RU2058532C1

RU2058532C1 - Navigational device

Info

Publication number: RU2058532C1
Authority: RU
Inventors: В.Е. Юрченко; В.П. Кучеренко; Д.Б. Халяпин
Original assignee: Научное конструкторско-технологическое бюро "Феррит"
Priority date: 1980-11-11
Filing date: 1980-11-11
Publication date: 1996-04-20

Abstract

FIELD: navigational instrumentation. SUBSTANCE: device has angular orientation sensor, motion sensor, present coordinate computer which consists of phase-interval converter, multiplier unit, on-line storage, reversible counters, reversible counter control unit, control unit, initial data introducing unit, switch, azimuth-range computer which consists of processor unit, command and operand decoder, read-only memory, program counter and indication unit. EFFECT: enhanced accuracy of arrival at preset point. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области навигационного приборостроения, использующего азимутальную ориентацию в магнитном поле Земли и позволяющего выполнять режим навигации, связанный с движением оператора в заданном направлении и выходом в заданную точку горизонтальной прямоугольной системы координат. The invention relates to the field of navigation instrumentation, using azimuthal orientation in the Earth's magnetic field and allowing to perform a navigation mode associated with the movement of the operator in a given direction and exit to a given point in a horizontal rectangular coordinate system.

Известно устройство для регистрации расстояния и направления, содержащее постоянный магнит, вращающийся во внешнем магнитном поле Земли, имеющий общую ось вращения с механическим индикатором пройденного расстояния в направлениях, кратных 45^о, электромеханический датчик шага, управляющий индикатором.A device for recording distance and direction, containing a permanent magnet rotating in the external magnetic field of the Earth, having a common axis of rotation with a mechanical indicator of the distance traveled in multiples of 45 ^about , an electromechanical step sensor that controls the indicator.

Данное устройство имеет низкую точность и надежность, ограниченные функциональные возможности. This device has low accuracy and reliability, limited functionality.

Наиболее близким является устройство, содержащее датчик угловой ориентации, преобразователь скорости движения, являющийся датчиком перемещения, аналоговое вычислительное устройство, включающее вычислитель координат и измеритель отклонения от курса, индикаторное устройство и устройство управления. The closest is a device containing a sensor of angular orientation, a speed converter, which is a displacement sensor, an analog computing device, including a coordinate calculator and a deviation meter, an indicator device and a control device.

Недостатки известного навигационного устройства:
при отклонении объекта от заданного начального направления не обеспечивается автоматический расчет направления на цель в каждой точке траектории движения. Имеющийся измеритель отклонения от курса при коррекции направления движения позволяет выходить только на параллельный курс, что приводит к большим погрешностям выхода в заданную точку;
не решаются задачи по автоматическому расчету расстояния, пройденного в заданном направлении и значений текущих координат;
устройство управления не осуществляет ввод начальных координат, тем самым вычисление текущих координат производится в виде приращений, что требует дополнительных вычислений.The disadvantages of the known navigation device:
when the object deviates from the given initial direction, automatic calculation of the direction to the target at each point of the trajectory of movement is not provided. The existing deviation meter when correcting the direction of movement allows you to go only to a parallel course, which leads to large errors in reaching the given point;
the tasks of automatic calculation of the distance traveled in a given direction and the values of the current coordinates are not solved;
the control device does not enter the initial coordinates, thereby calculating the current coordinates in the form of increments, which requires additional calculations.

Цель изобретения повышение точности выхода в заданную точку. The purpose of the invention is to increase the accuracy of reaching a given point.

Это достигается тем, что в навигационное устройство дополнительно введены блок ввода начальных данных и последовательно соединенные коммутатор и вычислитель "азимут-дальность", второй вход которого соединен с третьим выходом устройства управления, а два выхода соответственно со вторым входом блока индикации и первым входом коммутатора, два других входа которого и второй выход соединены соответственно с выходом вычислителя текущих координат, четвертым выходом устройства управления и третьим входом блока индикации. Вход и выход блока ввода начальных данных соединены соответственно с пятым выходом устройства управления и четвертым входом вычислителя текущих координат. This is achieved by the fact that an input unit for inputting data and a series-connected switch and an azimuth-range calculator are additionally introduced into the navigation device, the second input of which is connected to the third output of the control device, and two outputs, respectively, with the second input of the display unit and the first input of the switch, the other two inputs of which and the second output are connected respectively to the output of the calculator of the current coordinates, the fourth output of the control device and the third input of the display unit. The input and output of the input data input unit are connected respectively to the fifth output of the control device and the fourth input of the current coordinate calculator.

На фиг. 1 представлена блок-схема навигационного устройства; на фиг.2 блок-схема вычислителя текущих координат; на фиг.3 блок-схема вычислителя "азимут-дальность". In FIG. 1 is a block diagram of a navigation device; figure 2 is a block diagram of a calculator of the current coordinates; figure 3 is a block diagram of the calculator "azimuth-range".

Навигационное устройство содержит датчик 1 угловой ориентации, датчик 2 перемещения, вычислитель 3 текущих координат, устройство 4 управления, блок 5 ввода начальных данных, коммутатор 6, вычислитель 7 "азимут-дальность" и блок 8 индикации. Вычислитель 3 текущих координат содержит преобразователь 9 "фаза-интервал", блок 10 умножения, блок 11 оперативной памяти, реверсивные счетчики 12, 13 и блок 14 управления реверсивными счетчиками. Вычислитель 7 "азимут-дальность" содержит блок 15 процессоров, дешифратор 16 команд и операндов, блок 17 постоянной памяти и программный счетчик 18. The navigation device comprises an angular orientation sensor 1, a displacement sensor 2, a current coordinate calculator 3, a control device 4, an initial data input unit 5, a switch 6, an azimuth-distance calculator 7, and an indication unit 8. The current coordinate calculator 3 comprises a phase-to-interval converter 9, a multiplication unit 10, a random access memory unit 11, reversible counters 12, 13 and a reversible counter control unit 14. Calculator 7 "azimuth-range" contains a block of 15 processors, a decoder 16 commands and operands, block 17 of read-only memory and program counter 18.

Блок ввода начальных данных 5 обеспечивает ввод координат точки начала движения, вычисление текущих координат в виде абсолютных значений. Вычислитель "азимут-дальность" выполняет автоматическое программное вычисление пройденного пути в заданном направлении, расстояния от исходной точки до места нахождения оператора, а также значений дирекционного угла и расстояние до цели. The input data input unit 5 provides input of coordinates of the point of the beginning of movement, calculation of the current coordinates in the form of absolute values. The azimuth-range calculator automatically calculates the distance traveled in a given direction, the distance from the starting point to the location of the operator, as well as the values of the directional angle and the distance to the target.

Навигационное устройство работает следующим образом. The navigation device operates as follows.

Исходная информация (координаты заданной точки), начальный дирекционный угол, масштабный коэффициент m, являющийся эквивалентом перемещения объекта за единичный цикл, а также координаты начальной точки заносятся по команде с устройства 4 управления блоком 5 ввода начальных данных соответственно в блок 11 оперативной памяти и реверсивные счетчики 12, 13 вычислителя 3 текущих координат. Контроль вводимых параметров осуществляется по табло блока 8 индикации. При наличии движения объекта датчиком 2 перемещения вырабатывается импульсный сигнал, запускающий преобразователь 9 "фаза-интервал" вычислителя 3 текущих координат. В преобразователе 9 используется фазометрический метод преобразования выходного сигнала датчика 1 угловой ориентации во временные интервалы, пропорциональные значениям синуса и косинуса угла между осевой линией датчика угловой ориентации и северным направлением магнитного меридиана земли. Эти временные интервалы заполняются счетными импульсами, число которых перемножается в блоке 10 с цифровым кодом масштабного коэффициента m, хранимого в блоке 11 оперативной памяти вычислителя 3. Полученные импульсные последовательности подсчитываются реверсивными счетчиками 12, 13 и по алгоритму блока управления реверсивными счетчиками 14 определяется положение вектора перемещения на плоскости (знак синуса и косинуса угла направления движения). The initial information (coordinates of a given point), the initial directional angle, the scale factor m, which is the equivalent of moving the object in a single cycle, as well as the coordinates of the starting point are entered on command from the control unit 4 of the initial data input unit 5 into the main memory block 11 and the reverse counters, respectively 12, 13 calculator 3 current coordinates. Control of the entered parameters is carried out on the display unit 8 display. In the presence of movement of the object by the displacement sensor 2, a pulse signal is generated that starts the phase-to-interval converter 9 of the current coordinate calculator 3. The transducer 9 uses a phase-metric method for converting the output signal of the angular orientation sensor 1 into time intervals proportional to the values of the sine and cosine of the angle between the axial line of the angular orientation sensor and the north direction of the earth’s magnetic meridian. These time intervals are filled with counting pulses, the number of which is multiplied in block 10 with a digital code of the scale factor m stored in block 11 of the RAM of the calculator 3. The resulting pulse sequences are counted by reversible counters 12, 13 and the position of the displacement vector is determined by the algorithm of the control block of reversible counters 14 on the plane (the sign of the sine and cosine of the direction angle).

Число импульсов N

и N

записываемых в реверсивные счетчики 12, 13, соответствует действительным приращениям координат Δ X_iΔy_i:
N

Δ x_i m·cosα_i
N

= Δ y_i m·sinα_i
α_i=Φ_i+σ-γ где α дирекционный угол i-го цикла движения,
i номер цикла движения,
Φ магнитный азимут,
σ поправка на магнитное склонение,
γ поправка на сближение меридианов.The number of pulses N

and N

recorded in the

reversible counters

12, 13, corresponds to the actual increments of the coordinates Δ X _i Δy _i :
N

Δ x _i m cosα _i
N

= Δ y _i m sinα _i
α _i = Φ _i + σ-γ where α is the directional angle of the i-th motion cycle,
i the number of the movement cycle,
Φ magnetic azimuth,
σ correction for magnetic declination,
γ correction for the approach of meridians.

Поправка на магнитное склонение σ и сближение меридианов γ учитывается соответствующей начальной установкой датчика угловой ориентации. The correction for the magnetic declination σ and the approach of the meridians γ are taken into account by the corresponding initial installation of the angular orientation sensor.

Текущие значения прямоугольных координат объекта xi и y_i, накапливаемые в реверсивных счетчиках 12, 13, соответствуют
x_i=x_н+Δx=x_н+

m•cosα_j
y_i=y_н+Δy=y_н+

m•sinα_j где х_н, у_н координаты исходящей точки,
Δ х, Δу суммарные приращения координат.The current values of the rectangular coordinates of the object xi and y _i accumulated in the

reversible counters

12, 13 correspond to
x _i = x _n + Δx = x _n +

m • cosα _j
y _i = y _n + Δy = y _n +

m • sinα _j where x _n , y _{n are the} coordinates of the outgoing point,
Δ x, Δу total increments of coordinates.

После вычисления текущих координат объекта по команде с устройства 4 управления с помощью вычислителя 7 "азимут-дальность" рассчитываются новые навигационные параметры, позволяющие более точно провести ориентирование и выход в заданную точку:
L_ц дальность до заданной точки (цели):
L_ц=

где х_ц, у_ц координаты заданной точки;

направление (дирекционный угол) на цель;

=arcsin

L_i расстояние, пройденное до точки нахождения оператора (объекта передвижения):
L_i=

L расстояние, пройденное в заданном направлении (в направлении начального дирекционного угла α_ц):
L=L_i•cos

-arctg

Информация о координатах оператора записывается в блок 15 микропроцессоров вычислителя 7. По команде с устройства 4 управления обнуляется программный счетчик 18 и начинается процесс расчета "азимут-дальность" по программе, хранящейся в блоке 17 постоянной памяти.After calculating the current coordinates of the object by command from the control device 4 using the azimuth-range calculator 7, new navigation parameters are calculated that allow more accurate orientation and exit to a given point:
L _C range to a given point (target):
L _C =

where x _c , y _c coordinates of a given point;

direction (directional angle) to the target;

= arcsin

L _{i the} distance traveled to the point of location of the operator (object of movement):
L _i =

L the distance traveled in a given direction (in the direction of the initial directional angle α _C ):
L = L _i • cos

-arctg

Information on the coordinates of the operator is recorded in block 15 of the microprocessors of the calculator 7. By command from the control device 4, the program counter 18 is reset and the azimuth-distance calculation process begins according to the program stored in the read-only memory block 17.

Дешифрация команд управления работой блока 15 процессоров осуществляется дешифратором 16 команд и операндов. Результаты вычислений выводятся на табло блока 8 индикации. Порядок ввода-вывода данных из вычислителя 3 текущих координат и вычислителя 7 "азимут-дальность" осуществляется по командам с устройства 4 управления, а необходимая коммутация с помощью коммутатора 6. The decryption of the control commands of the operation of the block 15 processors is carried out by the decoder 16 commands and operands. The results of the calculations are displayed on the display unit 8 display. The input / output order of data from the calculator 3 current coordinates and the calculator 7 "azimuth-range" is carried out by commands from the control device 4, and the necessary switching using the switch 6.

Устройство позволяет повысить точность и надежность выполнения режима навигации, связанного с движением оператора в заданном направлении и выходом в заданную точку горизонтальной прямоугольной системы координат. The device allows to increase the accuracy and reliability of the navigation mode associated with the movement of the operator in a given direction and exit to a given point in a horizontal rectangular coordinate system.

Claims

1. NAVIGATION DEVICE containing angular orientation and displacement sensors, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the current coordinate calculator, the third input of which is connected to the first output of the control device, and an indication unit, the first input of which is connected to the second output of the control device, characterized in that, in order to improve the accuracy of reaching a given point, the input data input unit and the azimuth-distance calculator and the serial switch are connected in series, the second the input of which is connected to the third output of the control device, and two outputs, respectively, with the second input of the display unit and the first input of the switch, the other two inputs of which and the second output are connected respectively to the output of the current coordinate calculator, the fourth output of the control device and the third input of the display unit, and the input and output of the input data input unit are connected respectively to the fifth output of the control device and the fourth input of the current coordinate calculator.

2. The device according to claim 1, characterized in that the calculator of the current coordinates is made in the form of a series-connected phase-interval converter, a multiplication unit and a reversing counter control unit, the output of which is connected to the first inputs of the first and second reversible counters, as well as a random access memory unit the input of which is connected to the fourth input of the current coordinate calculator, and the output with the second inputs of the multiplication unit and the reversing counter control unit, the first, second and third inputs of the current coordinate calculator atm connected to the three-phase inverter input interval, and the third input and the third input of down counter control unit, an output of multiplication unit is coupled to second inputs of the reversible counter, outputs, and third inputs being connected respectively to the output and a fourth input current coordinates calculator.

3. The device according to claim 1, characterized in that the azimuth-range calculator is made in the form of sequentially connected software counter, read-only memory block, instruction and operand decoder, processor unit, the second input of which and the input of the software counter are connected to the second input of the azimuth-calculator range, the first input, the first and second outputs of which are connected respectively to the second input and output of the decoder commands and operands and the output of the processor unit.