерений, не приводит к желаемому результату.In the process of processing the above measurements, a complex mathematical apparatus is used, which does not provide sufficient accuracy for determining the parameters of software motion, due to the inconstancy of the parameters of external factors that have a significant impact on the software, and the integration of navigation subsystems that are different in principle, which does not allow to obtain the invariance of determining the parameters of software motion . Moreover, the use of parametric optimization of the algorithm for integrating signals from sensors operating on different physical principles and having an inadequate response to external influences when determining navigation measurements does not lead to the desired result.

Известны устройства для определения местоположения на основе использования СНС, характеризующихся простотой их использования вследствие совершенствования радиоэлектронных компонентов в части их миниатюризации и удешевления. При этом для обеспечения уверенного приема СНС антенный модуль должен устанавливаться в месте ПО, обеспечивающем максимальный обзор к верхней полусфере, что усложняет конструкцию и снижает тактические характеристики ПО. Следует отметить, что применение СНС ограничено:Known devices for determining location based on the use of SNA, characterized by the simplicity of their use due to the improvement of electronic components in terms of their miniaturization and cost reduction. At the same time, to ensure reliable reception of the SNA, the antenna module must be installed in the software location, providing maximum visibility to the upper hemisphere, which complicates the design and reduces the tactical characteristics of the software. It should be noted that the use of the SNA is limited to:

- в случае наличия преднамеренных радиотехнических помех, когда сигналы от СНС будут зашумлены (искажены) и расчет координат не состоится;- in the case of intentional radio interference, when the signals from the SNA will be noisy (distorted) and the calculation of coordinates will not take place;

- в случае наличия географических особенностей местности (движение по лесному массиву, плотная городская застройка с высотными зданиями) или в случае неблагоприятных погодных условий, когда сигналы от СНС будут ослаблены или переотражены, что вносит существенную погрешность в точность определения координат или делает расчет невозможным;- in the case of geographical features of the area (movement along the forest, dense urban development with high-rise buildings) or in case of adverse weather conditions, when the signals from the SNA will be weakened or re-reflected, which introduces a significant error in the accuracy of determining the coordinates or makes calculation impossible;

- в случае движения объекта по подземным коммуникациям или внутри зданий (туннели, подземные склады, парковки), при этом прием сигналов СНС невозможен, а также в случае необходимости определения координат местоположения на небольшой ограниченной территории, где требуется высокая степень точности определения координат (менее 3 метров) (например, территория большого склада), когда невозможно применить СНС, так как точность определения местоположения при ее использовании определяется радиусом от 10 до 100 метров.- in the case of movement of the facility through underground utilities or inside buildings (tunnels, underground warehouses, parking lots), while receiving SNA signals is not possible, and also if it is necessary to determine location coordinates in a small limited area where a high degree of accuracy of coordinates determination is required (less than 3 meters) (for example, the territory of a large warehouse) when it is impossible to use the SNA, since the accuracy of determining the location when using it is determined by a radius of 10 to 100 meters.

Для обеспечения определения координат местоположения объекта с высокой точностью, в вышеуказанных условиях может быть использована геомагнитная навигационная система, которая избавлена от влияния перечисленных выше факторов и принцип функционирования, которой заключается в определении величины пройденного пути объектом за единицу времени измерения, а также в определении направления перемещения на основе измерения действующего значения магнитного поля Земли (МПЗ). Применение метода определения координат на основе геомагнитного принципа позволяет достичь определения координат местоположения с погрешностью не более 1% от пройденного пути (на 100 метрах пути 1 метр ошибки) и погрешностью по азимутальному углу направления движения не более 0,5 градуса.To ensure the determination of the coordinates of the location of the object with high accuracy, in the above conditions, a geomagnetic navigation system can be used, which is free from the influence of the above factors and the principle of operation, which consists in determining the distance traveled by the object per unit time of measurement, as well as in determining the direction of movement based on the measurement of the effective value of the Earth's magnetic field (MPZ). The use of the method of determining coordinates based on the geomagnetic principle makes it possible to determine location coordinates with an error of not more than 1% of the distance traveled (100 meters of the path 1 meter error) and an error in the azimuthal angle of the direction of movement of not more than 0.5 degrees.

Известно устройство описанное в патенте RU 2221991, G01C 21/08, 17/38, 20.01.2004 г. «Способ определения местоположения подвижных наземных объектов и устройство для его реализации».A device is known described in patent RU 2221991, G01C 21/08, 17/38, 01/20/2004, "Method for determining the location of moving ground objects and a device for its implementation."

Устройство содержит датчики магнитного поля; датчики вертикали; датчик перемещения; блок преобразования и усреднения; блок расчета горизонтальных проекций магнитного поля; первый блок расчета коэффициентов коррекции магнитного поля; блок коррекции магнитного поля; навигационный блок; блок управления; пульт управления; блок индикации; блок расчета продольного ускорения; блок коррекции ускорения; блок контрольных значений горизонтальных проекций МПЗ; второй блок расчета коэффициентов коррекции магнитного поля.The device contains magnetic field sensors; vertical sensors; displacement sensor; conversion and averaging block; block for calculating horizontal projections of the magnetic field; the first unit for calculating the correction coefficients of the magnetic field; magnetic field correction unit; navigation block; Control block; Remote Control; indication unit; longitudinal acceleration calculation unit; acceleration correction unit; block control values of horizontal projections MPZ; the second unit for calculating the correction coefficients of the magnetic field.

В исходной точке маршрута оператор с выхода пульта управления вводит исходные данные: координаты начальной точки и значение магнитного склонения для данной местности, которые поступают на вход навигационного блока. В режиме измерения два датчика магнитного поля и датчики линейного ускорения формируют на своих выходах аналоговые сигналы, пропорциональные значениям проекций НX, НY магнитного поля и проекций АX, АY ускорения силы тяжести на оси приборной системы координат. Аналоговые сигналы датчиков поступают на первый и второй входы блока преобразования и усреднения, который обеспечивает их преобразование в цифровой код и усреднение в каждом рабочем цикле. Длительность периода усреднения определяется блоком управления по информации, поступающей с его выхода на вход блока преобразования и усреднения.At the starting point of the route, the operator enters the initial data from the control panel output: the coordinates of the starting point and the magnetic declination value for a given area, which are received at the input of the navigation unit. In the measurement mode, two magnetic field sensors and linear acceleration sensors generate analog signals at their outputs that are proportional to the values of the projections H X , H Y of the magnetic field and the projections A X , A Y of gravity on the axis of the instrument coordinate system. The analog signals of the sensors are fed to the first and second inputs of the conversion and averaging unit, which ensures their conversion to a digital code and averaging in each working cycle. The duration of the averaging period is determined by the control unit according to the information received from its output to the input of the conversion and averaging unit.

Усредненные значения НX, Ну поступают на вход блока коррекции магнитного поля, в котором проводится коррекция значений НX, Ну с учетом коэффициентов коррекции, полученных в калибровочном цикле.The averaged values of H X , H y are fed to the input of the magnetic field correction unit, in which the correction of the values of H X , H y is carried out taking into account the correction coefficients obtained in the calibration cycle.

Скорректированные значения НX, НY поступают на вход блока расчета горизонтальных проекций магнитного поля, на другой вход которого с выхода блока преобразования и усреднения через блок коррекции ускорения поступают значения проекций АX, АУ. По скорректированным значениям НХ, НУ и значениям АХ АУ в блоке расчета горизонтальных проекций магнитного поля производится расчет горизонтальных проекций МПЗ НXB, НYB, которые поступают на вход навигационного блока.The adjusted values of H X , H Y are fed to the input of the block for calculating the horizontal projections of the magnetic field, to the other input of which the projection values A X , A U are received from the output of the conversion and averaging block through the acceleration correction block. Based on the adjusted values of Н Х , Н У and values of А X А У in the block for calculating horizontal projections of the magnetic field, the horizontal projections of the MPZ Н XB , Н YB are calculated, which are fed to the input of the navigation block.

Навигационный блок в каждом рабочем цикле проводит расчет приращений координат и координат объекта. При этом используется информация о приращениях пройденного пути, поступающая с датчика перемещения на вход навигационного блока, а также значение поправки направления движения и координаты исходной точки, которые вводятся оператором с помощью пульта управления и блока управления перед началом измерений, поступающих на вход навигационного блока.The navigation unit in each working cycle calculates the increment of the coordinates and coordinates of the object. In this case, information is used on increments of the distance traveled from the displacement sensor to the input of the navigation unit, as well as the value of the correction of the direction of movement and the coordinates of the starting point, which are entered by the operator using the control panel and the control unit before starting measurements received at the input of the navigation unit.

Расчет магнитного азимута направления движения проводится навигационным блоком.The calculation of the magnetic azimuth of the direction of movement is carried out by the navigation unit.

Перед началом измерения координат, проводят калибровочный цикл, в котором определяют значения горизонтальных проекций суммарного вектора НXB, НYB напряженности МПЗ и магнитного поля объекта. С выхода блока управления на вход блока расчета коэффициентов коррекции магнитного поля поступает команда, в соответствии с которой измеренные значения HX, НY с выхода блока преобразования и усреднения поступают без изменения через блок коррекции магнитного поля на вход блока расчета горизонтальных проекций магнитного поля, на другой вход которого поступают измеренные значения проекций АX АУ. Блок расчета горизонтальных проекций проводит определение проекций НXB НYB, и пересылает их в первый блок расчета коэффициентов коррекции магнитного поля. После завершения измерений проводят расчет коэффициентов коррекции (годографа горизонтальной составляющей) магнитного поля - смещение центра эллипса δНХ, δНУ, и полуоси эллипса а и b.Before starting the measurement of coordinates, a calibration cycle is carried out in which the values of the horizontal projections of the total vector N XB , N YB of the MPF intensity and the magnetic field of the object are determined. From the output of the control unit to the input of the unit for calculating the coefficients of correction of the magnetic field, a command is received, according to which the measured values of H X , H Y from the output of the conversion and averaging unit are received without change through the unit of correction of the magnetic field to the input of the unit for calculating horizontal projections of the magnetic field, the other input of which receives the measured values of the projections A X A U. The block for calculating horizontal projections determines the projections H XB H YB , and sends them to the first block for calculating the correction coefficients of the magnetic field. After completing the measurements, the correction coefficients (hodograph of the horizontal component) of the magnetic field are calculated — the displacement of the center of the ellipse δH X , δH Y , and the semiaxis of the ellipse a and b.

Коэффициенты коррекции хранятся в первом блоке расчета коэффициентов коррекции магнитно го поля и используются в рабочем цикле для коррекции измеряемых значений HX, НУ.Correction coefficients are stored in the first block for calculating the magnetic field correction coefficients and are used in the duty cycle to correct the measured values of H X , N U.

В процессе движения ПО блок расчета продольного ускорения по информации, поступающей с датчика перемещения, определяет изменение приращения пути и определяет ускорение объекта в направлении движения.In the process of moving the software, the unit for calculating longitudinal acceleration from the information received from the displacement sensor determines the change in the path increment and determines the acceleration of the object in the direction of movement.

По измеренным таким образом значениям проекций HX, НУ блок контрольных значений горизонтальных проекций МПЗ проводит определение усредненных значений горизонтальной составляющей МПЗ и угла направления движения, значения которых пересылаются во второй блок расчета коэффициентов коррекции магнитного поля, на вход которого с первого блока расчета коэффициентов коррекции магнитного поля поступают значения коэффициентов коррекции и значения горизонтальной составляющей МПЗ, полученные в калибровочном цикле.Using the values of projections H X , H U so measured, the block of control values of the horizontal projections of the MPZ determines the average values of the horizontal component of the MPZ and the angle of the direction of movement, the values of which are sent to the second block for calculating the correction factors for the magnetic field, to the input of which from the first block for calculating the correction coefficients of the magnetic field, the values of the correction coefficients and the values of the horizontal component of the MPZ received in the calibration cycle are received.

Скорректированные значения поступают на первый блок расчета коэффициентов коррекции магнитного поля и используются в рабочем цикле для коррекции измеряемых значений HX, НY.The corrected values are sent to the first block for calculating the magnetic field correction coefficients and are used in the duty cycle to correct the measured values of H X , H Y.

Недостатком устройства является наличие значительных ошибок при измерении координат ПО в условиях маневрирования и при воздействии на него угловой скорости в процессе движения на местности с различными углами наклона, приводящих к ошибкам определения азимута и координат объекта. В труднодоступных районах с пересеченным рельефом местности, при нарушении работы спутниковых навигационных систем, а так же при воздействии электромагнитных помех возникают ошибки вычислительного алгоритма навигационной системы, обусловленные инициируемыми погрешностями измерений датчиков магнитного поля и линейного ускорения, вследствие локального перемагничивания ПО и изменениями гравитационной составляющей в процессе движения (удары связанные с профилем местности движения ПО, а также при маневрировании). Изменение направления движения на поворотах, при разгоне, торможении, пробуксовке колес приводит к среднеквадратичным ошибкам в процессе определения азимута, величины перемещения и координат ПО. Временные и пространственные вариации магнитных полей, влияние магнитных полей соседних объектов, атмосферные и инициируемые электромагнитные помехи так же приводят к погрешности определения координат ПО и азимутального угла направления движения. При этом возникающая систематическая ошибка увеличивается на каждом рабочем цикле измерения.The disadvantage of this device is the presence of significant errors when measuring the coordinates of software under conditions of maneuvering and when it is subjected to angular velocity in the process of moving on the ground with different angles of inclination, leading to errors in determining the azimuth and coordinates of the object. In hard-to-reach areas with a rugged terrain, when satellite navigation systems are malfunctioning, and when electromagnetic interference is applied, errors occur in the navigation algorithm computational algorithm due to the initiated measurement errors of the magnetic field and linear acceleration sensors due to local magnetization reversal and changes in the gravitational component in the process movements (strikes associated with the terrain profile of the software movement, as well as during maneuvering). Changing the direction of movement during bends, during acceleration, braking, and slipping of the wheels leads to standard errors in the process of determining the azimuth, displacement, and coordinates of the software. Temporal and spatial variations of magnetic fields, the influence of magnetic fields of neighboring objects, atmospheric and initiated electromagnetic interference also lead to an error in determining the coordinates of the PO and azimuthal angle of direction of movement. In this case, the arising systematic error increases on each working cycle of the measurement.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому известно устройство, описанное в патенте RU 100232 U1 GO1С 21\08, 07.07.2010 «Комплексированная навигационная система для определения координат подвижных наземных объектов».The closest in technical essence to the proposed known device, described in patent RU 100232 U1 GO1C 21/08, 07/07/2010 "Integrated navigation system for determining the coordinates of moving ground objects."

Функциональная схема устройства - прототипа приведена на фиг.1, где приняты следующие обозначения:The functional diagram of the device is a prototype shown in figure 1, where the following notation:

1 - блок датчиков магнитного поля;1 - block of magnetic field sensors;

2 - блок датчиков линейного ускорения;2 - block of linear acceleration sensors;

3 - блок коррекции показаний датчиков магнитного поля и линейного ускорения;3 - block correction of the readings of the sensors of the magnetic field and linear acceleration;

4 - блок расчета горизонтальных проекций МПЗ;4 - block calculation of horizontal projections MPZ;

5 - блок синхронизации;5 - block synchronization;

6 - датчик перемещения;6 - displacement sensor;

7 - блок расчета угла направления движения подвижного объекта (ПО);7 - block calculating the angle of the direction of movement of a moving object (ON);

8 - блок расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения;8 - unit for calculating the increment of coordinates per unit of increment of the amount of displacement;

9 - первый блок суммирования;9 - the first block summation;

10 - интегратор;10 - integrator;

11 - блок коррекции относительного смещения координат;11 - block correction of the relative displacement of coordinates;

12 - блок расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения и угловой ориентации;12 is a block for calculating the correction coefficients of the magnitude of the displacement and angular orientation;

13 - блок умножителя;13 - block multiplier;

14 - второй блок суммирования;14 - second block summation;

15 - приемник спутниковой навигационной системы СНС;15 - receiver of the satellite navigation system of the SNA;

16 - блок интерфейса информационного обмена;16 - information exchange interface unit;

17 - блок анализа фазовых интервалов и фронтов;17 - block analysis of phase intervals and fronts;

18 - блок фильтрации;18 - filtering unit;

19 - блок коррекции неортогональности и компенсации погрешности при конструктивных и технологических допусках изготовления устройств;19 is a block for correcting non-orthogonality and error compensation for structural and technological tolerances of the manufacture of devices;

20 - регистр хранения коэффициентов лабораторной настройки;20 - register storage coefficients laboratory settings;

21 - регистр хранения исходных значений координат;21 - a register for storing initial coordinates;

22 - блок коррекции величины ускорения ПО;22 is a block for correcting a value of software acceleration;

23 - блок коррекции величины магнитного поля;23 - block correction of the magnitude of the magnetic field;

24 - блок расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей.24 - block calculation of the correction coefficients of secondary magnetic fields.

Устройство-прототип содержит блок датчиков магнитного поля 1, блок датчиков линейного ускорения 2, блок коррекции показаний датчиков магнитного поля и линейного ускорения 3, блок расчета горизонтальных проекций МПЗ 4, блок синхронизации 5, датчик перемещения 6, блок расчета угла направления движения ПО 7, блок расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения 8, первый 9 и второй 14 блоки суммирования, интегратор 10, блок коррекции относительного смещения координат 11, блок расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения и угловой ориентации 12, блок умножителя 13, приемник СНС 15, блок интерфейса информационного обмена 16, блок анализа фазовых интервалов и фронтов 17, блок фильтрации 18, блок коррекции неортогональности и компенсации погрешности при конструктивных и технологических допусках изготовления устройств 19, регистр хранения коэффициентов лабораторной настройки 20, регистр хранения исходных значений координат 21, блок коррекции величины ускорения ПО 22, блок расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей 24 и блок коррекции величины магнитного поля 23, выход которого соединен со вторым входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ 4. При этом, выходы блоков датчиков магнитного поля 1 и датчиков линейного ускорения 2 соединены соответственно с первым и вторым входами блока коррекции показаний датчиков магнитного поля и линейного ускорения 3, выход которого через блок фильтрации 18 соединен с первым входом блока компенсации погрешности при конструктивных и технологических допусках изготовления устройств 19, первый выход которого соединен с первым входом блока коррекции величины ускорения ПО 22, второй выход - с первым входом блока коррекции величины магнитного поля 23, а второй вход - со вторым выходом регистра хранения коэффициентов лабораторной настройки 20, первый выход которого соединен с третьим входом блока коррекции показаний датчиков магнитного поля и линейного ускорения 3; выход датчика перемещения 6 соединен с первым входом блока анализа фазовых интервалов и фронтов 17, выход которого соединен со вторым входом блока коррекции величины ускорения ПО 22, выход которого соединен с первым входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ 4 и вторым входом блока расчета угла направления движения ПО 7, третий вход которого соединен со вторым выходом блока расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения и угловой ориентации 12, а также с первым входом блока расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей 24, выход которого соединен со вторым входом блока коррекции величины магнитного поля 23; первый выход блока синхронизации 5 соединен со вторым входом блока анализа фазовых интервалов и фронтов 17, второй выход - с третьим входом блока анализа фазовых интервалов и фронтов 17 и вторым входом блока расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения 8, а третий выход блока синхронизации 5 соединен с третьим входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ 4, выход которого соединен с третьим входом блока интерфейса информационного обмена 16, вторым входом блока расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей 24 и первым входом блока расчета угла направления движения ПО 7, выход которого соединен с первым входом блока расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения 8 и четвертым входом блока интерфейса информационного обмена 16, первый выход которого через регистр хранения исходных значений координат 21 соединен с четвертым входом блока расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения и угловой ориентации 12, третьим входом блока коррекции относительного смещения координат 11 и вторым входом первого блока суммирования 9, выход которого соединен со вторым входом блока интерфейса информационного обмена 16, второй выход которого соединен со вторым входом блока расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения и угловой ориентации 12, первый выход которого соединен со вторым входом блока умножителя 13, первый вход которого соединен с выходом блока анализа фазовых интервалов и фронтов 17, а выход - соединен с третьим входом блока расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения 8, выход которого соединен с первым входом второго блока суммирования 14, выход которого соединен с входом первого блока суммирования 9 и первым входом блока коррекции относительного смещения координат 11, выход которого соединен со вторым входом второго блока суммирования 14, а второй вход - с первым входом блока интерфейса информационного обмена 16, выходом приемника СНС 15 и третьим входом блока расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения и угловой ориентации 12; третий выход блока интерфейса информационного обмена 16 соединен с входом регистра хранения коэффициентов лабораторной настройки 20 и третьим входом блока расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей 24, кроме того, выход блока расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения 8 через интегратор 10 соединен с первым входом блока расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения и угловой ориентации 12.The prototype device contains a block of magnetic field sensors 1, a block of linear acceleration sensors 2, a block for correcting the readings of magnetic field sensors and linear acceleration 3, a unit for calculating horizontal projections MPZ 4, a synchronization unit 5, a displacement sensor 6, a unit for calculating the direction of travel direction PO 7, block for calculating the increment of coordinates per unit of increment of the amount of displacement 8, the first 9 and second 14 summation blocks, integrator 10, the block for correcting the relative displacement of the coordinates 11, the block for calculating the correction coefficients of the magnitude of ne displacements and angular orientation 12, multiplier unit 13, SNA receiver 15, information exchange interface unit 16, phase interval and fronts analysis unit 17, filtering unit 18, non-orthogonality correction and error compensation unit for design and technological manufacturing tolerances of devices 19, coefficient storage register laboratory settings 20, the register for storing the initial values of the coordinates 21, the correction unit for the magnitude of the acceleration software 22, the unit for calculating the correction coefficients of secondary magnetic fields 24 and the unit for correcting values magnetic field 23, the output of which is connected to the second input of the block for calculating the horizontal projections of the MPZ 4. In this case, the outputs of the blocks of the magnetic field sensors 1 and the linear acceleration sensors 2 are connected respectively to the first and second inputs of the correction block of the readings of the magnetic field sensors and linear acceleration 3, output which through the filtering unit 18 is connected to the first input of the error compensation unit for structural and technological tolerances of manufacturing devices 19, the first output of which is connected to the first input of the block the acceleration value of software 22, the second output is with the first input of the magnetic field correction block 23, and the second input is with the second output of the laboratory settings coefficient storage register 20, the first output of which is connected to the third input of the magnetic field sensors and linear acceleration readings 3 ; the output of the displacement sensor 6 is connected to the first input of the block for analyzing the phase intervals and fronts 17, the output of which is connected to the second input of the block for correcting the magnitude of the acceleration software 22, the output of which is connected to the first input of the block for calculating horizontal projections MPZ 4 and the second input of the block for calculating the angle of direction of movement of the software 7, the third input of which is connected to the second output of the block for calculating the correction coefficients of the displacement and angular orientation 12, as well as with the first input of the block for calculating the correction coefficients of secondary magnetic x fields 24, whose output is connected to a second input of the correction magnetic field 23; the first output of the synchronization block 5 is connected to the second input of the phase interval and edge analysis block 17, the second output is to the third input of the phase interval and edge analysis block 17 and the second input of the coordinate increment calculation unit per unit of increment of the displacement value 8, and the third output of the synchronization block 5 connected to the third input of the block for calculating horizontal projections MPZ 4, the output of which is connected to the third input of the block for the interface of information exchange 16, the second input of the block for calculating the coefficients of correction of secondary magnetic fields 24 and the first input of the block for calculating the direction of movement direction of the software 7, the output of which is connected to the first input of the block for calculating the increment of coordinates per unit of increment of displacement value 8 and the fourth input of the information exchange interface block 16, the first output of which is connected to the storage register of the initial coordinates 21 the fourth input of the block for calculating the correction coefficients of the displacement and angular orientation 12, the third input of the block for the correction of the relative displacement of coordinates 11 and the second input of the first block and summing 9, the output of which is connected to the second input of the information exchange interface unit 16, the second output of which is connected to the second input of the block for calculating the correction coefficients of the displacement and angular orientation 12, the first output of which is connected to the second input of the multiplier unit 13, the first input of which is connected to the output of the unit for analyzing phase intervals and fronts 17, and the output is connected to the third input of the unit for calculating the increment of coordinates per unit of increment of displacement value 8, the output of which is connected to the first the input of the second summing block 14, the output of which is connected to the input of the first summing block 9 and the first input of the relative coordinate offset correction block 11, the output of which is connected to the second input of the second summing block 14, and the second input - with the first input of the information exchange interface block 16, output SNA receiver 15 and the third input of the block for calculating the correction coefficients of the displacement and angular orientation 12; the third output of the information exchange interface unit 16 is connected to the input of the laboratory settings coefficient storage register 20 and the third input of the side magnetic field correction coefficient calculation unit 24, in addition, the output of the coordinate increment calculation unit per unit of increment of displacement value 8 is connected via the integrator 10 to the first input of the block the calculation of the correcting coefficients of the displacement and angular orientation 12.

Устройство-прототип работает следующим образом.The prototype device operates as follows.

В производственно-лабораторных условиях, при помощи трехкоординатного поворотного стенда происходит настройка датчиков магнитного поля Hx, Нy блока 1, и датчиков Аx, Аy блока 2.In the production and laboratory conditions, with the help of a three-axis rotary stand, the magnetic field sensors Hx, Нy of block 1 and the sensors Аx, Аy of block 2 are set up.

При проведении операции лабораторной настройки значения проекций МПЗ поступают с выхода блока 4 на вход 3 блока 16 для проведения анализа и расчетов корректирующих коэффициентов, затем по интерфейсу информационного обмена, массив коэффициентов лабораторной настройки поступает от ЭВМ на блок 16 и с выхода 3 блока 16 далее поступает на вход блока 20.During the laboratory setup operation, the values of the MPZ projections are received from the output of block 4 to input 3 of block 16 for analysis and calculation of correction factors, then via the information exchange interface, an array of laboratory settings coefficients is sent from the computer to block 16 and from the output 3 of block 16 to the input of block 20.

Аналоговые сигналы с блока 1 датчиков магнитного поля и блока 2 датчиков линейного ускорения поступают на соответствующие входы 1, 2 блока 3, где происходит преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму.Analog signals from block 1 of the magnetic field sensors and block 2 of linear acceleration sensors are fed to the corresponding inputs 1, 2 of block 3, where the analog signals are converted to digital form.

Далее откорректированные значения с выхода блока 3 поступают на вход блока 18, где происходит фильтрация сигнала.Then, the corrected values from the output of block 3 go to the input of block 18, where the signal is filtered.

С выхода блока 18 фильтрованные показания датчиков поступают на вход блока 19, в котором по значениям корректирующих коэффициентов поступающих на вход 2 блока 19 с выхода 2 блока 20, производится математическая коррекция.From the output of block 18, the filtered readings of the sensors go to the input of block 19, in which mathematical correction is performed according to the values of the correction coefficients received at the input 2 of block 19 from the output 2 of block 20.

Для определения действующего значения магнитного поля в пункте измерения, в устройстве применены блоки 23, 4, 24 при этом: фильтрованные и откорректированные сигналы Нx, Нy с выхода 2 блока 19 поступают на вход 1 блока 23, в котором происходит коррекция измеренного значения величин Нx и Нy в соответствии с сигналами, поступающими на вход 2 блока 23 с выхода блока 24. Затем значения величин Нx, Нy поступают с выхода блока 23 на вход 2 блока 4 для проведения расчета горизонтальных проекций МПЗ. Результаты расчета горизонтальных проекций МПЗ далее поступают с выхода блока 4 одновременно на три блока: на вход 3 блока 16 в котором информация о проекциях передается пользователю, на вход 2 блока 24 и на вход 1 блока 7 в котором осуществляется расчет дирекционных углов ориентации блока датчиков.To determine the effective value of the magnetic field at the measurement point, the device uses blocks 23, 4, 24 in this case: filtered and corrected signals Нx, Нy from output 2 of block 19 are fed to input 1 of block 23, in which the measured value of Нx and Нy in accordance with the signals received at the input 2 of block 23 from the output of block 24. Then the values of Hx, Нy are supplied from the output of block 23 to the input 2 of block 4 for calculating the horizontal projections of the MPZ. The results of the calculation of horizontal projections of the MPZ then come from the output of block 4 simultaneously to three blocks: to input 3 of block 16 in which information about the projections is transmitted to the user, to input 2 of block 24 and to input 1 of block 7 in which directional angles of orientation of the sensor block are calculated.

Рассчитанные значения дирекционного угла направления с выхода блока 7 поступают на вход 1 блока 8, в котором производится расчет смещения координат за последний временной интервал измерения, а так же поступают на вход 4 блока 16 для передачи информационных параметров пользователю.The calculated values of the directional angle of direction from the output of block 7 go to input 1 of block 8, in which the coordinate offset is calculated for the last time interval of measurement, and also go to input 4 of block 16 for transmitting information parameters to the user.

В блоке 24 по значениям горизонтальных проекций величин Нх, Нy происходит расчет действующего вектора магнитного поля Нb, и дальнейший его анализ, в сравнении со значением вектора магнитного поля (Нb0), определенным в условиях производственно-лабораторной настройки и хранимым в качестве постоянной величины в энергонезависимой памяти блока 24.In block 24, based on the values of the horizontal projections of the values of Hx, Hy, the effective magnetic field vector Hb is calculated and further analyzed in comparison with the value of the magnetic field vector (Hb0) determined under the conditions of production and laboratory settings and stored as a constant value in non-volatile block memory 24.

По величине отклонения значения Нb от Нb0, а также, по величине изменения значений проекций Нx и Нy относительно значений, полученных в предыдущем рабочем цикле измерений, а также по величине изменений поправки угла направления, поступающей с выхода 2 блока 12 на вход 1 блока 24, производится оценка значений поправочных коэффициентов.By the magnitude of the deviation of the value of Hb from Hb0, as well as by the magnitude of the change in the values of the projections Hx and Hy relative to the values obtained in the previous working cycle of the measurements, as well as by the magnitude of the changes in the correction of the angle of direction coming from the output 2 of block 12 to the input 1 of block 24, the values of the correction factors are estimated.

В блоке 22 происходит преобразование значений ускорений Аx, Аy, поступающих с выхода 1 блока 19 на вход 1 блока 22, с учетом изменения значений величины перемещения, пройденного объектом и поступающей с выхода блока 6 на вход 1 блока 17.In block 22, there is a conversion of the acceleration values Ax, Ay coming from the output 1 of block 19 to the input 1 of block 22, taking into account the change in the values of the displacement traveled by the object and coming from the output of block 6 to the input 1 of block 17.

Синхронизацией рабочих циклов измерений управляет блок 5, с выхода 3 которого синхронизирующий сигнал начала отсчета горизонтальной проекции МПЗ поступает на вход 3 блока 4, также с выхода 1 блока 5 на вход 2 блока 17 поступает сигнал, по которому происходит анализ длительности фазовых интервалов сигнала, поступающего от блока 6 датчика перемещения.The synchronization of the measurement work cycles is controlled by block 5, from the output of 3 of which the synchronizing signal of the origin of the horizontal projection of the MPZ is fed to the input 3 of block 4, and also from the output of 1 block 5 to the input 2 of block 17, a signal is received that analyzes the duration of the phase intervals of the signal received from block 6 of the displacement sensor.

С выхода блока 17 измерительный сигнал поступает на вход 1 блока 13, в котором формируется значение величины перемещения.From the output of block 17, the measuring signal is fed to input 1 of block 13, in which the value of the displacement value is generated.

Значения приращения координат с выхода блока 8 одновременно поступают на вход 1 блока 14 и вход блока 10. Блок сумматора 10 и блок сумматора 14 - осуществляют вычисление проекций суммарного вектора перемещения объекта относительно координат исходного пункта.The values of the increment of coordinates from the output of block 8 simultaneously go to the input 1 of block 14 and the input of block 10. Block adder 10 and block adder 14 - calculate the projections of the total vector of displacement of the object relative to the coordinates of the source point.

По значениям величины суммарного вектора перемещения ПО относительно координат исходного пункта, рассчитанной по значениям автономного режима, которые поступают на вход 1 блока 12 и с выхода блока 10, и по значениям координат, полученным от СНС поступающим, с выхода блока 15 на вход 3 блока 12, в блоке 12 производится расчет вектора, образованного перемещением объекта, вычисленным по показаниям спутниковых координат относительно координат исходного пункта, значение которого поступает на вход 4 блока 12 с выхода блока 21.According to the values of the total vector of displacement of the software relative to the coordinates of the starting point, calculated from the values of the autonomous mode, which are received at the input 1 of block 12 and from the output of block 10, and according to the coordinates received from the SNA, from the output of block 15 to the input 3 of block 12 , in block 12, the vector is calculated, formed by the displacement of the object, calculated according to the satellite coordinates relative to the coordinates of the starting point, the value of which is input 4 of block 12 from the output of block 21.

Значение вектора, накопленного перемещения с выхода блока 14 поступает на вход 1 блока 9 в котором, по этому значению и по значению исходных координат поступающих на вход 3 блока 11 с выхода блока 21 вычисляются координаты автономной системы и по значениям этих координат, а также по значению координат спутниковой навигационной системы, поступающих на вход 2 блока 11 с выхода блока 15, вычисляется величина отклонения векторов и производится коррекция суммарного вектора перемещения.The value of the vector of accumulated displacement from the output of block 14 goes to the input 1 of block 9 in which, according to this value and the value of the initial coordinates coming to the input 3 of block 11 from the output of block 21, the coordinates of the autonomous system are calculated and the values of these coordinates, as well as the value coordinates of the satellite navigation system received at the input 2 of block 11 from the output of block 15, the magnitude of the deviation of the vectors is calculated and the total displacement vector is corrected.

С выхода блока 11 значение коррекции поступает на вход 2 блока 14 в результате, чего в блоке 14 изменяется значение накопленной величины суммарного вектора перемещения и уменьшается ошибка отклонения векторов.From the output of block 11, the correction value is input to input 2 of block 14 as a result of which, in block 14, the value of the accumulated value of the total displacement vector changes and the error of the deviation of the vectors decreases.

Сигнал откорректированного значения суммарного перемещения с выхода блока 14 поступает на вход 1 блока 9, в котором производится расчет координат текущего местоположения ПО с учетом координат исходного пункта, поступающих с выхода блока 21 на вход 2 блока 9. Сигналы действительных координат местоположения, полученных в блоке 9, с его выхода поступают на вход 2 блока 16 для отправки пользователю.The signal of the adjusted value of the total displacement from the output of block 14 goes to input 1 of block 9, in which the coordinates of the current location of the software are calculated taking into account the coordinates of the starting point, coming from the output of block 21 to input 2 of block 9. Signals of the actual coordinates of the location received in block 9 , from its output, they enter input 2 of block 16 for sending to the user.

Недостатком устройства - прототипа является наличие ошибок, при измерении параметров движения ПО в условиях экстремальных и быстро меняющихся характеристик внешних факторов: воздействия угловых скоростей, магнитной девиации, электромагнитных помех и гравитационных перегрузок в процессе движения, а также комплексного влияния вышеуказанных факторов на характеристики измерительных подсистем с неадекватной реакцией на внешние воздействия, что затрудняет получение инвариантности измерений навигационных параметров движения ПО, приводящих к ошибкам, несовместимых с современными требованиями к точностным показателям позиционирования при определении параметров движения ПО.The disadvantage of the prototype device is the presence of errors when measuring the motion parameters of software under extreme and rapidly changing characteristics of external factors: the effects of angular velocities, magnetic deviation, electromagnetic interference and gravitational overloads during movement, as well as the complex effect of the above factors on the characteristics of the measuring subsystems inadequate response to external influences, which makes it difficult to obtain the invariance of measurements of navigation parameters of software motion, drive boiling errors, inconsistent with modern requirements for precision positioning indicators in determining the parameters of motion software.

Техническая задача - разработка адаптивного навигационного комплекса, автоматически изменяющего алгоритмы своего функционирования с обеспечением дополнительной коррекции вычислений параметров движения ПО в процессе воздействия быстроменяющихся факторов окружающей среды, для непрерывного определения текущих навигационных параметров в процессе движения ПО.The technical task is the development of an adaptive navigation complex that automatically changes the algorithms of its functioning with the provision of additional correction for calculating the parameters of the motion of the software in the process of exposure to rapidly changing environmental factors, for the continuous determination of the current navigation parameters in the process of moving the software.

Технический результат - повышение точности измерения параметров движения и быстродействия процесса непрерывного определения скорости, магнитного азимута направления движения и координат ПО в экстремальных условиях передвижения и воздействия гравитационных и электромагнитных помех.The technical result is an increase in the accuracy of measuring the motion parameters and the speed of the process of continuously determining the speed, magnetic azimuth of the direction of motion and coordinates of the software in extreme conditions of movement and exposure to gravitational and electromagnetic interference.

Указанный результат достигается тем, что в навигационный комплекс, содержащий блок датчиков магнитного поля, блок датчиков линейного ускорения, блок коррекции показаний датчиков магнитного поля и линейного ускорения, блок расчета горизонтальных проекций МПЗ, блок синхронизации, датчик перемещения, блок расчета угла направления движения ПО, блок расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения, первый блок суммирования, интегратор, блок коррекции относительного смещения координат, блок расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения, блок умножителя, второй блок суммирования, приемник СНС, блок интерфейса информационного обмена, блок анализа фазовых интервалов и фронтов, блок фильтрации, блок коррекции неортогональности и компенсации погрешности при конструктивных и технологических допусках изготовления блоков датчиков, регистр хранения коэффициентов лабораторной настройки, регистр хранения исходных значений координат, блок коррекции величины ускорения ПО, блок коррекции величины магнитного поля, блок расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей, при этом выходы блоков датчиков магнитного поля и линейного ускорения, соответственно подключены к первому и второму входам блока коррекции показаний датчиков магнитного поля и линейного ускорения, третий вход которого подключен к первому выходу регистра хранения коэффициентов лабораторной настройки, второй выход которого соединен с вторым входом блока коррекции неортогональности и компенсации погрешности при конструктивных и технологических допусках изготовления блоков датчиков, выход блока коррекции показаний датчиков магнитного поля и линейного ускорения соединен с входом блока фильтрации, выход которого подключен к первому входу блока коррекции неортогональности и компенсации погрешности при конструктивных и технологических допусках изготовления устройств, первый выход которого подключен к первому входу блока коррекции величины ускорения ПО, а второй выход соединен с первым входом блока коррекции величины магнитного поля, второй вход которого подключен к первому выходу блока расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей, первый вход которого соединен с входом регистра хранения коэффициентов лабораторной настройки и с третьим выходом блока интерфейса информационного обмена выход блока датчика перемещения соединен с первым входом блока анализа фазовых интервалов и фронтов, выход которого соединен с вторым входом блока коррекции величины ускорения ПО и с первым входом блока умножителя, второй вход которого подключен к выходу блока расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения, а выход соединен с третьим входом блок расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения ПО, первый вход которого соединен с выходом блока расчета угла направления движения ПО, а второй вход подключен к второму выходу блока синхронизации и третьему входу блока анализа фазовых интервалов и фронтов, второй вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, третий выход которого соединен с третьим входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ, первый вход которого подключен к выходу блока коррекции величины ускорения ПО и второму входу блока расчета угла направления движения ПО, первый вход которого соединен с выходом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ и с третьим входом блока интерфейса информационного обмена, четвертый вход которого соединен с выходом блока расчета угла направления движения ПО, второй вход блока расчета горизонтальных проекций МПЗ соединен с выходом блока коррекции величины магнитного поля, выход блока расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения ПО подключен к первому входу блока интегратора и первому входу второго блока суммирования, выход которого подключен к первому входу первого блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом блока регистра хранения исходных значений координат, вход которого соединен с первым выходом блока интерфейса информационного обмена, второй вход которого соединен с выходом первого блока суммирования, а первый вход соединен с выходом блока приемника СНС и вторым входом блока коррекции относительного смещения координат, выход которого подключен к второму входу второго блока суммирования, согласно полезной модели, введены блок анализа содержимого матрицы коррекции угла направления движения, блок формирования и хранения матрицы коррекции угла направления движения, блок расчета разницы углов, блок расчета параметров вектора перемещения по СНС, блок расчета параметров вектора перемещения по автономной навигационной системе, блок анализа значения и угла направления движения и величины перемещения, блок хранения значений координат по СНС, блок анализа величины вектора магнитного поля, блок формирования и хранения матрицы коррекции значений величин магнитного поля, при этом второй выход блока интерфейса информационного обмена подключен к первому входу блока анализа содержимого матрицы коррекции угла направления движения второй вход которого соединен с первым выходом блока формирования и хранения матрицы коррекции угла направления движения ПО и с третьим входом блока анализа величины вектора магнитного поля, первый выход блока анализа содержимого матрицы коррекции угла направления движения ПО подключен к четвертому входу блока приращения координат за единицу приращения величины перемещения ПО, а второй выход блока анализа содержимого матрицы коррекции угла направления движения соединен с первым входом блока формирования и хранения матрицы коррекции угла направления движения, второй выход которого соединен с третьим входом блока анализа значения угла направления движения и величины перемещения, а второй вход подключен ко второму выходу блока анализа значения угла направления движения величины перемещения и к третьему входу блока формирования и хранения матрицы коррекции значений величин магнитного поля, первый вход которого соединен с выходом блока анализа величины вектора магнитного поля, второй вход подключен к второму выходу блока расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей, а выход соединен со вторым входом блока расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей, первый вход блока анализа величины вектора магнитного поля соединен с выходом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ и с входами один блока расчета угла направления движения ПО и три блока интерфейса информационного обмена, второй вход подключен к третьему выходу блока расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей, четвертый вход подключен к выходу блока расчета угла направления движения ПО и к четвертому входу блока интерфейса информационного обмена, первому входу блока расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения ПО и второму входу блока анализа значения угла направления движения и величины перемещения, первый выход этого блока соединен с первым входом блока хранения значений координат по СНС, с четвертым входом блока формирования и хранения матрицы коррекции значений величины магнитного поля, с третьим входом блока формирования и хранения матрицы коррекции угла направления движения и вторым входом блока интегратора, а первый вход блока анализа значения угла направления движения величины перемещения соответственно подключен к выходу блока умножителя и третьему входу блока расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения ПО, второй вход блока интерфейса информационного обмена подключен к первому входу блока коррекции относительного смещения координат, выход блока интегратора соединен с входом блока расчета параметров вектора перемещения по автономной навигационной системе, выход которого соответственно подключен к первому входу блока расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения и второму входу блока расчета разницы углов, выход которого соединен с четвертым входом блока формирования и хранения матрицы коррекции угла направления движения, первый вход блока расчета разницы углов подключен к выходу блока расчета параметров вектора перемещения по СНС и к второму входу блока расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения, первый вход блока расчета параметров вектора перемещения по СНС соединен с выходом блока хранения значений координат по СНС, второй вход которого подключен к второму входу блока расчета параметров вектора перемещения по СНС и выходу блока приемника СНС, выход блока регистра хранения исходных значений координат соединен с третьим входом второго блока суммирования.The specified result is achieved by the fact that in the navigation complex containing a block of magnetic field sensors, a block of linear acceleration sensors, a block for correcting readings of magnetic field sensors and linear acceleration, a block for calculating horizontal projections of MPZ, a synchronization block, a displacement sensor, a block for calculating the angle of direction of movement of software, unit for calculating the increment of coordinates per unit of increment of the amount of displacement, the first summing unit, integrator, unit for correcting relative displacement of coordinates, unit for calculating corrective displacement magnitude factors, multiplier unit, second summing unit, SNA receiver, information exchange interface unit, phase interval and edge analysis unit, filtering unit, non-orthogonality correction and error compensation unit for constructive and technological tolerances of manufacturing of sensor units, laboratory settings storage register, the register of storage of the initial values of the coordinates, the unit for correcting the magnitude of the acceleration software, the unit for correcting the magnitude of the magnetic field, the unit for calculating the coefficients side magnetic field corrections, while the outputs of the magnetic field and linear acceleration sensor blocks are respectively connected to the first and second inputs of the magnetic field and linear acceleration sensor readings correction unit, the third input of which is connected to the first output of the laboratory tuning coefficient storage register, the second output of which is connected with the second input of the block of non-orthogonality correction and error compensation for structural and technological tolerances of the manufacture of sensor blocks, the output of the block The section of the readings of the magnetic field and linear acceleration sensors is connected to the input of the filtration unit, the output of which is connected to the first input of the non-orthogonality correction unit and error compensation for structural and technological tolerances of device manufacturing, the first output of which is connected to the first input of the correction unit of the software acceleration value, and the second output connected to the first input of the magnetic field correction block, the second input of which is connected to the first output of the block of magnetic fields, the first input of which is connected to the input of the laboratory settings coefficients storage register and to the third output of the information exchange interface unit, the output of the displacement sensor unit is connected to the first input of the phase interval and edge analysis unit, the output of which is connected to the second input of the software unit for acceleration correction and the first input of the multiplier block, the second input of which is connected to the output of the block for calculating the correcting coefficients of the displacement value, and the output is connected to the third input of the block for calculating the pr coordinate increments per unit of increment of the amount of movement of the software, the first input of which is connected to the output of the block for calculating the angle of the direction of motion of the software, and the second input is connected to the second output of the synchronization unit and the third input of the analysis unit of phase intervals and fronts, the second input of which is connected to the first output of the synchronization unit , the third output of which is connected to the third input of the block for calculating the horizontal projections of the MPZ, the first input of which is connected to the output of the block for correcting the magnitude of the acceleration of software and the second input of the calculation block the direction of motion of the software, the first input of which is connected to the output of the block for calculating the horizontal projections of the MPZ and the third input of the interface unit of the information exchange, the fourth input of which is connected to the output of the block of calculating the angle of the direction of the software, the second input of the block for calculating the horizontal projections of the MPZ is connected to the output of the correction unit magnitude of the magnetic field, the output of the unit for calculating the increment of coordinates per unit of increment of the amount of displacement of the software is connected to the first input of the integrator block and the first input of the second block of sums the output of which is connected to the first input of the first summing unit, the second input of which is connected to the output of the register unit for storing the initial coordinates, the input of which is connected to the first output of the information exchange interface unit, the second input of which is connected to the output of the first summing unit, and the first input is connected with the output of the SNA receiver unit and the second input of the relative coordinate offset correction unit, the output of which is connected to the second input of the second summing unit, according to the utility model, a unit for analyzing the contents of the matrix for correcting the angle of the direction of motion, a block for generating and storing the matrix for correcting the angle of the direction of motion, a unit for calculating the difference in angles, a unit for calculating the parameters of the displacement vector according to the SNA, a unit for calculating the parameters of the displacement vector for the autonomous navigation system, a unit for analyzing the value and angle of the direction of motion and displacement values, a unit for storing coordinate values according to the SNA, a unit for analyzing a magnitude of a magnetic field vector, a unit for generating and storing a matrix for correcting values of a magnetic field, while the second output of the information exchange interface unit is connected to the first input of the block for analyzing the contents of the matrix of the correction of the direction of motion direction, the second input of which is connected to the first output of the block for the formation and storage of the matrix of the correction of the direction of motion axis and with the third input of the magnetic field vector value analysis block , the first output of the block for analyzing the contents of the matrix of the correction of the angle of the direction of motion of the software is connected to the fourth input of the block of the increment of coordinates per unit increment the software moves, and the second output of the block for analyzing the contents of the matrix of the correction of the angle of the direction of motion is connected to the first input of the block for generating and storing the matrix of the correction of the angle of the direction of motion, the second output of which is connected to the third input of the block of analysis of the value of the angle of the direction of motion and the magnitude of the movement, and the second input is connected to the second output of the block of analysis of the value of the angle of the direction of motion of the magnitude of the displacement and to the third input of the block of formation and storage of the matrix of correction of the values of the magnetic field, ne whose first input is connected to the output of the magnetic field vector value analysis unit, the second input is connected to the second output of the side magnetic field correction coefficient calculation unit, and the output is connected to the second input of the side magnetic field correction coefficient calculation unit, the first input of the magnetic field vector value analysis unit with the output of the block for calculating the horizontal projections of the MPZ and with the inputs of one block for calculating the angle of the direction of motion of the software and three blocks of the information exchange interface, the second input is connected to to the third output of the block for calculating the correction coefficients of incidental magnetic fields, the fourth input is connected to the output of the block for calculating the angle of the direction of motion of the software and to the fourth input of the block of the interface for information exchange, the first input of the block for calculating the increment of coordinates per unit of increment of the amount of movement of the software and the second input of the block for analyzing the value of the direction angle movement and magnitude of movement, the first output of this block is connected to the first input of the storage unit for coordinate values by SNA, with the fourth input of the formation and storage unit the matrix of the correction of the values of the magnetic field, with the third input of the block forming and storing the matrix of the correction of the angle of the direction of movement and the second input of the integrator unit, and the first input of the analysis unit of the value of the angle of the direction of movement of the displacement value is respectively connected to the output of the multiplier block and the third input of the block for calculating the increment of coordinates per unit increment of the amount of displacement, the second input of the information exchange interface unit is connected to the first input of the relative displacement correction unit of coordinates, the output of the integrator block is connected to the input of the block for calculating the parameters of the displacement vector through an autonomous navigation system, the output of which is respectively connected to the first input of the block for calculating the correcting coefficients of the displacement value and the second input of the block for calculating the difference in angles, the output of which is connected to the fourth input of the block for generating and storing the matrix correction of the direction direction angle, the first input of the block for calculating the difference of angles is connected to the output of the block for calculating the parameters of the displacement vector along the SNA and to the second to the input of the block for calculating the correcting coefficients of the displacement value, the first input of the block for calculating the parameters of the displacement vector for SNA is connected to the output of the block for storing the coordinate values for the SNA, the second input of which is connected to the second input of the block for calculating the parameters of the displacement vector for the SNA and the output of the SNA receiver unit, the output of the the register of storage of the initial coordinate values is connected to the third input of the second summing unit.

Функциональная схема предлагаемого адаптивного навигационного комплекса представлена на фиг.2, где приняты следующие обозначения:The functional diagram of the proposed adaptive navigation system is presented in figure 2, where the following notation:

1 - блок датчиков магнитного поля;1 - block of magnetic field sensors;

2 - блок датчиков линейного ускорения;2 - block of linear acceleration sensors;

3 - блок коррекции показаний датчиков магнитного поля и линейного ускорения;3 - block correction of the readings of the sensors of the magnetic field and linear acceleration;

4 - блок расчета горизонтальных проекций МПЗ;4 - block calculation of horizontal projections MPZ;

5 - блок синхронизации;5 - block synchronization;

6 - датчик перемещения;6 - displacement sensor;

7 - блок расчета угла направления движения;7 - block calculating the angle of the direction of movement;

8 - блок расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения;8 - unit for calculating the increment of coordinates per unit of increment of the amount of displacement;

9 - первый блок суммирования;9 - the first block summation;

10 - интегратор;10 - integrator;

11 - блок коррекции относительного смещения координат;11 - block correction of the relative displacement of coordinates;

12 - блок расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения;12 - block calculation of the correction factors of the magnitude of the displacement;

13 - блок умножителя;13 - block multiplier;

14 - второй блок суммирования;14 - second block summation;

15 - приемник СНС;15 - SNA receiver;

16 - блок интерфейса информационного обмена;16 - information exchange interface unit;

17 - блок анализа фазовых интервалов и фронтов;17 - block analysis of phase intervals and fronts;

18 - блок фильтрации;18 - filtering unit;

19 - блок коррекции неортогональности и компенсации погрешности, при конструктивных и технологических допусках изготовления блоков датчиков;19 is a block for correcting non-orthogonality and error compensation, with structural and technological tolerances for the manufacture of sensor blocks;

20 - регистр хранения коэффициентов лабораторной настройки;20 - register storage coefficients laboratory settings;

21 - регистр хранения исходных значений координат;21 - a register for storing initial coordinates;

22 - блок коррекции величины ускорения ПО;22 is a block for correcting a value of software acceleration;

23 - блок коррекции величины магнитного поля;23 - block correction of the magnitude of the magnetic field;

24 - блок расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей;24 - block calculation of the correction coefficients of secondary magnetic fields;

25 - блок анализа содержимого матрицы коррекции угла направления движения;25 is a block analysis of the contents of the matrix of the correction of the angle of the direction of movement;

26 - блок формирования и хранения матрицы коррекции угла направления движения;26 is a block for the formation and storage of a matrix for correcting the angle of direction of movement;

27 - блок расчета разницы углов;27 - block calculating the difference in angles;

28 - блок расчета параметров вектора перемещения по СНС;28 is a block for calculating the parameters of the displacement vector according to the SNA;

29 - блок расчета параметров вектора перемещения по автономной навигационной системе;29 is a block calculating the parameters of the displacement vector for an autonomous navigation system;

30 - блок анализа значения угла направления движения и величины перемещения;30 - block analysis of the value of the angle of the direction of movement and the magnitude of the movement;

31 - блок хранения значений координат по СНС;31 - block storage of coordinate values according to the SNA;

32 - блок анализа величины вектора магнитного поля;32 - block analysis of the magnitude of the magnetic field vector;

33 - блок формирования и хранения матрицы коррекции значений величины магнитного поля.33 is a block for the formation and storage of a matrix for correcting magnetic field values.

Заявляемое устройство содержит блок датчиков магнитного поля 1, блок датчиков линейного ускорения 2, блок коррекции показаний датчиков магнитного поля и линейного ускорения 3, блок расчета горизонтальных проекций МПЗ 4, блок синхронизации 5, датчик перемещения 6, блок расчета угла направления движения подвижного объекта ПО 7, блок расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения 8, первый блок суммирования 9, интегратор 10, блок коррекции относительного смещения координат 11, блок расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения 12, блок умножителя 13, второй блок суммирования 14, приемник СНС 15, блок интерфейс информационного обмена 16, блок анализа фазовых интервалов и фронтов 17, блок фильтрации 18, блок коррекции неортогональности и компенсации погрешности при конструктивных и технологических допусках изготовления блоков датчиков 19, регистр хранения коэффициентов лабораторной настройки 20, регистр хранения исходных значений координат 21, блок коррекции величины ускорения ПО 22, блок коррекции величины магнитного поля 23, блок расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей 24, блок анализа содержимого матрицы коррекции угла направления движения ПО 25, блок формирования и хранения матрицы коррекции угла направления движения 26, блок расчета разницы углов 27, блок расчета параметров вектора перемещения по СНС 28, блок расчета параметров вектора перемещения по автономной навигационной системе 29, блок анализа значения и угла направления движения и величины перемещения 30, блок хранения значений координат по СНС 31, блок анализа величины вектора магнитного поля 32, блок формирования и хранения матрицы коррекции значений магнитного поля 33, при этом выходы блоков 1, 2 соответственно подключены к первому и второму входам блока 3, третий вход которого подключен к первому выходу блока 20, второй выход которого соединен с вторым входом блока 19, выход блока 3 соединен с входом блока 18, выход которого подключен к первому входу блока 19, первый выход которого подключен к первому входу блока 22, а второй выход соединен с первым входом блока 23, второй вход которого подключен к первому выходу блока 24, первый вход которого соединен с входом блока 20 и с третьим выходом блока 16, выход блока 6 соединен с первым входом блока 17, выход которого соединен со вторым входом блока 22 и с первым входом блока 13, второй вход которого подключен к выходу блока 12, а выход соединен с третьим входом блока 8, первый вход которого соединен с выходом блока 7, а второй вход подключен к второму выходу блока 5 и третьему входу блока 17, второй вход которого соединен с первым выходом блока 5, третий выход которого соединен с третьим входом блока 4, первый вход которого подключен к выходу блока 22 и второму входу блока 7, первый вход которого соединен с выходом блока 4 и с третьим входом блока 16, четвертый вход которого соединен с выходом блока 7, второй вход блока 4 соединен с выходом блока 23, выход блока 8 подключен к первому входу блока 10 и первому входу блока 14, выход которого подключен к первому входу блока 9, второй вход которого соединен с выходом блока 21, вход которого соединен с первым выходом блока 16, второй вход которого соединен с выходом блока 9, а первый вход соединен с выходом блока 15 и вторым входом блока 11, выход которого подключен к второму входу блока 14, второй выход блока 16 подключен к первому входу блока 25, второй вход которого соединен с первым выходом блока 26 и с третьим входом блока 32, первый выход блока 25 подключен к четвертому входу блока 8, а второй выход блока 25 соединен с первым входом блока 26, второй выход которого соединен с третьим входом блока 30, а второй вход подключен ко второму выходу блока 30 и к третьему входу блока 33, первый вход которого соединен с выходом блока 32, второй вход подключен к второму выходу блока 24, а выход соединен со вторым входом блока 24, первый вход блока 32 соединен с выходом блока 4 и с первым входом блока 7 и третьим входом блока 16, второй вход подключен к третьему выходу блока 24, четвертый вход блока 32 подключен к выходу блока 7 и к четвертому входу блока 16, первому входу блока 8 и второму входу блока 30, первый выход которого соединен с первым входом блока 31, с четвертым входом блока 33, с третьим входом блока 26 и вторым входом блока 10, а первый вход блока 30 соответственно подключен к выходу блока 13 и третьему входу блока 8, второй вход блока 16 подключен к первому входу блока 11, выход блока 10 соединен с входом блока 29, выход которого соответственно подключен к первому входу блока 12 и второму входу блока 27, выход которого соединен с четвертым входом блока 26, первый вход блока 27 подключен к выходу блока 28 и к второму входу блока 12, первый вход блока 28 соединен с выходом блока 31, второй вход которого подключен к второму входу блока 28 и выходу блока 15, выход блока 21 соединен с третьим входом блока 14.The inventive device comprises a block of magnetic field sensors 1, a block of linear acceleration sensors 2, a block for correcting the readings of magnetic field sensors and linear acceleration 3, a block for calculating horizontal projections MPZ 4, a synchronization unit 5, a displacement sensor 6, a block for calculating the direction of movement of a moving object PO 7 , a unit for calculating an increment of coordinates per unit of an increment of a value of displacement 8, a first summing unit 9, an integrator 10, a unit for correcting a relative displacement of coordinates 11, a unit for calculating correction factors in displacement values 12, multiplier unit 13, second summing unit 14, SNA receiver 15, information exchange interface unit 16, phase interval and fronts analysis unit 17, filtering unit 18, non-orthogonality correction unit and error compensation unit for structural and technological tolerances of manufacturing of sensor units 19 , the register of storage of coefficients of laboratory settings 20, the register of storage of the initial values of the coordinates 21, the block correction of the magnitude of the acceleration PO 22, the block correction of the magnitude of the magnetic field 23, the block calculating the coefficient in the correction of incidental magnetic fields 24, a block for analyzing the contents of the matrix for correcting the angle of the direction of movement of software 25, a block for generating and storing the matrix for correcting the angle of the direction of movement of 26, a block for calculating the difference in angles 27, a block for calculating the parameters of the displacement vector according to SNA 28, a block for calculating the parameters of the displacement vector according to autonomous navigation system 29, a unit for analyzing the value and angle of the direction of movement and displacement 30, a unit for storing coordinate values according to the SNA 31, a unit for analyzing the magnitude of the magnetic field vector 32, the unit is formed I and storing the matrix of correction of magnetic field values 33, while the outputs of blocks 1, 2 are respectively connected to the first and second inputs of block 3, the third input of which is connected to the first output of block 20, the second output of which is connected to the second input of block 19, the output of block 3 connected to the input of block 18, the output of which is connected to the first input of block 19, the first output of which is connected to the first input of block 22, and the second output is connected to the first input of block 23, the second input of which is connected to the first output of block 24, the first input of which is connected to in ohm of block 20 and with the third output of block 16, the output of block 6 is connected to the first input of block 17, the output of which is connected to the second input of block 22 and to the first input of block 13, the second input of which is connected to the output of block 12, and the output is connected to the third input block 8, the first input of which is connected to the output of block 7, and the second input is connected to the second output of block 5 and the third input of block 17, the second input of which is connected to the first output of block 5, the third output of which is connected to the third input of block 4, the first input of which connected to the output of block 22 and the second input block 7, the first input of which is connected to the output of block 4 and the third input of block 16, the fourth input of which is connected to the output of block 7, the second input of block 4 is connected to the output of block 23, the output of block 8 is connected to the first input of block 10 and the first input of the block 14, the output of which is connected to the first input of block 9, the second input of which is connected to the output of block 21, the input of which is connected to the first output of block 16, the second input of which is connected to the output of block 9, and the first input is connected to the output of block 15 and the second input of the block 11, the output of which is connected to the second block 14, the second output of block 16 is connected to the first input of block 25, the second input of which is connected to the first output of block 26 and to the third input of block 32, the first output of block 25 is connected to the fourth input of block 8, and the second output of block 25 is connected to the first the input of block 26, the second output of which is connected to the third input of block 30, and the second input is connected to the second output of block 30 and the third input of block 33, the first input of which is connected to the output of block 32, the second input is connected to the second output of block 24, and the output connected to the second input of block 24, the first input d block 32 is connected to the output of block 4 and with the first input of block 7 and the third input of block 16, the second input is connected to the third output of block 24, the fourth input of block 32 is connected to the output of block 7 and to the fourth input of block 16, the first input of block 8 and the second input of block 30, the first output of which is connected to the first input of block 31, with the fourth input of block 33, with the third input of block 26 and the second input of block 10, and the first input of block 30 is respectively connected to the output of block 13 and the third input of block 8, the second the input of block 16 is connected to the first input of block 11, the output of block 10 s connected to the input of block 29, the output of which is respectively connected to the first input of block 12 and the second input of block 27, the output of which is connected to the fourth input of block 26, the first input of block 27 is connected to the output of block 28 and to the second input of block 12, the first input of block 28 connected to the output of block 31, the second input of which is connected to the second input of block 28 and the output of block 15, the output of block 21 is connected to the third input of block 14.

Заявляемый адаптивный навигационный комплекс предназначен для использования в составе подвижных наземных объектов, оснащенными как электронными, так и механическими типами спидометров. Навигационный комплекс работает, основываясь на показаниях датчиков магнитного поля, датчиков ускорения и перемещения независимо от наличия приема спутниковых навигационных систем, и используется для определения текущих навигационных параметров, оценки погрешности и коррекции параметров при движении.The inventive adaptive navigation system is intended for use as part of mobile ground-based objects equipped with both electronic and mechanical types of speedometers. The navigation system works based on the readings of the magnetic field sensors, acceleration and displacement sensors, regardless of the availability of satellite navigation systems, and is used to determine current navigation parameters, estimate errors and correct parameters during movement.

Заявляемый адаптивный навигационный комплекс работает следующим образом.The inventive adaptive navigation system operates as follows.

В производственно-лабораторных условиях, при помощи трехкоординатного поворотного стенда происходит настройка датчиков магнитного поля Нx, Нy блока 1, и датчиков линейного ускорения по взаимно-ортогональным координатным осям Аx, Аy блока 2, причем блок 1 и блок 2 размещены в едином конструктивном корпусе.In the production and laboratory conditions, using a three-axis rotary bench, the magnetic field sensors Hx, Нy of block 1 and the linear acceleration sensors are adjusted along the mutually orthogonal coordinate axes Ax, Ay of block 2, and block 1 and block 2 are placed in a single structural building.

Настройка датчиков производится посредством подбора цифровых коэффициентов, учитывающих и корректирующих влияние магнитного поля таким образом, чтобы в приборной системе координат, которая совмещена с основанием крепления корпуса блока датчиков, при любой угловой ориентации, значение проекции действующего вектора магнитного поля Нb на оси приборной системы координат (Нх, Нy), образовало магнитный годограф, который имеет форму идеального круга с центром в точке начала координат и определенное фиксированное значение величины проекции магнитного поля (Нb0), значение которого хранится в памяти блока 32.The sensors are tuned by selecting digital coefficients that take into account and correct the influence of the magnetic field in such a way that in the instrument coordinate system, which is combined with the base of the sensor unit mount, for any angular orientation, the projection value of the effective magnetic field vector Hb on the axis of the instrument coordinate system ( Нх, Нy), formed a magnetic hodograph, which has the shape of an ideal circle centered at the origin, and a certain fixed value of the projection m agnitic field (Нb0), the value of which is stored in the memory of block 32.

При проведении операции лабораторной настройки, цифровые значения проекций МПЗ поступают с выхода блока 4 на третий вход блока 16 и с него передаются на ЭВМ для проведения анализа и расчетов корректирующих коэффициентов, затем массив коэффициентов лабораторной настройки поступает от ЭВМ на блок 16 и с третьего выхода блока 16 далее поступают на вход блока 20, где в дальнейшем сохраняются в его энергонезависимой памяти.During the laboratory tuning operation, the digital values of the MPZ projections come from the output of block 4 to the third input of block 16 and are transferred from it to the computer for analysis and calculation of correction factors, then the array of laboratory tuning coefficients comes from the computer to block 16 and from the third output of the block 16 then go to the input of block 20, where they are subsequently stored in its non-volatile memory.

В рабочем цикле измерений блок 1 и блок 2 непрерывно формируют на своих выходах аналоговые сигналы, измерения действующего магнитного поля по ортогональным осям Нx, Нy приборной системы координат и измерения проекции действующего ускорения на оси Аx, Аy приборной системы координат.In the measurement work cycle, block 1 and block 2 continuously generate analog signals at their outputs, measure the effective magnetic field along the orthogonal axes Нx, Нy of the instrument coordinate system, and measure the projection of the effective acceleration on the axis Ax, Аy of the instrument coordinate system.

Аналоговые сигналы с выходов блока 1 и блока 2, пропорциональные действующему значению магнитного поля и линейного ускорения поступают соответственно на первый и второй входы блока 3, где происходит преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму, коррекция показаний с установкой нулевых значений, масштабирование в соответствии с величиной Нb0, и выравнивание показаний по координатным осям приборной системы координат. При этом коэффициенты коррекции и настройки поступают с первого выхода блока 20 на третий вход блока 3.Analog signals from the outputs of block 1 and block 2, which are proportional to the effective value of the magnetic field and linear acceleration, are respectively sent to the first and second inputs of block 3, where the analog signals are converted to digital form, readings are adjusted with zero values, and scaling in accordance with the value of Нb0 , and alignment of readings along the coordinate axes of the instrument coordinate system. In this case, the correction coefficients and settings come from the first output of block 20 to the third input of block 3.

Параметры Нx, Нy вектора магнитного поля Н и параметры Аx, Аy вектора ускорения А вычисляются из показаний значений датчиков магнитного поля и линейного ускорения в блоке 3. В процессе вычислительных операций учитываются следующие коэффициенты:The parameters Нx, Нy of the magnetic field vector Н and the parameters Аx, Аy of the acceleration vector A are calculated from the readings of the magnetic field and linear acceleration sensors in block 3. In the process of computing operations, the following coefficients are taken into account:

а) Масштабные коэффициенты усиления измеренных значений величины магнитного поля для обеспечения выравнивания показаний датчиков при ориентации по осям приборной системы координат.a) Scale amplification factors of the measured values of the magnetic field to ensure alignment of the sensor readings when oriented along the axes of the instrument coordinate system.

б) Коэффициенты установки порога цифрового нуля по положительному (прямому) и отрицательному (противоположному) каналу измерений для обеспечения симметрии измеренных значений величины магнитного поля относительно осей приборной системы координат.b) Coefficients for setting the threshold of digital zero on the positive (direct) and negative (opposite) measurement channels to ensure the symmetry of the measured values of the magnetic field relative to the axes of the instrument coordinate system.

в) Масштабные коэффициенты усиления измеренных значений величины действующего ускорения для обеспечения выравнивания показаний датчиков при ориентации по осям приборной системы координат.c) Scale amplification factors of the measured values of the effective acceleration to ensure alignment of the sensors when oriented along the axes of the instrument coordinate system.

г) Коэффициенты установки порога цифрового нуля по положительному (прямому) и отрицательному (противоположному) каналу измерений для обеспечения соотношения измеренных значений величины действующих ускорений относительно осей приборной системы координат.d) Coefficients for setting the threshold of digital zero on the positive (direct) and negative (opposite) measurement channels to ensure the ratio of the measured values of the magnitude of the effective accelerations relative to the axes of the instrument coordinate system.

Далее откорректированные значения с выхода блока 3 поступают на вход блока 18, где происходит фильтрация сигнала на основе частотного интегрирования показаний (в зависимости от частоты появления измеренного значения сигнала накапливается сумма количества появившихся измерений и по максимальному значению суммы выбирается соответствующее значение).Then, the corrected values from the output of block 3 go to the input of block 18, where the signal is filtered based on the frequency integration of the readings (depending on the frequency of occurrence of the measured value of the signal, the sum of the number of measurements that are generated is accumulated and the corresponding value is selected from the maximum value of the sum).

При этом с высокой оперативностью получаются достоверные значения выходных величин Нx, Нy, Аx, Аy при любых быстроменяющихся показаниях, поступающих с выходов блоков 1, 2 при воздействии разнонаправленных угловых ускорений.At the same time, with high efficiency, reliable values of the output quantities Нx, Нy, Аx, Аy are obtained for any rapidly changing indications coming from the outputs of blocks 1, 2 when exposed to multidirectional angular accelerations.

С выхода блока 18 отфильтрованные показания датчиков поступают на первый вход блока 19 - блока коррекции, в котором по значениям корректирующих коэффициентов, поступающих на второй вход блока 19 со второго выхода блока 20, производится математическая коррекция, в результате которой фильтрованные показания датчиков принимают значения, в которых учтены погрешности, вносимые элементной базой и особенностями их конструктивного устройства.From the output of block 18, the filtered sensor readings go to the first input of block 19 — the correction block, in which mathematical correction is performed according to the values of the correction coefficients coming to the second input of block 19 from the second output of block 20, as a result of which the filtered readings of the sensors take values, which takes into account the errors introduced by the elemental base and the features of their structural device.

Магнитное поле, измеряемое датчиками блока 1, представляет собой сумму величины магнитного поля, действующего в пункте измерения и величины магнитного поля, излучаемого объектами, имеющими ферромагнитные свойства и расположенными поблизости от блока датчиков 1 и 2. Для исключения влияния побочных магнитных полей при измерении действующего значения магнитного поля в пункте измерения, используются блоки 23, 4, 24, работа которых организована следующим образом: фильтрованные и откорректированные сигналы Нx, Нy с второго выхода блока 19 поступают на первый вход блока 23, в котором происходит коррекция измеренного значения величин Нx и Нy в соответствии с коэффициентами, поступающими на второй вход блока 23 с первого выхода блока 24. Коррекция происходит в соответствии с выражениями (1) и (2).The magnetic field measured by the sensors of unit 1 is the sum of the magnitude of the magnetic field acting in the measurement point and the magnitude of the magnetic field emitted by objects having ferromagnetic properties and located near the sensor unit 1 and 2. To exclude the influence of secondary magnetic fields when measuring the effective value magnetic field at the measurement point, blocks 23, 4, 24 are used, the operation of which is organized as follows: filtered and corrected signals Hx, NY from the second output of block 19 t to the first input of block 23, in which the correction of the measured value of Hx and Hy is carried out in accordance with the coefficients received at the second input of block 23 from the first output of block 24. Correction occurs in accordance with expressions (1) and (2).

где Нxa и Нya - скорректированные уточненные составляющие величины магнитного поля по координатным осям X, Y приборной системы координат. Причем коэффициенты КМx и КМy, которые входят в выражения (1) и (2), являются коэффициентами, которые масштабируют величину магнитного поля для компенсации сжатия или растяжения полуосей магнитного годографа, искажение которых возникает под воздействием побочных магнитных полей, а также при изменении магнитного наклонения полного вектора магнитного поля, что связано с географическим местоположением ПО.where Нxa and Нya are the adjusted refined components of the magnetic field along the X, Y coordinate axes of the instrument coordinate system. Moreover, the coefficients KMx and KMy, which are included in expressions (1) and (2), are coefficients that scale the magnitude of the magnetic field to compensate for the compression or extension of the semi-axes of the magnetic hodograph, the distortion of which occurs under the influence of side magnetic fields, as well as when changing the magnetic inclination the full vector of the magnetic field, which is associated with the geographical location of the software.

Компоненты SHx и SHy которые входят в формулы (1) и (2), являются коэффициентами, которые смещают измеренные значения магнитного поля к центру приборной системы координат для обеспечения симметрии относительно осей приборной системы координат при различной ориентации ПО в пространстве.Components SHx and SHy, which are included in formulas (1) and (2), are coefficients that shift the measured values of the magnetic field to the center of the instrument coordinate system to ensure symmetry with respect to the axes of the instrument coordinate system for different software orientations in space.

Смещение и искажение формы годографа магнитного поля (годограф получаем при изменении ориентации блока датчиков вследствие его вращения в горизонтальной плоскости от 0 до 360 градусов) возникает при переходе из лабораторных условий настройки к установке блока датчиков на объект эксплуатации, вследствие наличия на объекте эксплуатации металлических предметов и их взаимного месторасположения.The shift and distortion of the shape of the hodograph of the magnetic field (the hodograph is obtained when the orientation of the sensor block is changed due to its rotation in the horizontal plane from 0 to 360 degrees) occurs when switching from laboratory settings to installing the sensor block on the object of operation, due to the presence of metal objects at the object of operation and their mutual location.

Описанные компоненты КМx, КМy и SHx, SHy входящие в выражения (1) и (2) являются медленно меняющимися величинами, которые зависят от совокупного фона магнитных помех, создаваемых металлическими предметами, находящимися в месте размещения блоков датчиков 1 и 2. Величина этих коэффициентов определяется после выполнения процедуры устранения девиации при вводе устройства в эксплуатацию и далее корректируется адаптивным алгоритмом компенсации магнитных помех в процессе эксплуатации.The described components KMx, KMy and SHx, SHy included in expressions (1) and (2) are slowly varying quantities that depend on the total background of magnetic interference generated by metal objects located at the location of the sensor blocks 1 and 2. The magnitude of these coefficients is determined after the procedure for eliminating deviation during commissioning of the device is carried out, it is further adjusted by an adaptive algorithm for compensating magnetic interference during operation.

Процедура устранения девиации заключается в измерении действующего магнитного поля при различных ориентациях ПО, с поочередным изменением положения ПО с дискретностью изменения угла на 30-60 градусов (6-12 положений). При выполнении процедуры устранения девиации показания измеренного магнитного поля с выхода блока 4 подаются на третий вход блока 16 и далее передаются пользователю. По окончании процедуры устранения девиации расчетные коэффициенты коррекции с третьего выхода блока 16 подаются на вход 1 блока 24, где сохраняются в энергонезависимой памяти.The procedure for eliminating the deviation is to measure the effective magnetic field at different orientations of the software, with alternately changing the position of the software with a discrete change in the angle of 30-60 degrees (6-12 positions). When performing the procedure for eliminating deviation, the readings of the measured magnetic field from the output of block 4 are supplied to the third input of block 16 and then transmitted to the user. At the end of the deviation elimination procedure, the calculated correction factors from the third output of block 16 are fed to input 1 of block 24, where they are stored in non-volatile memory.

Компоненты DHx и DHy, которые входят в формулы (1) и (2), являются коэффициентами, которые компенсируют величину отклонения магнитного годографа от формы правильного круга, возникающие вследствие неполной компенсации побочных магнитных полей, а также при перемагничивании ПО во время эксплуатации устройства.The components DHx and DHy, which are included in formulas (1) and (2), are coefficients that compensate for the deviation of the magnetic travel time curve from the shape of the regular circle arising from incomplete compensation of side magnetic fields, as well as during magnetization reversal during operation of the device.

Компоненты DHx и DHy являются табличными величинами, значение которых определяется при учете отклонения постоянно вычисляемого значения величины магнитного поля (Нb) от лабораторно установленного (Нb0) и углового отклонения между векторами, первый из которых образован направлением движения ПО, рассчитанного по географическим координатам, вычисленным по параметрам полученным от датчиков перемещения 6, магнитного поля 1 и ускорения 2, второй из которых образован направлением движения ПО, рассчитанного по географическим координатам, полученным от спутникового приемника (что для нашего устройства считается достоверным значением координат).The components DHx and DHy are tabular quantities, the value of which is determined by taking into account the deviation of the constantly calculated value of the magnetic field (Нb) from the laboratory value (Нb0) and the angular deviation between the vectors, the first of which is formed by the direction of the software motion calculated from the geographic coordinates calculated from the parameters obtained from the displacement sensors 6, magnetic field 1 and acceleration 2, the second of which is formed by the direction of motion of the software, calculated by geographical coordinates, obtained m from the satellite receiver (which for our device coordinate value is considered reliable).

Часть комплекса включающая блоки датчиков и блоки обработки параметров магнитного поля, ускорения, перемещения, коррекции, фильтрации, расчета координат представляет автономную навигационную систему, а часть комплекса, в которой обрабатываются параметры, полученные от спутникового приемника, является спутниковой навигационной системой.Part of the complex, including sensor blocks and blocks for processing magnetic field parameters, acceleration, displacement, correction, filtering, and coordinate calculation, represents an autonomous navigation system, and part of the complex in which parameters received from a satellite receiver are processed is a satellite navigation system.

Таблица, в которой хранятся корректирующие коэффициенты DHx и DHy сформирована на основе 24-х дискретных величин (для каждого из двух коэффициентов отдельный набор значений), которые представлены как номера угловых секторов (величина углового сектора 15 градусов), на который ориентирован блок датчиков ПО. Соответственно, при вращении блока датчиков в диапазоне от 0 до 360 градусов образуется 24 сектора каждый из которых имеет величину 15 градусов.The table in which the correction coefficients DHx and DHy are stored is formed on the basis of 24 discrete values (for each of the two coefficients a separate set of values), which are presented as the numbers of the angular sectors (the value of the angular sector is 15 degrees), to which the software sensors block is oriented. Accordingly, when the sensor block rotates in the range from 0 to 360 degrees, 24 sectors are formed, each of which has a value of 15 degrees.

Затем скорректированные значения величин магнитного поля Нха, Нya поступают с выхода блока 23 на второй вход блока 4 для проведения расчета горизонтальных проекций МПЗ. Результаты расчета горизонтальных проекций МПЗ далее поступают с выхода блока 4 одновременно на три блока: на третий вход блока 16, в котором информация о проекциях передается пользователю, на первый вход блока 32, где происходит расчет величины проекции вектора магнитного поля Нb и анализ соответствия величины этого вектора, вектору (Нb0), определенному ранее при лабораторной настройке, и на первый вход блока 7, в котором осуществляется расчет углов ориентации блока датчиков: магнитный азимут и углы наклонов (продольные, поперечные).Then, the corrected values of the magnetic field Hha, Hya come from the output of block 23 to the second input of block 4 for calculating the horizontal projections of the MPZ. The results of the calculation of the horizontal projections of the MPZ then come from the output of block 4 simultaneously to three blocks: to the third input of block 16, in which information about the projections is transmitted to the user, to the first input of block 32, where the magnitude of the projection of the magnetic field vector Hb is calculated and the correspondence of this value is analyzed vector, to the vector (Нb0), determined earlier in the laboratory setup, and to the first input of block 7, in which the orientation angles of the sensor block are calculated: magnetic azimuth and tilt angles (longitudinal, transverse).

Углы наклонов приборной системы координат в продольном и поперечном направлении определяются в блоке 7 по соответствующим выражениями.The slope angles of the instrument coordinate system in the longitudinal and transverse directions are determined in block 7 by the corresponding expressions.

где Ах - значение линейного ускорения в проекции на ось X приборной системы координат;where Ah is the value of linear acceleration in the projection onto the X axis of the instrument coordinate system;

Аy - значение линейного ускорения в проекции на ось Y приборной системы координат;Ay is the value of linear acceleration in the projection onto the Y axis of the instrument coordinate system;

Az - значение линейного ускорения в проекции на ось Z приборной системы координат (значение рассчитано по выражению (4));Az is the value of linear acceleration in the projection onto the Z axis of the instrument coordinate system (the value is calculated by the expression (4));

где А - постоянная величина соответствующая величине ускорения силы тяжести, равная 9,81 м/с2, цифровое значение которой определяется на этапе лабораторной настройки устройства.where A is a constant value corresponding to the value of the acceleration of gravity, equal to 9.81 m / s 2 , the digital value of which is determined at the stage of laboratory setup of the device.

В блоке 22 происходит коррекция значений линейных ускорений Ах, Ау, поступающих с первого выхода блока 19 на первый вход блока 22, с учетом изменения значений величины перемещения, пройденного ПО, значение которого поступает на второй вход блока 22 с выхода блока - 17. То есть, при наличии ускорений, возникающих при перемещении ПО, которые определяются по изменению его скорости, производится анализ значений измеренных ускорений, получаемых в устройстве по измеренным значениям датчиков блока 2, и по результату анализа определяются корректирующие значения, которые компенсируют показания ускорений, связанные с маневрами ПО при совершении разгонов, торможений, поворотов. Компенсированные значения ускорений определяются в соответствии с выражением (5), и с выхода блока 22 поступают одновременно на первый вход блока 4 и на второй вход блока 7. Данные для расчета перемещений объекта за последний измеренный интервал поступают на первый вход блока 17 с выхода блока 6, который осуществляет формирование импульсов, длительности которых пропорциональны приращению скорости движения ПО.In block 22, the values of the linear accelerations Ah, Au coming from the first output of block 19 to the first input of block 22 are corrected, taking into account the change in the values of the displacement traveled by the software, the value of which goes to the second input of block 22 from the output of the block - 17. That is , in the presence of accelerations arising from the movement of the software, which are determined by the change in its speed, the analysis of the values of the measured accelerations obtained in the device from the measured values of the sensors of block 2 is performed, and the corrective values that compensate for acceleration indications associated with software maneuvers during acceleration, braking, and cornering. The compensated acceleration values are determined in accordance with expression (5), and from the output of block 22 are received simultaneously at the first input of block 4 and at the second input of block 7. Data for calculating the movements of the object for the last measured interval is received at the first input of block 17 from the output of block 6 , which implements the formation of pulses whose durations are proportional to the increment of the speed of the software.

где νii-1 - изменение скорости за промежуток времени, в котором проводится измерение ускорения,where ν ii-1 is the change in speed over the period of time in which the acceleration is measured,

Δt - временной интервал измерения скорости движения ПО,Δt is the time interval for measuring the speed of the software,

Аy` - измеренные значения действующего ускорения после фильтрации и коррекции.Ay` - measured values of the effective acceleration after filtering and correction.

Математическая обработка, производимая в блоке 4, осуществляет компенсацию величин Нха, Нyа, поступающих на второй вход блока 4 с выхода блока 23, с учетом компенсированных показаний значений Ах и Аy, сигнал которых поступает на первый вход блока 4 с выхода блока 22, в результате которой при любых наклонах блоков 1 и 2, форма магнитного годографа остается неизменной (сохраняется идеальный круг радиуса Нb0, с центром в начале координат).The mathematical processing performed in block 4 compensates for the values of Hx and Hy entering the second input of block 4 from the output of block 23, taking into account the compensated readings of the values of Ax and Ay, the signal of which goes to the first input of block 4 from the output of block 22, as a result which, for any inclinations of blocks 1 and 2, the shape of the magnetic hodograph remains unchanged (an ideal circle of radius Hb0 is maintained, centered at the origin).

Рассчитанные значения углов ориентации, с выхода блока 7 поступают на первый вход блока 8, в котором производится расчет смещения координат за последний временной интервал измерения, а также поступают на четвертый вход блока 16 для передачи информационных параметров пользователю, также поступают на второй вход блока 30 для определения номера углового сектора, в направлении которого ориентирован ПО, и на четвертый вход блока 32, в котором по величине измеренного угла ориентации блока датчиков происходит анализ соответствия величины проекции вектора измеряемого магнитного поля с проекциями вектора, соответствующего лабораторным значениям для данной ориентации ПО.The calculated values of the orientation angles from the output of block 7 go to the first input of block 8, in which the coordinate offset for the last measurement time interval is calculated, and also go to the fourth input of block 16 for transmitting information parameters to the user, also go to the second input of block 30 for determining the number of the angular sector in which direction the software is oriented, and to the fourth input of block 32, in which the projection is analyzed according to the value of the measured angle of orientation of the sensor block vector of the measured magnetic field vector with projections corresponding to the values of the laboratory for this orientation.

Начало отсчета номеров угловых секторов производится от северного направления географического меридиана, определенного по СНС.The start of counting of numbers of angular sectors is made from the northern direction of the geographic meridian determined by the SNA.

Одновременно с определением угла ориентации, рассчитанного по параметрам датчиков блока 1, значения которых поступают с выхода блока 7 на первый вход блока 8, на четвертый вход блока 8 с первого выхода блока 25 поступает значение коэффициента коррекции угла, который корректирует угол ориентации блоков 1, 2 датчиков, для определения дирекционного угла направления движения ПО в системе географических координат. В значении коэффициента коррекции угла совокупно учтены поправки магнитного склонения для данной местности, также поправка вследствие технологической погрешности, возникающей при конструктивном креплении блоков датчиков 1, 2 на корпусе ПО, а также поправка девиационной погрешности при определении магнитного азимута. Исходное значение коэффициента коррекции угла поступает на первый вход блока 25 с второго выхода блока 16, которое в свою очередь поступает на блок 16 от управляющей ЭВМ.Simultaneously with the determination of the orientation angle, calculated according to the parameters of the sensors of block 1, the values of which come from the output of block 7 to the first input of block 8, the value of the angle correction coefficient, which corrects the orientation angle of blocks 1, 2, is received at the fourth input of block 8 from the first output of block 25 sensors to determine the directional angle of the direction of motion of the software in the system of geographical coordinates. In the value of the angle correction coefficient, the magnetic declination corrections for a given area are taken into account, as well as the correction due to the technological error that occurs when the sensor blocks 1, 2 are structurally mounted on the software housing, as well as the correction of the deviation error when determining the magnetic azimuth. The initial value of the angle correction coefficient is supplied to the first input of block 25 from the second output of block 16, which in turn is sent to block 16 from the host computer.

Вторым параметром, по которому в блоке 8 происходит расчет смещения координат, является расстояние, пройденное ПО за последний временной интервал измерения; значение этого параметра поступает на третий вход блока 8 и на первый вход блока 30 с выхода блока 13. В блоке 30 производится анализ значения угла направления движения ПО, полученного с выхода блока 7, и величины перемещения полученной из блока 13. В блоке 13 производится расчет расстояния, пройденного ПО на основе показаний, поступающих на первый вход блока 13 с выхода блока 17 с учетом коэффициента коррекции пути, в котором совокупно учтены передаточные коэффициенты связи колесной оси и вала привода спидометра, состояние ходовой части и длинна окружности колеса, значение которого поступает на второй вход блока 13 с выхода блока 12. Расчет смещения координат, по проекциям GXS, GYS вектора суммарного перемещения ПО определяется в блоке 8 в соответствии с выражениями (6) и (7).The second parameter, according to which the coordinate offset is calculated in block 8, is the distance traveled by the software for the last measurement time interval; the value of this parameter is supplied to the third input of block 8 and to the first input of block 30 from the output of block 13. In block 30, the value of the angle of the direction of motion of the software received from the output of block 7 and the amount of movement obtained from block 13 are analyzed. the distance traveled by the software based on the readings received at the first input of block 13 from the output of block 17, taking into account the path correction coefficient, in which the gear ratios of the wheel axis and the speedometer drive shaft are taken into account, the state of the chassis and is long Wheel of circles, the value of which is fed to the second input unit 13 from the output unit 12. The calculation of the offset coordinates, the projections GXS, GYS total displacement vector is determined in software block 8 according to the expressions (6) and (7).

где KN - коэффициент учитывающий направление перемещения при движении: «вперед» - коэффициент "1", «назад» - коэффициент "-1";where KN - coefficient taking into account the direction of movement when moving: "forward" - coefficient "1", "back" - coefficient "-1";

S - величина перемещения ПО при движении за интервал времени измерения;S is the value of the displacement of the software when moving for the measurement time interval;

Аl - угол направления движения ПО относительно северного направления географического меридиана;Al is the angle of the direction of motion of the PO relative to the northern direction of the geographic meridian;

Gпр - угол ориентации продольной оси транспортного средства относительно уровня горизонта;Gpr - the angle of orientation of the longitudinal axis of the vehicle relative to the horizon;

Lm - коэффициент учитывающий переход от линейного измерения перемещения к градусному. Это величина, соответствующая 1° меридиана, которая может принимать значения в диапазоне от 111120 до 111212 метров в зависимости от применяемой модели Земного эллипсоида, в предложенном комплексе применяется модель эллипсоида соответствующая международной системе координат WGS-84;Lm - coefficient taking into account the transition from a linear measurement of displacement to degree. This is the value corresponding to 1 ° of the meridian, which can take values in the range from 111120 to 111212 meters, depending on the applied model of the Earth's ellipsoid. The proposed complex uses an ellipsoid model corresponding to the international coordinate system WGS-84;

cos(φ) - косинус угла сближения меридианов для различных широт текущего местоположения, φ - это угол широты текущего местоположения.cos (φ) is the cosine of the approach angle of the meridians for various latitudes of the current location, φ is the angle of latitude of the current location.

В блоке 5 производится синхронизация рабочих циклов измерений при этом с третьего выхода блока 5 синхронизирующий сигнал начала отсчета горизонтальной проекции МПЗ (период 1/16 сек.) поступает на третий вход блока 4; в то же время, с первого выхода блока 5 на второй вход блока 17 поступает высокочастотный сигнал (с длительностью 20 мкс), по которому производится анализ периода переключения фаз сигнала, поступающего на первый вход блока 17 с выхода блока 6. Выбранный период 1/16 секунды связан с особенностью реализации устройства при фильтрации измеренных показаний с применением двоичной системы. Выбранный период 20 мкс определяется типом переменной, используемой для счетчика импульсов для определения текущего состояния фазы датчика перемещения блока 6. Со второго выхода блока 5 сигнал управления (с периодом 1 сек.) поступает одновременно на третий вход блока 17, по которому происходит фиксация интервала пройденного расстояния за последний временной интервал наблюдения, и на второй вход блока 8, по которому запускается процедура расчета смещения координат за последний временной интервал измерения.In block 5, the measurement cycles are synchronized, and from the third output of block 5, the synchronizing signal of the origin of the horizontal projection of the MPZ (1/16 second period) is fed to the third input of block 4; at the same time, a high-frequency signal (with a duration of 20 μs) is received from the first output of block 5 to the second input of block 17, according to which the phase switching period of the signal fed to the first input of block 17 from the output of block 6 is analyzed. The selected period 1/16 seconds associated with the peculiarity of the device when filtering the measured readings using a binary system. The selected period of 20 μs is determined by the type of variable used for the pulse counter to determine the current state of the phase of the displacement sensor of block 6. From the second output of block 5, the control signal (with a period of 1 second) is simultaneously transmitted to the third input of block 17, over which the interval of the passed distance for the last observation time interval, and to the second input of block 8, which starts the procedure for calculating the coordinate offset for the last measurement time interval.

Рассчитанные значения приращения координат, которые являются значениями координат ПО, определенное по автономной системе, с выхода блока 8 одновременно поступают на первый вход блока 14 и на первый вход блока 10.The calculated values of the increment of coordinates, which are the coordinates of the software, determined by the autonomous system, from the output of block 8 simultaneously arrive at the first input of block 14 and the first input of block 10.

Блок 14 осуществляет вычисление проекций суммарного вектора перемещения ПО относительно координат исходного пункта, которые могут корректироваться для уточнения координат местоположения ПО.Block 14 calculates the projections of the total vector of displacement of the software relative to the coordinates of the source point, which can be adjusted to clarify the coordinates of the location of the software.

Значение суммарного вектора перемещения, накопленного в блоке 14, с его выхода поступает на первый вход блока 9, в котором по этому значению и по значению исходных координат, определенных по автономной системе, поступающих на второй вход блока 9, с выхода блока 21, вычисляются текущие координаты местоположения ПО, которые с выхода блока 9 поступают на второй вход блока 16 для отправки результатов расчетов пользователю и на первый вход блока 11 для расчета корректирующей поправки значений суммарного вектора перемещения.The value of the total displacement vector accumulated in block 14, from its output goes to the first input of block 9, in which the current values are calculated from this output and the value of the initial coordinates determined by the autonomous system, coming to the second input of block 9, from the output of block 21 the coordinates of the software location, which from the output of block 9 go to the second input of block 16 to send the calculation results to the user and to the first input of block 11 to calculate the correction of the values of the total displacement vector.

Расчет координат в блоке 9 проводится в соответствии с выражениями (8) и (9).The calculation of coordinates in block 9 is carried out in accordance with expressions (8) and (9).

где GXA, GYA - географические координаты текущего положения ПО по оси X и оси Y соответственно, на плоскости географической системы координат, определенные по рассчитанным параметрам при работе системы в автономном режиме.where GXA, GYA are the geographical coordinates of the current software position along the X-axis and Y-axis, respectively, on the plane of the geographic coordinate system, determined by the calculated parameters when the system is working offline.

GXO, GYO - географические координаты исходного положения ПО откуда начался отсчет перемещения.GXO, GYO - geographical coordinates of the initial position of the software from where the movement count began.

GXS, GYS - величина проекций вектора суммарного перемещения ПО относительно пункта установки исходных значений координат на оси X, Y в плоскости географической системы координат.GXS, GYS - the value of the projections of the vector of the total displacement of the software relative to the installation point of the initial coordinates on the X, Y axis in the plane of the geographic coordinate system.

По значениям координат, полученных от спутниковой навигационной системы 15, поступающих на второй вход блока 11 с выхода блока 15, и по значениям координат автономной навигационной системы, поступающим на первый вход блока 11 с выхода блока 9, в блоке 11 вычисляется величина вектора отклонения автономной от спутниковой системы (координаты спутниковой системы считаем достоверными). При достижении вектора отклонения более заранее определенной пороговой величины, производится расчет поправочных значений коррекции относительного смещения координат автономной системы, причем вычисление поправочных значений происходит в период выдачи блоком 15 значений координат ПО принятых за достоверные. Также значения координат от приемника спутниковой навигации с выхода блока 15 поступают на вход 1 блока 16, для передачи пользователю с целью его информированности о местоположении ПО по параметрам спутниковой навигационной системы.Using the values of the coordinates received from the satellite navigation system 15, arriving at the second input of the block 11 from the output of the block 15, and the values of the coordinates of the autonomous navigation system, arriving at the first input of the block 11 from the output of block 9, the value of the deviation vector satellite system (we consider the coordinates of the satellite system reliable). Upon reaching the deviation vector of a more predetermined threshold value, the correction values of the correction of the relative displacement of the coordinates of the autonomous system are calculated, and the calculation of the correction values occurs during the period when the block 15 returns the coordinates of the software that are accepted as reliable. Also, the coordinate values from the satellite navigation receiver from the output of block 15 are sent to input 1 of block 16, for transmission to the user for the purpose of his knowledge of the software location according to the parameters of the satellite navigation system.

С выхода блока 11 вышеуказанные значения коррекции поступают на второй вход блока 14, в результате чего в блоке 14 в течение последующего цикла измерений проводится коррекция значений величины суммарного вектора перемещения, и как результат, уменьшается погрешность отклонения координат автономной системы, от координат спутниковой системы.From the output of block 11, the above correction values are sent to the second input of block 14, as a result of which, in block 14, during the next measurement cycle, the values of the total displacement vector are corrected, and as a result, the error of the deviation of the coordinates of the autonomous system from the coordinates of the satellite system is reduced.

Накопление суммарного значения величины проекций вектора перемещения в блоке 14 начинает проводиться от момента установки координат исходного пункта расположения ПО, и каждый раз по установке координат исходного пункта суммарное значение величины вектора перемещения обнуляется. Такая операция проводится по команде, поступающей с выхода блока 21 на третий вход блока 14. Также координаты исходной точки с выхода 1 блока 16 поступают на вход блока 21, которые запоминаются в энергонезависимой памяти блока 21 и каждый раз по включению питания происходит восстановление их значений, до тех пор, пока оператор не установит их новые значения.The accumulation of the total value of the magnitude of the projections of the displacement vector in block 14 begins to be carried out from the moment the coordinates of the initial point of the software location are set, and each time the coordinates of the initial point are set, the total value of the displacement vector is zeroed. Such an operation is carried out by a command coming from the output of block 21 to the third input of block 14. Also, the coordinates of the starting point from the output 1 of block 16 are sent to the input of block 21, which are stored in the non-volatile memory of block 21 and each time the power is turned on, their values are restored, until the operator sets their new values.

После включения электропитания комплекса, в блоке 30 проводится формирование команды определения номера углового сектора, в котором ориентирован ПО и при определении номера углового сектора происходит запуск цикла расчета коэффициентов коррекции параметров движения (ККПД). Во время цикла расчета ККПД проводится расчет и последующий анализ параметров движения ПО: определение величины коррекции магнитного азимута направления перемещения ПО и величины коррекции пройденного пути.After turning on the power supply of the complex, in block 30, a team is formed to determine the number of the angular sector, in which the software is oriented, and when determining the number of the angular sector, a cycle for calculating the motion correction coefficients (CFC) is launched. During the KKPD calculation cycle, the calculation and subsequent analysis of the parameters of the motion of the software are carried out: determination of the magnitude of the correction of the magnetic azimuth of the direction of movement of the software and the correction of the distance traveled.

Цикл расчета ККПД начинается с выполнения трех операций, первая из которых производит запоминание текущих значений координат ПО полученных от СНС, значения которых поступают с выхода блока 15 на второй вход блока 31, при этом команда поступает с первого выхода блока 30 на первый вход блока 31, вторая операция проводит инициализацию в нулевое значение величины вектора накопления смещения по автономной навигационной системе, при этом команда поступает с первого выхода блока 30 на второй вход блока 10, третья операция производит обнуление счетчика пройденного расстояния от начала цикла расчета ККПД, при этом процесс операции производится внутри блока 30. Условием начала цикла расчета ККПД является выдача достоверных значений координат ПО от спутниковой навигационной системы (точность значений не хуже 30 метров), определяемых характеристиками СНС.The KKPD calculation cycle begins with three operations, the first of which stores the current values of the software coordinates received from the SNA, the values of which come from the output of block 15 to the second input of block 31, while the command comes from the first output of block 30 to the first input of block 31, the second operation initializes to zero the value of the displacement accumulation vector by the autonomous navigation system, the command arrives from the first output of block 30 to the second input of block 10, the third operation resets the counter and distance traveled from the beginning of the calculation cycle CCRC, wherein operation process is performed within the block 30. The calculation cycle start condition is CCRC issuing verified coordinate value PO from the satellite navigation system (precision values not less than 30 meters), SNA defined characteristics.

В течение времени цикла расчета ККПД в блоке 10 проводится определение проекций суммарного вектора перемещения, рассчитанного по показаниям приращения координат автономной навигационной системы, поступающих с выхода блока 8 на первый вход блока 10. С выхода блока 10 рассчитанные значения суммарного вектора перемещения поступают на вход блока 29, в котором проводится анализ величин проекций вектора перемещения и расчет его параметров: величины и ориентации направления движения ПО в системе географических координат. Одновременно с этим в блоке 28 также происходит анализ величин проекций вектора перемещения и расчет параметров вектора, образованного по показаниям спутниковой системы. Для этого на первый вход блока 28 с выхода блока 31 поступает хранимое значение координат спутниковой навигационной системы, зафиксированных в памяти в начале цикла ККПД, а также текущее значение координат, определенных по спутниковой навигационной системе, которые поступают на второй вход блока 28 с выхода блока 15. Причем вычисление происходит в тот момент, когда блок 15 выдает достоверные значения координат (точность значений не хуже 30 метров). Затем параметры угловой ориентации векторов, рассчитанных по автономной и спутниковой навигационной системам, с выхода блока 29 и выхода блока 28 соответственно поступают на вход 2 и вход 1 блока 27. Также параметры величины векторов, рассчитанных по автономной и спутниковой навигационным системам, с выхода блока 29 и с выхода блока 28 соответственно поступают на вход 1 и вход 2 блока 12, в котором происходит расчет коэффициента пропорциональности соотношений их величин - Ks (коэффициент коррекции пройденного пути).During the cycle time for calculating the CKPD in block 10, projections of the total displacement vector calculated based on the increment of the coordinates of the autonomous navigation system coming from the output of block 8 to the first input of block 10 are determined. From the output of block 10, the calculated values of the total displacement vector are sent to the input of block 29 in which the analysis of the values of the projections of the displacement vector and the calculation of its parameters: the magnitude and orientation of the direction of motion of the software in the system of geographical coordinates. At the same time, in block 28, an analysis is also made of the values of the projections of the displacement vector and the calculation of the parameters of the vector formed by the satellite system. For this, the first input of block 28 from the output of block 31 receives the stored value of the coordinates of the satellite navigation system, recorded in memory at the beginning of the KKPD cycle, as well as the current value of coordinates determined by the satellite navigation system, which are received at the second input of block 28 from the output of block 15 Moreover, the calculation occurs at the moment when the block 15 provides reliable coordinates (the accuracy of the values is not worse than 30 meters). Then, the angular orientation parameters of the vectors calculated by the autonomous and satellite navigation systems from the output of block 29 and the output of block 28, respectively, go to input 2 and input 1 of block 27. Also, the parameters of the magnitude of vectors calculated by the autonomous and satellite navigation systems from the output of block 29 and from the output of block 28, respectively, enter input 1 and input 2 of block 12, in which the proportionality coefficient of the ratios of their values is calculated - Ks (correction coefficient of the distance traveled).

Цифровой коэффициент, приводящий в соответствие величину перемещения, пройденного подвижным объектом, и количество импульсов, поступающих от датчика блока 6 за единицу пройденного расстояния, поступает на вход 2 блока 13 с выхода блока 12.A digital coefficient that matches the amount of movement traveled by the moving object, and the number of pulses from the sensor of unit 6 per unit of distance traveled, is input 2 of block 13 from the output of block 12.

Блок 27 производит расчет разницы угловых ориентаций, вышеуказанных векторов. Результат расчета поступает с выхода блока 27 на четвертый вход блока 26. В блоке 26 происходит анализ значений разницы углов вышеуказанных векторов, и в зависимости от рассчитанной величины производится поправка значений матрицы коррекции угла направления движения ПО, в соответствии с определенным номером углового сектора, причем номер углового сектора поступает с второго выхода блока 30 на второй вход блока 26. Матрица коррекции угла направления движения ПО формируется и хранится в блоке 26 и представляет собой набор ячеек памяти, в которых хранятся цифровые значения угловых коэффициентов, используемые для коррекции указанного параметра.Block 27 calculates the difference in angular orientations of the above vectors. The calculation result is received from the output of block 27 to the fourth input of block 26. In block 26, the values of the difference in the angles of the above vectors are analyzed, and depending on the calculated value, the values of the matrix of the correction of the angle of the direction of motion of the software are adjusted in accordance with the determined number of the angular sector, and the number the angular sector comes from the second output of block 30 to the second input of block 26. The matrix for correcting the angle of the direction of motion of the software is generated and stored in block 26 and is a set of memory cells in which digital values of the angular coefficients used to correct the specified parameter are stored.

При выполнении условий завершения цикла расчета ККПД, блок 30 сформирует команду, завершения цикла, которая одновременно является командой начала нового цикла расчета ККПД, которая подается с первого выхода блока 30 одновременно на первый вход блока 31, на второй вход блока 10 и на четвертый вход блока 33.When the conditions for completing the KKPD calculation cycle are met, block 30 will form a command to complete the cycle, which is also the command to start a new KKPD calculation cycle, which is fed from the first output of block 30 simultaneously to the first input of block 31, to the second input of block 10 and to the fourth input of the block 33.

Команда завершения цикла расчета ККПД также транслируется с первого выхода блока 26 на второй вход блока 25, в котором происходит запуск алгоритма анализа постоянной составляющей угла, который присутствует в матрице коррекции угла направления движения ПО.The command for completing the KKPD calculation cycle is also transmitted from the first output of block 26 to the second input of block 25, in which the algorithm for analyzing the constant component of the angle, which is present in the matrix for correcting the angle of direction of motion of the software, is launched.

Анализ постоянной составляющей угла заключается в нахождении среднеарифметического значения всех ненулевых элементов в матрице коррекции углов направления движения и дальнейшего вычитания этой величины по всем ненулевым элементам матрицы. Для этого с второго выхода блока 25 сигнал управления и значение постоянной составляющей передается на первый вход блока 26. Вычисленное значение постоянной составляющей, также добавляется с учетом знака коэффициента коррекции угла, о котором было сказано ранее.The analysis of the constant component of the angle consists in finding the arithmetic mean value of all nonzero elements in the matrix of correction of the angles of direction of movement and further subtraction of this value for all nonzero elements of the matrix. For this, from the second output of block 25, the control signal and the value of the constant component are transmitted to the first input of block 26. The calculated value of the constant component is also added taking into account the sign of the angle correction coefficient, which was mentioned earlier.

Сформированные в блоке 26 коэффициенты коррекции углового направления фиксируют наличие искажений магнитного поля в данном угловом секторе ориентации ПО, которые возникают вследствие влияния остаточных значений побочных магнитных полей, которые не были устранены при проведении процедуры устранения девиации.The angular direction correction coefficients generated in block 26 fix the presence of magnetic field distortions in this angular sector of the PO orientation, which arise due to the influence of residual values of secondary magnetic fields that were not eliminated during the deviation elimination procedure.

Основной задачей предлагаемого адаптивного навигационного комплекса, является формирование таких поправочных компенсационных коэффициентов коррекции магнитного поля (формирование происходит в блоке 33), под влиянием которых, рассчитанное значение магнитного поля дало бы такое значение магнитного азимута, в соответствии с которым значения координат, рассчитанных по автономной системе, полностью совпадало с координатами, выдаваемыми спутниковой системой, в результате чего значения в матрице коэффициентов коррекции угла (содержащейся в блоке 26) перейдут в нулевое значение.The main objective of the proposed adaptive navigation complex is the formation of such correctional compensation coefficients of the correction of the magnetic field (formation takes place in block 33), under the influence of which, the calculated value of the magnetic field would give such a value of the magnetic azimuth, according to which the coordinates calculated using the autonomous system , completely coincided with the coordinates provided by the satellite system, as a result of which the values in the matrix of angle correction coefficients (contained in block 26) will go to zero.

Для повышения точности определения углов ориентации направления перемещения ПО в процессе измерения магнитного поля и устранения влияния побочных магнитных полей введена дополнительная обработка, которая осуществляется в блоках 32, 33, 23, 24, которые работают следующим образом: горизонтальные проекции магнитного поля поступают с выхода блока 4 на первый вход блока 32; по ним осуществляется расчет величины действующего вектора магнитного поля Нb, и производится его сравнение с величиной вектора Нb0, определенного в условиях производственно-лабораторной настройки, который хранится в качестве постоянной величины в энергонезависимой памяти блока 32, который поступает на второй вход блока 32 с третьего выхода блока 24 на этапе производственно-лабораторной настройки. В случае отклонений величины векторов магнитного поля, производится анализ величины корректирующего коэффициента поправки углового направления, которая поступает на третий вход блока 32 с первого выхода блока 26, и по ней формируется корректирующие коэффициенты величин проекций магнитного поля, которые поступают в матрицу коэффициентов коррекции на первый вход блока 33 с выхода блока 32, в соответствии с номером углового сектора, который поступает на третий вход блока 33 со второго выхода блока 30, причем коррекция матрицы производится по команде начала нового цикла ККПД, которая поступает на четвертый вход блока 33 с первого выхода блока 30.To improve the accuracy of determining the orientation angles of the direction of movement of the software during the measurement of the magnetic field and eliminate the influence of secondary magnetic fields, additional processing has been introduced, which is carried out in blocks 32, 33, 23, 24, which operate as follows: horizontal projections of the magnetic field come from the output of block 4 at the first input of block 32; they calculate the magnitude of the effective magnetic field vector Hb, and compare it with the magnitude of the vector Hb0 defined in the production and laboratory settings, which is stored as a constant value in the non-volatile memory of block 32, which is supplied to the second input of block 32 from the third output block 24 at the stage of production and laboratory settings. In case of deviations of the magnitude of the magnetic field vectors, the magnitude of the correction coefficient of the correction of the angular direction is analyzed, which is fed to the third input of the block 32 from the first output of the block 26, and the correction coefficients of the magnitudes of the projections of the magnetic field are generated, which enter the matrix of correction coefficients at the first block 33 from the output of block 32, in accordance with the number of the angular sector, which is fed to the third input of block 33 from the second output of block 30, and the matrix is corrected according to Manda start a new cycle KKPD, which is fed to the fourth input of block 33 from the first output of block 30.

С выхода блока 33 коэффициенты коррекции проекции магнитного поля DHx и DHy, которые действительны при ориентации ПО в данном угловом секторе, поступают на второй вход блока 24, которые транслируются с первого выхода блока 24 на второй вход блока 23 для проведения коррекции магнитного поля в соответствии с выражениями (1) и (2). В блоке 24 также производится анализ содержимого матрицы коррекции магнитного поля и выделение из содержимого матрицы поправочных значений для коэффициентов КМx, КМy, SHx, SHy, которые были определены на этапе устранения девиации, при этом в случае коррекции вышеуказанных коэффициентов, по команде поступающей с второго выхода блока 24 на второй вход блока 33 в матрице, хранящейся в блоке 33 также проводится коррекция содержимого.From the output of block 33, the correction factors for the projection of the magnetic field DHx and DHy, which are valid when the software is oriented in a given angular sector, are fed to the second input of block 24, which are transmitted from the first output of block 24 to the second input of block 23 for correcting the magnetic field in accordance with expressions (1) and (2). In block 24, the content of the matrix of the magnetic field correction matrix is also analyzed and the correction values for the coefficients KMx, KMy, SHx, SHy, which were determined at the stage of eliminating the deviation, are extracted from the contents of the matrix, and in case of correction of the above coefficients, by a command from the second output block 24 to the second input of block 33 in the matrix stored in block 33, the content is also corrected.

При выключении электропитания устройства происходит запоминание коэффициентов, хранящихся в блоке 33, в блоке 26, в блоке 25, в блоке 24 в их энергонезависимой памяти.When the device’s power is turned off, the coefficients stored in block 33, in block 26, in block 25, in block 24 are memorized in their non-volatile memory.

Поскольку в блоке 24 при формировании коэффициентов корректирующих измеряемое значение магнитного поля, учитываются значения матрицы коэффициентов коррекции магнитного поля формируемые и хранящиеся в блоке 33, и поступающие с его выхода на второй вход блока 24, а они в свою очередь изменяются под влиянием коэффициентов приходящих по обратной связи, с первого выхода блока 26 на третий вход блока 32, то происходит компенсационная подстройка коэффициентов коррекции магнитного поля в случае изменения магнитной обстановки вокруг первого блока датчиков магнитного поля.Since in block 24, when forming the coefficients correcting the measured value of the magnetic field, the values of the matrix of correction coefficients of the magnetic field generated and stored in block 33 and coming from its output to the second input of block 24 are taken into account, and they, in turn, change under the influence of coefficients coming in the opposite direction connection, from the first output of block 26 to the third input of block 32, then the compensation adjustment of the correction coefficients of the magnetic field occurs in case of a change in the magnetic situation around the first block Occupancy of the magnetic field.

В блоке 33 коэффициенты коррекции магнитного поля имеют, значения отличные от нуля, на основе которых в блоке 23 непрерывно происходит коррекция измеряемых величин магнитного поля, за счет чего проекции магнитного поля, поступающие для расчета дирекционного угла, образуют дирекционный угол ориентации ПО относительно северного направления географического меридиана. В результате вышеуказанного не происходит вычисление ошибок рассогласования углов направления между автономной и спутниковой системами, и матрица коррекции углов хранящаяся в блоке 26 заполняется нулевыми значениями.In block 33, the magnetic field correction coefficients are non-zero, based on which, in block 23, the measured values of the magnetic field are continuously corrected, due to which the magnetic field projections received to calculate the directional angle form the directional orientation angle of the software relative to the north Meridian As a result of the above, there is no calculation of the error in the mismatch of the direction angles between the autonomous and satellite systems, and the angle correction matrix stored in block 26 is filled with zero values.

При изменении магнитной обстановки вокруг блока 1 датчиков возникает отклонение расчетных величин проекций магнитного поля, что приводит к компенсирующему расчету угла ориентации ПО, и как следствие, к регистрации отклонения направления движения ПО определенного по автономной навигационной системе от направления движения ПО определенного по спутниковой навигационной системе. Эта величина фиксируется в матрице коррекции угловых коэффициентов блока 26, что в свою очередь, благодаря наличию обратной связи, приводит к изменению значений хранящихся в матрице коррекции магнитного поля блока 33. Измененные коэффициенты поступают для расчета параметров магнитного поля и величина ошибки расчета проекций магнитного поля снижается, и как следствие, снижается ошибка расчета дирекционного угла направления движения ПО, которая, в конечном счете сводится к нулю, а обнуление значений в матрице коррекции углов в блоке 26 приводит к остановке коррекции коэффициентов магнитного поля в блоке 33.When the magnetic situation changes around the sensor unit 1, a deviation of the calculated values of the magnetic field projections arises, which leads to a compensating calculation of the orientation angle of the software, and as a result, the deviation of the software direction determined by the autonomous navigation system from the software direction determined by the satellite navigation system is recorded. This value is fixed in the matrix of correction of the angular coefficients of block 26, which, in turn, due to the presence of feedback, leads to a change in the values stored in the matrix of the correction of the magnetic field of block 33. The changed coefficients arrive to calculate the parameters of the magnetic field and the magnitude of the error in calculating the projections of the magnetic field decreases , and as a result, the error in calculating the directional angle of the direction of motion of the software is reduced, which ultimately reduces to zero, and zeroing the values in the matrix of correction of angles in block 26 dit to stop magnetic field correction coefficients in the block 33.

Техническая реализация блока 1 возможна с применением магниточуствительных датчиков на основе феррозондов, или магниторезисторов в интегральном исполнении (например, НМС1002 фирмы Honeywell) с разрешением 27 ugauss, диапазон измерений ±6 gauss, чувствительностью 0,2 mV/gauss.The technical implementation of block 1 is possible using magnetically sensitive sensors based on flux gates or integrated magnetoresistors (for example, NMS1002 from Honeywell) with a resolution of 27 ugauss, measuring range ± 6 gauss, sensitivity 0.2 mV / gauss.

Техническая реализация блока 2 возможна с применением акселерометров формы STMicroelectonics (LIS3L06AL) или фирмы Analog Devices (ADXL325) с разрешением 0,5 mG, диапазон измерений ±2G, чувствительностью 0,6 V/G.The technical implementation of block 2 is possible using accelerometers of the form STMicroelectonics (LIS3L06AL) or Analog Devices (ADXL325) with a resolution of 0.5 mG, a measurement range of ± 2G, and a sensitivity of 0.6 V / G.

Датчик перемещения, входящий в состав устройства, реализован с применением трех датчиков Холла и четырех разнополюсных магнитов, закрепленных на оси, которая соединяется в разрыв тросика вала спидометра транспортного средства. Таким образом, образуется трехканальный датчик, у которого на один оборот колеса генерируется 6 импульсов состояния фазы угла поворота, что является достаточным для определения пройденного расстояния и скорости движения при перемещении на скорости выше 5 км/ч. При использовании электронного спидометра точность счисления пути будет ограничено значением расстояния пройденного колесом транспортного средства за один полный оборот.The displacement sensor, which is part of the device, is implemented using three Hall sensors and four different-pole magnets mounted on an axis that connects to the gap of the vehicle speedometer shaft cable. Thus, a three-channel sensor is formed, in which 6 impulses of the phase state of the angle of rotation are generated per revolution of the wheel, which is sufficient to determine the distance traveled and the speed of movement when moving at speeds above 5 km / h. When using an electronic speedometer, the accuracy of dead reckoning will be limited by the distance traveled by the vehicle’s wheel in one full revolution.

Приемник спутниковой навигационной системы 15 реализован на основе отечественного приемника РНВ208, который выпускается фирмой ФГУП НИИ КП. Он работает с возможностью приема 30 каналов в системе ГЛОНАСС / GPS и имеет цифровой интерфейс информационного обмена RS-232 с реализацией многофункционального протокола информационного обмена.The receiver of the satellite navigation system 15 is implemented on the basis of the domestic receiver RNV208, which is produced by the FSUE NII KP. It works with the possibility of receiving 30 channels in the GLONASS / GPS system and has a digital RS-232 information exchange interface with the implementation of a multifunctional information exchange protocol.

Остальные блоки, входящие в состав заявляемого адаптивного навигационного комплекса, осуществляют математические преобразования, поэтому их можно реализовать на основе микроконтроллеров или цифровых сигнальных процессоров, в частности, макетный образец, на котором реализовано предлагаемое устройство, построен с применением микросхемы DSPIC33FJ128GP708 фирмы MicroChip (128 Кбайт память программ, 16 Кбайт память ОЗУ, встроенные контроллер АЦП 12 бит, два контроллера интерфейсов RS-232, интерфейс SPI, тактовая частота до 40 МГц, девять встроенных таймеров); также возможно применение сигнальных процессоров фирм Texas Instruments или Analog Devices, но в случае применения сигнальных процессоров необходимо применение внешнего АЦП с разрядностью не менее 12 бит.The remaining blocks that are part of the inventive adaptive navigation system carry out mathematical transformations, therefore, they can be implemented on the basis of microcontrollers or digital signal processors, in particular, the prototype model on which the proposed device is implemented is built using the DSPIC33FJ128GP708 chip from MicroChip (128 KB memory programs, 16 Kbytes RAM memory, built-in 12-bit ADC controller, two RS-232 interface controllers, SPI interface, clock frequency up to 40 MHz, nine built-in timers); It is also possible to use signal processors from Texas Instruments or Analog Devices, but in the case of signal processors, an external ADC with at least 12 bits is required.

В качестве особенности работы блока 3 следует заметить, что необходимо задействовать пять каналов АЦП или применить микросхему мультиплексирования каналов (например, отечественного производства К561КП2).As a feature of the operation of unit 3, it should be noted that it is necessary to use five ADC channels or apply a channel multiplexing chip (for example, domestic production K561KP2).

Технический результат от использования предлагаемого способа и устройства ограничен типом и характеристиками применяемой элементной базы. В макетном варианте были получены измерения дирекционных углов и углов наклона с дискретностью 0,1 градуса, с точностью определения углов не более 0,5 градуса, ошибка определения координат перемещения не более 1%.The technical result from the use of the proposed method and device is limited by the type and characteristics of the used elemental base. In the mock-up version, measurements of directional angles and tilt angles with a resolution of 0.1 degrees were obtained, with an accuracy of determining angles of not more than 0.5 degrees, the error in determining the coordinates of movement was not more than 1%.

Claims (1)

Адаптивный навигационный комплекс, содержащий блок датчиков магнитного поля, блок датчиков линейного ускорения, блок коррекции показаний датчиков магнитного поля и линейного ускорения, блок расчета горизонтальных проекций магнитного поля Земли (МПЗ), блок синхронизации, датчик перемещения, блок расчета угла направления движения подвижного объекта (ПО), блок расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения, первый блок суммирования, интегратор, блок коррекции относительного смещения координат, блок расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения, блок умножителя, второй блок суммирования, приемник спутниковой навигационной системы (СНС), блок интерфейса информационного обмена, блок анализа фазовых интервалов и фронтов, блок фильтрации, блок коррекции неортогональности и компенсации погрешности при конструктивных и технологических допусках изготовления блоков датчиков, регистр хранения коэффициентов лабораторной настройки, регистр хранения исходных значений координат, блок коррекции величины ускорения ПО, блок коррекции величины магнитного поля, блок расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей, при этом выходы блоков датчиков магнитного поля и линейного ускорения соответственно подключены к первому и второму входам блока коррекции показаний датчиков магнитного поля и линейного ускорения, третий вход которого подключен к первому выходу регистра хранения коэффициентов лабораторной настройки, второй выход которого соединен с вторым входом блока коррекции неортогональности и компенсации погрешности при конструктивных и технологических допусках изготовления блоков датчиков, выход блока коррекции показаний датчиков магнитного поля и линейного ускорения соединен с входом блока фильтрации, выход которого подключен к первому входу блока коррекции неортогональности и компенсации погрешности при конструктивных и технологических допусках изготовления устройств, первый выход которого подключен к первому входу блока коррекции величины ускорения ПО, а второй выход соединен с первым входом блока коррекции величины магнитного поля, второй вход которого подключен к первому выходу блока расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей, первый вход которого соединен с входом регистра хранения коэффициентов лабораторной настройки и с третьим выходом блока интерфейса информационного обмена, выход датчика перемещения соединен с первым входом блока анализа фазовых интервалов и фронтов, выход которого соединен с вторым входом блока коррекции величины ускорения ПО и с первым входом блока умножителя, второй вход которого подключен к выходу блока расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения, а выход соединен с третьим входом блока расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения ПО, первый вход которого соединен с выходом блока расчета угла направления движения ПО, а второй вход подключен к второму выходу блока синхронизации и третьему входу блока анализа фазовых интервалов и фронтов, второй вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, третий выход которого соединен с третьим входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ, первый вход которого подключен к выходу блока коррекции величины ускорения ПО и второму входу блока расчета угла направления движения ПО, первый вход которого соединен с выходом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ и с третьим входом блока интерфейса информационного обмена, четвертый вход которого соединен с выходом блока расчета угла направления движения ПО, второй вход блока расчета горизонтальных проекций МПЗ соединен с выходом блока коррекции величины магнитных полей, выход блока расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения ПО подключен к первому входу блока интегратора и первому входу второго блока суммирования, выход которого подключен к первому входу первого блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом блока регистра хранения исходных значений координат, вход которого соединен с первым выходом блока интерфейса информационного обмена, второй вход которого соединен с выходом первого блока суммирования, а первый вход соединен с выходом блока приемника СНС и вторым входом блока коррекции относительного смещения координат, выход которого подключен к второму входу второго блока суммирования, отличающийся тем, что введены блок анализа содержимого матрицы коррекции угла направления движения, блок формирования и хранения матрицы коррекции угла направления движения, блок расчета разницы углов, блок расчета параметров вектора перемещения по СНС, блок расчета параметров вектора перемещения по автономной навигационной системе, блок анализа значения и угла направления движения и величины перемещения, блок хранения значений координат по СНС, блок анализа величины вектора магнитного поля, блок формирования и хранения матрицы коррекции значений величин магнитных полей, при этом второй выход блока интерфейса информационного обмена подключен к первому входу блока анализа содержимого матрицы коррекции угла направления движения второй, вход которого соединен с первым выходом блока формирования и хранения матрицы коррекции угла направления движения ПО и с третьим входом блока анализа величины вектора магнитного поля, первый выход блока анализа содержимого матрицы коррекции угла направления движения ПО подключен к четвертому входу блока приращения координат за единицу приращения величины перемещения ПО, а второй выход блока анализа содержимого матрицы коррекции угла направления движения соединен с первым входом блока формирования и хранения матрицы коррекции угла направления движения, второй выход которого соединен с третьим входом блока анализа значения угла направления движения и величины перемещения, а второй вход подключен ко второму выходу блока анализа значения угла направления движения величины перемещения и к третьему входу блока формирования и хранения матрицы коррекции значений величин магнитных полей, первый вход которого соединен с выходом блока анализа величины вектора магнитного поля, второй вход подключен к второму выходу блока расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей, а выход соединен со вторым входом блока расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей, первый вход блока анализа величины вектора магнитного поля соединен с выходом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ и с входами один блока расчета угла направления движения ПО и три блока интерфейса информационного обмена, второй вход подключен к третьему выходу блока расчета коэффициентов коррекции побочных магнитных полей, четвертый вход подключен к выходу блока расчета угла направления движения ПО и к четвертому входу блока интерфейса информационного обмена, первому входу блока расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения ПО и второму входу блока анализа значения угла направления движения и величины перемещения, первый выход этого блока соединен с первым входом блока хранения значений координат по СНС, с четвертым входом блока формирования и хранения матрицы коррекции значений величины магнитного поля, с третьим входом блока формирования и хранения матрицы коррекции угла направления движения и вторым входом блока интегратора, а первый вход блока анализа значения угла направления движения величины перемещения соответственно подключен к выходу блока умножителя и третьему входу блока расчета приращения координат за единицу приращения величины перемещения ПО, второй вход блока интерфейса информационного обмена подключен к первому входу блока коррекции относительного смещения координат, выход блока интегратора соединен с входом блока расчета параметров вектора перемещения по автономной навигационной системе, выход которого соответственно подключен к первому входу блока расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения и второму входу блока расчета разницы углов, выход которого соединен с четвертым входом блока формирования и хранения матрицы коррекции угла направления движения, первый вход блока расчета разницы углов подключен к выходу блока расчета параметров вектора перемещения по СНС и к второму входу блока расчета корректирующих коэффициентов величины перемещения, первый вход блока расчета параметров вектора перемещения по СНС соединен с выходом блока хранения значений координат по СНС, второй вход которого подключен к второму входу блока расчета параметров вектора перемещения по СНС и выходу блока приемника СНС, выход блока регистра хранения исходных значений координат соединен с третьим входом второго блока суммирования.
Figure 00000001
An adaptive navigation system containing a block of magnetic field sensors, a block of linear acceleration sensors, a block for correcting the readings of magnetic field sensors and linear acceleration, a block for calculating horizontal projections of the Earth’s magnetic field (MPZ), a synchronization block, a displacement sensor, a block for calculating the direction of movement of a moving object ( ON), a unit for calculating an increment of coordinates per unit of an increment of a value of displacement, a first summing unit, an integrator, a unit for correcting a relative offset of coordinates, a unit for calculating coding coefficients of the magnitude of the displacement, the multiplier unit, the second summing unit, the satellite navigation system (SNA) receiver, the information exchange interface unit, the phase interval and edge analysis unit, the filtering unit, the non-orthogonality correction and error compensation unit for the design and technological tolerances of the manufacture of sensor units, register for storing laboratory settings coefficients, register for storing initial coordinate values, software acceleration correction unit, value correction unit magnetic field, a block for calculating the correction coefficients of side magnetic fields, while the outputs of the blocks of magnetic field sensors and linear acceleration are respectively connected to the first and second inputs of the block for correcting the readings of magnetic field sensors and linear acceleration, the third input of which is connected to the first output of the laboratory coefficients storage register settings, the second output of which is connected to the second input of the non-orthogonality correction unit and error compensation for structural and technological tolerances x manufacturing of sensor blocks, the output of the magnetic field and linear acceleration sensor readings correction unit is connected to the input of the filtering unit, the output of which is connected to the first input of the non-orthogonality correction unit and error compensation for structural and technological tolerances of manufacturing devices, the first output of which is connected to the first input of the correction unit software acceleration values, and the second output is connected to the first input of the magnetic field correction block, the second input of which is connected to the first output of the unit In order to calculate the correction coefficients of incidental magnetic fields, the first input of which is connected to the input of the laboratory settings coefficient storage register and the third output of the information exchange interface unit, the output of the displacement sensor is connected to the first input of the phase interval and edge analysis unit, the output of which is connected to the second input of the correction unit software acceleration values and with the first input of the multiplier block, the second input of which is connected to the output of the block for calculating the correction coefficients of the displacement value, and the output d is connected to the third input of the unit for calculating the increment of coordinates per unit of increment of the amount of displacement of the software, the first input of which is connected to the output of the unit for calculating the angle of the direction of movement of the software, and the second input is connected to the second output of the synchronization unit and the third input of the unit for analyzing phase intervals and fronts, the second input which is connected to the first output of the synchronization block, the third output of which is connected to the third input of the block for calculating horizontal projections of the MPZ, the first input of which is connected to the output of the value correction block acceleration of software and the second input of the block for calculating the angle of the direction of movement of the software, the first input of which is connected to the output of the block for calculating the horizontal projections of the MPZ and the third input of the block of the interface of the information exchange, the fourth input of which is connected to the output of the block of calculating the angle of the direction of the software, the second input of the block for calculating MPZ projections are connected to the output of the magnetic field magnitude correction unit, the output of the unit for calculating the increment of coordinates per unit of increment of the amount of displacement of the software is connected to the first input of the in the operator and the first input of the second summing unit, the output of which is connected to the first input of the first summing unit, the second input of which is connected to the output of the register unit for storing the initial coordinate values, the input of which is connected to the first output of the information exchange interface unit, the second input of which is connected to the output of the first block summation, and the first input is connected to the output of the SNA receiver unit and the second input of the relative coordinate offset correction unit, the output of which is connected to the second input of the second unit summation, characterized in that a block for analyzing the contents of the matrix for correcting the direction of movement of the direction, a block for generating and storing the matrix for correcting the angle of the direction of movement, a block for calculating the difference in angles, a block for calculating the parameters of the displacement vector for the SNA, a block for calculating the parameters of the displacement vector for the autonomous navigation system, is introduced; analysis of the value and the angle of the direction of movement and the magnitude of the movement, the storage unit for coordinate values according to the SNA, the unit for analyzing the magnitude of the magnetic field vector, the unit for the formation and storage I’m a matrix for correcting the values of magnetic field values, while the second output of the information exchange interface unit is connected to the first input of the content analysis unit of the motion direction angle correction matrix second, the input of which is connected to the first output of the formation and storage unit of the software for correcting the angle of motion of the software and with the third input unit for analyzing the magnitude of the magnetic field vector, the first output of the unit for analyzing the contents of the matrix of the angle correction of the direction of motion of the software is connected to the fourth input of the increment unit to the coordinates per unit increment of the amount of movement of the software, and the second output of the analysis unit of the content of the matrix of the correction of the direction of movement is connected to the first input of the unit for forming and storing the matrix of the correction of the direction of movement, the second output of which is connected to the third input of the analysis unit of the value of the direction of movement and the amount of movement, and the second input is connected to the second output of the block of analysis of the value of the angle of the direction of movement of the displacement value and to the third input of the block for the formation and storage of the correction matrix values of magnetic fields, the first input of which is connected to the output of the unit for analyzing the magnitude of the vector of the magnetic field, the second input is connected to the second output of the unit for calculating the correction coefficients of side magnetic fields, and the output is connected to the second input of the unit for calculating the coefficients of correction of side magnetic fields, the first input of the block analysis of the magnitude of the magnetic field vector is connected to the output of the block for calculating the horizontal projections of the MPZ and to the inputs of one block for calculating the angle of the direction of motion of the software and three blocks of the information interface exchange, the second input is connected to the third output of the block for calculating the correction coefficients of secondary magnetic fields, the fourth input is connected to the output of the block for calculating the angle of the direction of motion of the software and to the fourth input of the information interface interface block, the first input of the block for calculating the increment of coordinates per unit of increment of the value of moving the software and the second input of the block of analysis of the value of the angle of the direction of movement and the magnitude of the movement, the first output of this block is connected to the first input of the block of storage of coordinate values by SNA, with the fourth input of the block for forming and storing the matrix for correcting the values of the magnetic field, with the third input for the block for forming and storing the matrix for correcting the angle of motion and the second input of the integrator unit, and the first input of the block for analyzing the value of the angle of the direction of motion of the displacement value is connected respectively to the output of the multiplier block and the third the input of the unit for calculating the increment of coordinates per unit of increment of the amount of displacement of the software, the second input of the interface unit of the information exchange is connected to the first input the relative coordinate shift correction unit, the output of the integrator block is connected to the input of the block for calculating the parameters of the displacement vector through an autonomous navigation system, the output of which is respectively connected to the first input of the block for calculating the correction coefficients of the displacement value and the second input of the block for calculating the difference of angles, the output of which is connected to the fourth input of the block the formation and storage of the matrix for correcting the angle of the direction of movement, the first input of the block for calculating the difference in angles is connected to the output of the block for calculating the pair meters of the displacement vector along the SNA and to the second input of the block for calculating the correcting coefficients of the displacement, the first input of the block for calculating the parameters of the displacement vector according to the SNA is connected to the output of the block for storing coordinate values according to the SNA, the second input of which is connected to the second input of the block for calculating the parameters of the displacement vector according to the SNA and the output of the SNA receiver unit, the output of the register storage unit of the initial coordinate values is connected to the third input of the second summing unit.
Figure 00000001
RU2012101068/28U 2012-01-12 2012-01-12 ADAPTIVE NAVIGATION COMPLEX RU118740U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012101068/28U RU118740U1 (en) 2012-01-12 2012-01-12 ADAPTIVE NAVIGATION COMPLEX

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012101068/28U RU118740U1 (en) 2012-01-12 2012-01-12 ADAPTIVE NAVIGATION COMPLEX

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU118740U1 true RU118740U1 (en) 2012-07-27

Family

ID=46851120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012101068/28U RU118740U1 (en) 2012-01-12 2012-01-12 ADAPTIVE NAVIGATION COMPLEX

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU118740U1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2644632C1 (en) * 2016-11-03 2018-02-13 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Small-sized navigational complex
RU2710363C1 (en) * 2019-07-10 2019-12-26 Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга" Onboard detector with compensation for variations of magnetic fields
CN114018241A (en) * 2021-11-03 2022-02-08 广州昂宝电子有限公司 Positioning method and device for unmanned aerial vehicle

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2644632C1 (en) * 2016-11-03 2018-02-13 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Small-sized navigational complex
RU2710363C1 (en) * 2019-07-10 2019-12-26 Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга" Onboard detector with compensation for variations of magnetic fields
CN114018241A (en) * 2021-11-03 2022-02-08 广州昂宝电子有限公司 Positioning method and device for unmanned aerial vehicle
CN114018241B (en) * 2021-11-03 2023-12-26 广州昂宝电子有限公司 Positioning method and device for unmanned aerial vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107588769B (en) Vehicle-mounted strapdown inertial navigation, odometer and altimeter integrated navigation method
EP0534892B1 (en) Position-locating method
EP3397923B1 (en) Improved surveying pole
CN113311436B (en) Method for correcting wind measurement of motion attitude of laser wind measuring radar on mobile platform
CN103674034B (en) Multi-beam test the speed range finding revise robust navigation method
RU2395061C1 (en) Method to determine position of movable objects and integrated navigation system to this end
CN102901977B (en) Method for determining initial attitude angle of aircraft
US3849636A (en) Method and apparatus for determining the position of a vehicle
RU2439497C1 (en) Automated system of navigation and survey control
CN102879779B (en) Rod arm measurement and compensation method based on synthetic aperture radar (SAR) remote sensing imaging
CN109870173A (en) A kind of track correct method of the submarine pipeline inertial navigation system based on checkpoint
CN110057356B (en) Method and device for positioning vehicles in tunnel
CN110133692B (en) Inertial navigation technology-assisted high-precision GNSS dynamic inclination measurement system and method
CN103389092A (en) Mooring airship attitude measurement device and method
CN112833917B (en) Three-axis magnetic sensor calibration method based on magnetic course angle and least square method
CN104049269A (en) Target navigation mapping method based on laser ranging and MEMS/GPS integrated navigation system
RU118740U1 (en) ADAPTIVE NAVIGATION COMPLEX
CN103968844A (en) Large ellipse maneuverable spacecraft autonomous navigation method based on low-orbit platform tracking measurement
RU100232U1 (en) COMPLEX NAVIGATION SYSTEM FOR DETERMINING THE COORDINATES OF MOBILE LAND OBJECTS
RU107601U1 (en) UNMANNED AIRCRAFT CONTROL SYSTEM WITH COMPLETE DEVICE FOR MEASURING HEIGHT OF FLIGHT
RU2443978C1 (en) Method of determining spatial coordinates of mobile objects and integrated navigation system for realising said method
CN108416387B (en) Height filtering method based on fusion data of GPS and barometer
RU2487318C1 (en) Platform-free inertial attitude and heading reference system based on sensitive elements of medium accuracy
RU2277696C2 (en) Integrated satellite inertial-navigational system
WO2011159185A1 (en) Method and device for determining the direction of a start of a movement