RU169910U1

RU169910U1 - NAVIGATION SYSTEM

Info

Publication number: RU169910U1
Application number: RU2016133551U
Authority: RU
Inventors: Виктор Васильевич Торхов; Александр Александрович Колков; Олег Викторович Попов; Алексей Валентинович Трефилов
Priority date: 2016-08-15
Filing date: 2016-08-15
Publication date: 2017-04-05

Abstract

Полезная модель относится к системам авиационного приборостроения и может быть использована в составе бортового оборудования беспилотных летательных аппаратов (БЛА) или других подвижных объектов. Система навигации, содержащая магнитометр по осям X, Y, Z, датчик абсолютного давления, аналоговый вычислитель, источник опорного напряжения, три выхода которого подключены к входу магнитометра, к входу питания датчика абсолютного давления и первому входу аналогового вычислителя соответственно, второй вход аналогового вычислителя соединен с выходом датчика абсолютного давления, приемник глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС), вычислитель системы автоматического управления, подключенный к источнику питания, при этом вычислитель включает блок термокомпенсации кодов датчиков, вход которого соединен с выходом магнитометра, а выход блока термокомпенсации кодов датчиков подключен к первому входу блока вычисления вертикали, блок управления аналоговым вычислителем, вход которого соединен с выходом аналогового вычислителя, второй выход блока управления аналоговым вычислителем соединен с третьим входом аналогового вычислителя, блок адаптивного управления приемниками ГНСС, вход которого соединен с приемниками ГНСС, отличающаяся тем, что в нее введены датчики температуры и датчики влажности, модуль развязки гальванической, а вычислитель снабжен блоком вычисления высоты по абсолютному давлению, температуре и влажности, блоком вычисления совмещенного решения координат и блоком связи, при этом выходы датчиков температуры и датчиков влажности подключены к второму и третьему входам блока вычисления высоты по абсолютному давлению, температуре и влажности, первый вход которого подключен к первому выходу блока управления аналоговым вычислителем, а выход блока вычисления высоты по абсолютному давлению, температуре и влажности подключен к второму входу блока вычисления совмещенного решения координат, первый и третий входы которого соединены с выходом блока вычисления вертикали и выходом блока адаптивного управления приемниками ГНСС соответственно, при этом выход блока вычисления совмещенного решения координат соединен с входом блока связи, первый выход которого подключен к второму входу блока вычисления вертикали, а второй выход блока связи соединен с входом модуля развязки гальванической, выход которого подключен к системе автоматического управления БЛА. Технический результат заключается в повышении точности определения навигационных параметров координат положения БЛА в пространстве и повышении надежности работы устройства. 1 ил.The utility model relates to aircraft instrumentation systems and can be used as part of on-board equipment of unmanned aerial vehicles (UAVs) or other moving objects. A navigation system comprising a magnetometer along the X, Y, Z axes, an absolute pressure sensor, an analog calculator, a reference voltage source, three outputs of which are connected to the magnetometer input, an absolute pressure sensor power input and the first input of an analog calculator, respectively, the second input of an analog calculator is connected with the output of the absolute pressure sensor, the receiver of the global navigation satellite system (GNSS), an automatic control computer connected to a power source, while calculating The amplifier includes a sensor codes thermal compensation unit, the input of which is connected to the magnetometer output, and sensor codes thermal compensation unit output is connected to the first input of the vertical calculation unit, an analog computer control unit, whose input is connected to the output of the analog computer, and the second output of the analog computer control unit is connected to the third the input of an analog computer, an adaptive control unit for GNSS receivers, the input of which is connected to GNSS receivers, characterized in that the sensors are introduced into it temperatures and humidity sensors, a galvanic isolation module, and the calculator is equipped with a height calculation unit for absolute pressure, temperature and humidity, a combined coordinate solution calculation unit and a communication unit, while the outputs of temperature sensors and humidity sensors are connected to the second and third inputs of the height calculation unit by absolute pressure, temperature and humidity, the first input of which is connected to the first output of the analog computer control unit, and the output of the height calculation unit by absolute pressure temperature, humidity, and is connected to the second input of the combined coordinate solution calculation unit, the first and third inputs of which are connected to the output of the vertical calculation unit and the output of the adaptive control unit of GNSS receivers, respectively, while the output of the combined coordinate solution calculation unit is connected to the input of the communication unit, the first the output of which is connected to the second input of the vertical computing unit, and the second output of the communication unit is connected to the input of the galvanic isolation module, the output of which is connected to system a automatic UAV control. The technical result consists in increasing the accuracy of determining the navigation parameters of the coordinates of the UAV in space and increasing the reliability of the device. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к системам авиационного приборостроения и может быть использована в составе бортового оборудования беспилотных летательных аппаратов (БЛА) или других подвижных объектов.The utility model relates to aircraft instrumentation systems and can be used as part of on-board equipment of unmanned aerial vehicles (UAVs) or other moving objects.

Известна система навигации (патент РФ №2168703, МПК G01C 21/00, G01C 21/02, G01C 23/00, дата публ. 10.06.2001), содержащая спутниковый датчик скорости и последовательно соединенные инерциальный датчик скорости и курса, блок алгебраического суммирования, первый блок корректирующих фильтров, выход которого подключен ко второму входу блока алгебраического суммирования, на третий вход которого подключен выход спутникового датчика скорости, включенные между вторым выходом и четвертым входом блока алгебраического суммирования и последовательно соединенные блок формирования сигнала переключения, блок отключения, второй блок корректирующих фильтров, включенные между вторым выходом блока алгебраического суммирования и входом инерциального датчика скорости и курса и последовательно соединенные первый блок моделирующих фильтров и блок формирования погрешности по курсу, на второй вход которого подключен третий выход блока алгебраического суммирования, четвертый выход которого подключен к второму входу блока отключения, третий вход которого подключен к пятому выходу блока алгебраического суммирования, а также второй блок моделирующих фильтров, включенные между вторым выходом блока отключения и третьим входом блока погрешности по курсу, объединенным с пятым входом блока алгебраического суммирования.A known navigation system (RF patent No. 2168703, IPC G01C 21/00, G01C 21/02, G01C 23/00, publication date 10.06.2001), comprising a satellite speed sensor and series-connected inertial speed and course sensors, an algebraic summation unit, the first block of correction filters, the output of which is connected to the second input of the algebraic summation block, the third input of which is connected to the output of the satellite speed sensor, connected between the second output and the fourth input of the algebraic summation block and connected in series to the block a switching signal generation, a shutdown block, a second block of correction filters, connected between the second output of the algebraic summation block and the input of the inertial speed and course sensors and connected in series with the first block of modeling filters and the error generating block at the heading, the third output of the algebraic summation block is connected to its second input the fourth output of which is connected to the second input of the trip block, the third input of which is connected to the fifth output of the block of algebraic sums tion, and a second modeling filter block connected between the second output tripping unit and the third input of the block error rate of, combined with a fifth input of algebraic summing unit.

Недостатками известной системы навигации являются низкая точность измерений системы, а также низкая электромагнитная совместимость, невозможность адаптивного управления приемниками ГНСС (выбор спутников, обеспечивающих оптимальное навигационное решение, переход с GPS на ГЛОНАСС или совместное решение в полете).The disadvantages of the known navigation system are the low accuracy of the system’s measurements, as well as low electromagnetic compatibility, the impossibility of adaptive control of GNSS receivers (the choice of satellites that provide the optimal navigation solution, the transition from GPS to GLONASS or a joint flight solution).

Известна система автоматического управления беспилотным летательным аппаратом (патент РФ на полезную модель №137814, МПК G05D 1/00, дата публ. 27.02.2014), взятая в качестве прототипа, содержащая датчики угловой скорости (ДУС) по осям X, Y, Z, акселерометры по осям X, Y, Z, магнитометр по осям X, Y, Z, датчик абсолютного давления, датчик дифференциального давления, подключенный к аналого-цифровому преобразователю (АЦП), приемник глобальной навигационной спутниковой системы, интерфейсный модуль, вычислитель системы автоматического управления (САУ), подключенный к источнику питания вычислителя САУ, при этом вычислитель САУ включает блок термокомпенсации кодов ДУС, акселерометров и магнитометра, первый выход блока термокомпенсации подключен к входу блоку вычисления вертикали, блок хранения полетного задания, вход-выход которого соединен с интерфейсным модулем, блок навигации и управления полетом, первый вход которого подключен к выходу блока хранения полетного задания, второй вход подключен к первому выходу блока вычисления вертикали, третий вход - к выходу АЦП, выход блока навигации и управления полетом соединен с входом блока формирования управляющих сигналов, выход которого подключен к исполнительным механизмам, управляемыми сигналами ШИМ, источник опорного напряжения, два выхода которого подключены к входам питания датчиков абсолютного давления и дифференциального давления соответственно, аналоговый вычислитель, первый вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, второй вход подключен к выходу датчика абсолютного давления, модуль датчиков тока и напряжения, подключенный к четвертому входу блока навигации и управления полетом, съемная энергонезависимая память, вычислитель, контролирующий для восстановления работы вычислителя САУ в случае сбоя, включающий блок анализа работы вычислителя САУ, вход которого соединен с цифровой шиной выходов датчиков ДУС по осям X, Y, Z и акселерометров по осям X, Y, Z, блок восстановления работы вычислителя САУ и блок управления питанием вычислителя САУ, входы которых подключены к выходу блока анализа работы вычислителя САУ, выход блока управления питанием вычислителя САУ подключен к управляющему входу источника питания вычислителя САУ, выход блока восстановления работы вычислителя САУ подключен к пятому входу блока навигации и управления полетом, при этом вычислитель САУ дополнительно снабжен блоком управления приемником ГНСС, вход-выход которого подключен к приемнику ГНСС, а выход - к шестому входу блока навигации и управления полетом, блоком управления аналоговым вычислителем, вход которого соединен с выходом аналогового вычислителя, первый и второй выходы блока управления аналоговым вычислителем подключены соответственно к седьмому входу блока навигации и управления полетом и к третьему входу аналогового вычислителя, блоком «черного ящика», четыре входа которого подключены соответственно к выходу модуля датчиков тока и напряжения, выходу блока термокомпенсации кодов датчиков, второму выходу блока вычисления вертикали, второму выходу блока навигации и управления полетом, выход блока «черного ящика» подключен к входу съемной энергонезависимой памяти, при этом вход-выход блока формирования управляющих импульсов подключен к исполнительным механизмам управляемыми потенциальными сигналами.A known automatic control system for an unmanned aerial vehicle (RF patent for utility model No. 137814, IPC G05D 1/00, published date 02/27/2014), taken as a prototype, containing angular velocity sensors (DLS) along the X, Y, Z axes, accelerometers along the X, Y, Z axes, magnetometer along the X, Y, Z axes, absolute pressure sensor, differential pressure sensor connected to an analog-to-digital converter (ADC), global navigation satellite system receiver, interface module, automatic control computer calculator ( Self-propelled guns) connected th to the power source of the ACS calculator, while the ACS calculator includes a temperature compensation unit for the DOS codes, accelerometers and a magnetometer, the first output of the temperature compensation unit is connected to the input of the vertical calculation unit, the flight task storage unit, the input-output of which is connected to the interface module, the navigation and control unit flight, the first input of which is connected to the output of the flight task storage unit, the second input is connected to the first output of the vertical unit, the third input is to the ADC output, the output of the navigation and control unit flight is connected to the input of the control signal generation unit, the output of which is connected to actuators controlled by PWM signals, a reference voltage source, two outputs of which are connected to the power inputs of absolute pressure and differential pressure sensors, respectively, an analog computer, the first input of which is connected to the source output reference voltage, the second input is connected to the output of the absolute pressure sensor, the module of current and voltage sensors connected to the fourth input of the block n Aviation and flight control, removable non-volatile memory, a computer that controls to restore the operation of the ACS computer in the event of a malfunction, including a unit for analyzing the operation of the ACS computer, the input of which is connected to the digital output bus of the ACS sensors along the X, Y, Z axes and accelerometers along the X axes, Y, Z, ACS computer operation recovery unit and ACS computer power control unit, the inputs of which are connected to the output of the ACS computer operation analysis unit, the output of the ACS computer power control unit is connected to the control input the power source of the ACS computer, the output of the ACS computer recovery unit is connected to the fifth input of the navigation and flight control unit, while the ACS computer is additionally equipped with a GNSS receiver control unit, the input-output of which is connected to the GNSS receiver, and the output to the sixth input of the navigation unit and flight control, the control unit of the analog computer, the input of which is connected to the output of the analog computer, the first and second outputs of the control unit of the analog computer are connected respectively to the seventh input of the navigation and flight control unit and the third input of the analog computer, the “black box” unit, the four inputs of which are connected respectively to the output of the current and voltage sensor module, the output of the temperature compensation unit of the sensor codes, the second output of the vertical calculation unit, the second output of the navigation unit and flight control, the output of the "black box" is connected to the input of a removable non-volatile memory, while the input-output of the control pulse generation unit is connected to the control actuators potential signals.

Недостатками известной системы являются низкая надежности работы устройства, низкая точность определения координат положения БЛА в пространстве, низкая точность определения высоты БЛА, низкая надежность по электромагнитной совместимости по причине гальванической связи вычислителя с электрооборудованием БЛА.The disadvantages of the known system are the low reliability of the device, the low accuracy of determining the coordinates of the UAV position in space, the low accuracy of determining the height of the UAV, the low reliability of electromagnetic compatibility due to the galvanic connection of the calculator with the UAV electrical equipment.

Задача полезной модели - создание системы навигации беспилотного летательного аппарата, обеспечивающей повышение точности определения навигационных координат, повышение эксплуатационной надежности.The objective of the utility model is to create a navigation system for an unmanned aerial vehicle, which will increase the accuracy of determining navigation coordinates and increase operational reliability.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, - повышение точности определения навигационных параметров координат положения БЛА в пространстве, повышение надежности работы устройства.The technical result obtained when solving the problem is to increase the accuracy of determining the navigation parameters of the coordinates of the UAV in space, increasing the reliability of the device.

Указанный технический результат достигается тем, что в систему навигации, содержащую магнитометр по осям X, Y, Z, датчик абсолютного давления, аналоговый вычислитель, источник опорного напряжения, три выхода которого подключены к входу магнитометра, к входу питания датчика абсолютного давления и первому входу аналогового вычислителя соответственно, второй вход аналогового вычислителя соединен с выходом датчика абсолютного давления, приемник глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС), вычислитель системы автоматического управления, подключенный к источнику питания, при этом вычислитель включает блок термокомпенсации кодов датчиков, вход которого соединен с выходом магнитометра, а выход блока термокомпенсации кодов датчиков подключен к первому входу блока вычисления вертикали, блок управления аналоговым вычислителем, вход которого соединен с выходом аналогового вычислителя, второй выход блока управления аналоговым вычислителем соединен с третьим входом аналогового вычислителя, блок адаптивного управления приемником ГНСС, вход которого соединен с приемником ГНСС, согласно полезной модели введены датчики температуры и датчики влажности, модуль развязки гальванической, а вычислитель снабжен блоком вычисления высоты по абсолютному давлению, температуре и влажности, блоком вычисления совмещенного решения координат и блоком связи, при этом выходы датчиков температуры и датчиков влажности подключены к второму и третьему входам блока вычисления высоты по абсолютному давлению, температуре и влажности, первый вход которого подключен к первому выходу блока управления аналоговым вычислителем, а выход блока вычисления высоты по абсолютному давлению, температуре и влажности подключен к второму входу блока вычисления совмещенного решения координат, первый и третий входы которого соединены с выходом блока вычисления вертикали и выходом блока адаптивного управления приемником ГНСС соответственно, при этом выход блока вычисления совмещенного решения координат соединен с входом блока связи, первый выход которого подключен к второму входу блока вычисления вертикали, а второй выход блока связи соединен с входом модуля развязки гальванической, выход которого подключен к системе автоматического управления БЛА.The specified technical result is achieved by the fact that in the navigation system containing a magnetometer along the X, Y, Z axes, an absolute pressure sensor, an analog calculator, a reference voltage source, three outputs of which are connected to the magnetometer input, to the absolute pressure sensor power input and the first analog input the calculator, respectively, the second input of the analog calculator is connected to the output of the absolute pressure sensor, the receiver of the global navigation satellite system (GNSS), the computer of the automatic control system in this case, the calculator includes a thermocompensation unit for the sensor codes, the input of which is connected to the output of the magnetometer, and the output of the thermocompensation unit for the sensor codes is connected to the first input of the vertical unit, the control unit of the analog computer, the input of which is connected to the output of the analog calculator, the second output of the control unit of the analog computer is connected to the third input of the analog computer, the adaptive control unit of the GNSS receiver, the input of which is connected to the receiver GNSS, according to the utility model, temperature sensors and humidity sensors, a galvanic isolation module are introduced, and the calculator is equipped with a height calculation unit for absolute pressure, temperature and humidity, a combined coordinate solution calculation unit and a communication unit, while the outputs of temperature sensors and humidity sensors are connected to the second and third inputs of the unit for calculating the height by absolute pressure, temperature and humidity, the first input of which is connected to the first output of the control unit of the analog computer, and the output of the height calculation unit for absolute pressure, temperature and humidity is connected to the second input of the combined coordinate solution calculation unit, the first and third inputs of which are connected to the output of the vertical calculation unit and the output of the adaptive control unit of the GNSS receiver, respectively, while the output of the combined coordinate solution calculation unit connected to the input of the communication unit, the first output of which is connected to the second input of the vertical calculation unit, and the second output of the communication unit is connected to the input of the isolation module ha Levanic, the output of which is connected to the automatic control system of the UAV.

Введение в устройство навигации датчиков температуры и датчиков влажности, модуля развязки гальванической и снабжение вычислителя блоком вычисления высоты по абсолютному давлению, температуре и влажности, а также блоком вычисления совмещенного решения координат и блоком связи, которые взаимосвязаны между собой, позволяют в совокупности с известными признаками решения достичь указанный технический результат решения - повышение точности определения навигационных параметров координат положения БЛА в пространстве, повышение надежности работы устройства.Introduction to the navigation device of temperature sensors and humidity sensors, a galvanic isolation module and supplying the calculator with a unit for calculating altitude from absolute pressure, temperature and humidity, as well as a unit for calculating a combined coordinate solution and a communication unit that are interconnected, allow, in combination with well-known features of the solution to achieve the specified technical result of the solution - improving the accuracy of determining the navigation parameters of the coordinates of the UAV in space, increasing reliability and device operation.

Заявленная система навигации позволяет с высокой точностью определять углы тангажа, крена, курса, высоту, географические координаты БЛА. Система навигации обеспечивает надежное определение навигационного решения при высоких электромагнитных помехах и в обстановке подавления сигналов ГНСС.The claimed navigation system allows you to accurately determine the pitch, roll, heading, altitude, geographic coordinates of the UAV. The navigation system provides a reliable determination of the navigation solution at high electromagnetic interference and in the situation of suppression of GNSS signals.

Сравнение заявленного решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области техники показывает, что изложенная совокупность признаков не известна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о его соответствии критерию полезной модели «новизна».Comparison of the claimed solutions with the prototype and other technical solutions in the art shows that the set of features described is not known from the existing level of technology, based on which we can conclude that it meets the criterion of the useful model of "novelty".

Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения системы навигации.The compliance of the claimed utility model with the criterion of "industrial applicability" is shown on the example of a specific implementation of the navigation system.

На фигуре изображена блок-схема системы навигации.The figure shows a block diagram of a navigation system.

1 - Магнитометр по осям X, Y, Z1 - Magnetometer along the axes X, Y, Z

2 - Источник опорного напряжения2 - Reference voltage source

3 - Датчик абсолютного давления3 - Absolute pressure sensor

4 - Аналоговый вычислитель4 - Analog calculator

5 - Датчики температуры5 - Temperature sensors

6 - Датчики влажности6 - Humidity Sensors

7 - Приемники ГНСС адаптивно управляемые7 - Adaptively controlled GNSS receivers

8 - Блок термокомпенсации кодов датчиков8 - Block thermal compensation sensor codes

9 - Блок управления аналоговым вычислителем9 - Control unit analog computer

10 - Блок вычисления высоты по абсолютному давлению, температуре и влажности10 - Unit for calculating heights by absolute pressure, temperature and humidity

11 - Блок адаптивного управления приемниками ГНСС11 - Adaptive control unit for GNSS receivers

12 - Гальванически развязанный источник питания12 - Galvanically isolated power source

13 - Блок вычисления вертикали13 - Block calculation vertical

14 - Блок вычисления совмещенного решения координат14 - Block computing the combined solution of the coordinates

15 - Блок связи15 - Communication unit

16 - Модуль развязки гальванической16 - Galvanic isolation module

Описание работы устройства системы навигации. Магнитометр 1 по осям X, Y, Z измеряет напряженность магнитного поля Земли в проекции на оси связанной системы координат. Магнитометр 1 оснащен встроенным датчиком температуры и имеет цифровой выход, что позволяет непосредственно подключить его по шине к вычислителю. Коды с магнитометра 1 по осям X, Y, Z поступают на вход блока 8 термокомпенсации кодов датчиков, где происходит коррекция значения кода в зависимости от текущей температуры.Description of the operation of the navigation system device. Magnetometer 1 along the X, Y, Z axes measures the intensity of the Earth's magnetic field in projection on the axis of the associated coordinate system. Magnetometer 1 is equipped with a built-in temperature sensor and has a digital output, which allows you to directly connect it via the bus to the calculator. Codes from the magnetometer 1 along the X, Y, Z axes are fed to the input of the sensor temperature compensation block 8, where the code value is corrected depending on the current temperature.

Вычислитель выполнен в виде программных блоков 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15. Скорректированные коды датчиков магнитометра 1 поступают в блок 13 вычисления вертикали. Источник 2 опорного напряжения питает магнитометр 1, датчик 3 абсолютного давления. Датчик 3 абсолютного давления имеет аналоговый выход. Выходной сигнал с датчика 3 абсолютного давления, определяющий высоту полета, поступает на второй вход аналогового вычислителя 4. Аналоговый вычислитель 4 проводит математическую обработку аналогового сигнала с датчика 3 абсолютного давления, а именно компенсирует ошибку, вызванную нестабильностью источника 2 опорного напряжения, питающего датчик 3 абсолютного давления, интегрирует сигнал с заданной постоянной времени, устраняя шум, формирует выходной аналоговый сигнал с заданным коэффициентом усиления, в зависимости от диапазона, заданного блоком 9 управления аналоговым вычислителем. Блок 9 управления аналоговым вычислителем формирует код, соответствующий абсолютному давлению, и передает его в блок 10 вычисления высоты по абсолютному давлению, температуре и влажности. Датчики 5 температуры измеряют температуру за бортом БЛА и передают коды, соответствующие температуре, в блок 10 вычисления высоты по абсолютному давлению, температуре и влажности. Датчики 6 влажности измеряют влажность за бортом БЛА и передают коды, соответствующие влажности, в блок 10 вычисления высоты по абсолютному давлению, температуре и влажности. Блок 10 вычисления высоты по абсолютному давлению, температуре и влажности по формуле Лапласа вычисляет высоту БЛА и передает данные на блок 14 вычисления совмещенного решения координат. С приемников ГНСС 7, адаптивно управляемых, значения координат, высоты, направления, скорости движения БЛА и дополнительная информация поступают на блок 11 адаптивного управления приемниками ГНСС. Блок 11 адаптивного управления ГНСС переключает режим работы GPS, совмещенный GPS/ГЛОНАСС или ГЛОНАСС, меняет настройки навигационных приемников и передает данные на блок 14 вычисления совмещенного решения координат. Через модуль 16 развязки гальванической, через блок связи 15 данные по угловой скорости и ускорению по осям X Y Z поступают в блок 13 вычисления вертикали. Блок 13 вычисления вертикали, применяя алгоритм совместного решения по методу Эйлера-Крылова и с применением кватернионов, рассчитывает углы тангажа, крена, курса (углы Эйлера) и передает данные на блок 14 вычисления совмещенного решения координат. Блок 14 вычисления совмещенного решения координат на основании поступивших данных, в зависимости от достоверности, вычисляет навигационное решение и передает вычисленное решение на блок 15 связи. Блок 14 вычисления совмещенного решения так же рассчитывает положение БЛА при исчезновении навигационного решения с приемников ГНСС. Гальванически развязанный источник питания 12 и модуль 16 развязки гальванической защищают систему навигации от электромагнитных помех по цепям питания и управления и обеспечивают высокую электромагнитную совместимость.The calculator is made in the form of program blocks 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15. The corrected sensor codes of the magnetometer 1 are sent to the vertical computing unit 13. The reference voltage source 2 feeds the magnetometer 1, absolute pressure sensor 3. The absolute pressure sensor 3 has an analog output. The output signal from the absolute pressure sensor 3, which determines the flight altitude, is fed to the second input of the analog calculator 4. The analog calculator 4 performs mathematical processing of the analog signal from the absolute pressure sensor 3, namely it compensates for the error caused by the instability of the reference voltage source 2 supplying the absolute sensor 3 pressure, integrates the signal with a given time constant, eliminating noise, generates an analog output signal with a given gain, depending on the range, unit 9 control analog calculator. The control unit 9 of the analog calculator generates a code corresponding to the absolute pressure, and transmits it to the height calculating unit 10 by the absolute pressure, temperature and humidity. Temperature sensors 5 measure the temperature overboard the UAV and transmit codes corresponding to the temperature to the altitude calculating unit 10 using absolute pressure, temperature and humidity. Humidity sensors 6 measure humidity overboard the UAV and transmit codes corresponding to humidity to altitude calculating unit 10 from absolute pressure, temperature and humidity. Block 10 calculating the height of the absolute pressure, temperature and humidity according to the Laplace formula calculates the height of the UAV and transmits data to block 14 calculating the combined coordinate solution. From GNSS 7 receivers adaptively controlled, the coordinates, altitude, direction, UAV speed and additional information are received at the adaptive GNSS receiver control unit 11. The GNSS adaptive control unit 11 switches the GPS operating mode combined with GPS / GLONASS or GLONASS, changes the settings of navigation receivers and transmits data to the combined coordinate solution calculation unit 14. Through the galvanic isolation module 16, through the communication unit 15, data on the angular velocity and acceleration along the X Y Z axes are received in the vertical calculation unit 13. The vertical computing unit 13, applying the joint solution algorithm by the Euler-Krylov method and using quaternions, calculates the pitch, roll, course angles (Euler angles) and transmits data to the combined coordinate decision calculation unit 14. Block 14 calculates the combined decision of the coordinates based on the received data, depending on the reliability, calculates the navigation solution and transfers the calculated solution to the communication unit 15. Block 14 calculating the combined solution also calculates the position of the UAV when the navigation solution disappears from GNSS receivers. A galvanically isolated power source 12 and a galvanic isolation module 16 protect the navigation system from electromagnetic interference along the power and control circuits and provide high electromagnetic compatibility.

Таким образом, предлагаемая система навигации позволяет, применяя блок связи и блок вычисления совмещенного решения координат, обеспечить повышение надежности работы магнитометра и приемников ГНСС. Что повышает надежность определения навигационных координат. Питание магнитометра X Y Z от источника опорного напряжения снижает шум кодов датчиков магнитометра. Что повышает точность вычисления углов положения БЛА в пространстве. Применяя датчики температуры, датчики давления и блок вычисления высоты по абсолютному давлению, температуре и влажности, повышается точность определения значения высоты. Наличие адаптивно управляемых приемников ГНСС позволяет управлять ими с помощью блока адаптивного управления приемниками ГНСС, обеспечивая повышение надежности определения навигационного решения. Модуль развязки гальванической и гальванически развязанный источник питания позволяют обеспечить высокую электромагнитную совместимость, защищают систему от сбоев, что повышает эксплуатационную надежность работы устройства в целом.Thus, the proposed navigation system allows, using the communication unit and the calculation unit of the combined coordinate solution, to provide increased reliability of the magnetometer and GNSS receivers. Which increases the reliability of determining navigation coordinates. Powering the magnetometer X Y Z from a reference voltage source reduces the noise of the magnetometer sensor codes. What increases the accuracy of calculating the angle of the UAV in space. Using temperature sensors, pressure sensors and a unit for calculating heights from absolute pressure, temperature and humidity, the accuracy of determining the height value is increased. The presence of adaptively controlled GNSS receivers allows you to control them using the adaptive control unit of GNSS receivers, providing increased reliability of determining the navigation solution. The isolation module of a galvanic and galvanically isolated power source allows for high electromagnetic compatibility, protects the system from failures, which increases the operational reliability of the device as a whole.

Заявленное техническое решение «Система навигации» – это устройство, выполненное в виде единой конструкции – модуля с выходным разъемом, подключаемым к внешним устройствам, например к автопилоту БЛА. Все элементы заявленного решения находятся в конструктивном единстве, установлены на печатных платах с помощью пайки, сборка представлена в виде единого модуля, устанавливаемого, например, в консоли крыла.The claimed technical solution "Navigation System" is a device made in the form of a single design - a module with an output connector that can be connected to external devices, such as an autopilot UAV. All elements of the claimed solution are in constructive unity, installed on printed circuit boards by soldering, the assembly is presented as a single module, installed, for example, in the wing console.

Claims

A navigation system comprising a magnetometer along the X, Y, Z axes, an absolute pressure sensor, an analog calculator, a reference voltage source, three outputs of which are connected to the magnetometer input, an absolute pressure sensor power input and the first input of an analog calculator, respectively, the second input of an analog calculator is connected with the output of the absolute pressure sensor, the receiver of the global navigation satellite system (GNSS), an automatic control computer connected to a power source, while calculating The amplifier includes a sensor codes thermal compensation unit, the input of which is connected to the magnetometer output, and sensor codes thermal compensation unit output is connected to the first input of the vertical calculation unit, an analog computer control unit, whose input is connected to the output of the analog computer, and the second output of the analog computer control unit is connected to the third the input of an analog computer, an adaptive control unit for GNSS receivers, the input of which is connected to GNSS receivers, characterized in that the sensors are introduced into it temperatures and humidity sensors, a galvanic isolation module, and the calculator is equipped with a height calculation unit for absolute pressure, temperature and humidity, a combined coordinate solution calculation unit and a communication unit, while the outputs of temperature sensors and humidity sensors are connected to the second and third inputs of the height calculation unit by absolute pressure, temperature and humidity, the first input of which is connected to the first output of the analog computer control unit, and the output of the height calculation unit by absolute pressure temperature, humidity, and is connected to the second input of the combined coordinate solution calculation unit, the first and third inputs of which are connected to the output of the vertical calculation unit and the output of the adaptive control unit of GNSS receivers, respectively, while the output of the combined coordinate solution calculation unit is connected to the input of the communication unit, the first the output of which is connected to the second input of the vertical computing unit, and the second output of the communication unit is connected to the input of the galvanic isolation module, the output of which is connected to system a automatic UAV control.