RU2260191C1 - Navigation complex for high-speed ships - Google Patents
Navigation complex for high-speed ships Download PDFInfo
- Publication number
- RU2260191C1 RU2260191C1 RU2004107145/28A RU2004107145A RU2260191C1 RU 2260191 C1 RU2260191 C1 RU 2260191C1 RU 2004107145/28 A RU2004107145/28 A RU 2004107145/28A RU 2004107145 A RU2004107145 A RU 2004107145A RU 2260191 C1 RU2260191 C1 RU 2260191C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- navigation
- speed
- indicator
- information
- vessel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Traffic Control Systems (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области судовождения, в частности к навигации, а более конкретно к техническим средствам навигации определения местоположения и скорости высокоскоростных судов.The invention relates to the field of navigation, in particular to navigation, and more particularly to technical means of navigation for determining the location and speed of high-speed vessels.
Известны устройства для определения местоположения и скорости высокоскоростных судов [1-5], которые включают аппаратуру радионавигационных и спутниковых систем, датчики курса, скорости, радиопеленгаторы, информация от которых обрабатывается в вычислителе и выводится на пульт оператора, с трансляцией на системы судовой автоматики, включая рулевое устройство.Known devices for determining the location and speed of high-speed vessels [1-5], which include the equipment of radio navigation and satellite systems, heading sensors, speeds, direction finders, information from which is processed in the computer and displayed on the operator’s console, broadcast to ship automation systems, including steering gear.
В известных устройствах решаются такие навигационные задачи, как автономное счисление пути судна (определение скорости, курса, пройденного расстояния, счислимых координат места судна); определение обсервованных координат по радионавигационным и спутниковым навигационным системам, что обеспечивает решение основных штурманских задач для судовождения.Known devices solve navigation problems such as autonomous numbering of a ship’s path (determining speed, heading, distance traveled, and ship’s estimated coordinates); determination of observable coordinates by radio navigation and satellite navigation systems, which provides the solution to the main navigational problems for navigation.
Существенными недостатками известных устройств являются значительные массогабаритные характеристики, что обусловлено необходимостью дублирования и резервирования отдельных технических средств для обеспечения требований по надежностным и точностным характеристикам, а также наличием значительного количества трансляционных приборов и приборов сопряжения (ЦАП, АЦП и т.п.), последнее обстоятельство обуславливает уменьшение точности вырабатываемых навигационных параметров при их трансляции на судовые системы автоматики. Уменьшение точности может достигать 30% на входе судовых систем, по сравнению с точностью на выходе навигационных систем, что в конечном итоге может отрицательно сказаться на навигационной безопасности при эксплуатации высокоскоростных судов. Известные устройства используются на крупнотоннажных судах, имеющих существенные площади для размещения навигационной аппаратуры, и поэтому задача повышения надежности решается путем установки дополнительного навигационного оборудования.Significant disadvantages of the known devices are significant weight and size characteristics, which is due to the need for duplication and redundancy of individual technical means to meet the requirements for reliability and accuracy characteristics, as well as the presence of a significant number of broadcast and interface devices (DAC, ADC, etc.), the latter causes a decrease in the accuracy of the generated navigation parameters when they are transmitted to ship automation systems. A decrease in accuracy can reach 30% at the entrance of ship systems, compared with accuracy at the exit of navigation systems, which ultimately can adversely affect navigation safety during the operation of high-speed ships. Known devices are used on large-capacity vessels having substantial areas for the placement of navigation equipment, and therefore the task of increasing reliability is solved by installing additional navigation equipment.
На высокоскоростных судах, имеющих ограничения по массогабаритным характеристикам, установка дополнительной навигационной аппаратуры является весьма трудоемкой задачей.On high-speed vessels with limitations on weight and size characteristics, the installation of additional navigation equipment is a very time-consuming task.
Известен навигационный комплекс [6], предназначенный для установки на высокоскоростные суда, и в частности, на суда на подводных крыльях, который состоит из ЭВМ, преобразователя данных, гирокомпаса, двух РЛС, устройства записи на магнитную ленту, каретки телевизионной камеры, телевизионной камеры, стола с навигационной картой, процессора обработки радиолокационной информации, управляющего программного генератора, буквенно-цифрового генератора, преобразователя развертки, устройства совмещения картографического и радиолокационного изображений обстановки, дисплея графического отображения на экране картографической и радилокационной обстановки, дисплея буквенно-цифровой информации о картографической обстановке и элементах движения целей, магнитофона для записи картографической и радиолокационной обстановки, пульта управления и контроля, телевизионной камеры внешнего обзора.Known navigation complex [6], designed for installation on high-speed ships, and in particular on hydrofoil ships, which consists of a computer, data converter, gyrocompass, two radars, magnetic tape recorder, carriage of a television camera, television camera, a table with a navigation map, a processor for processing radar information, a control software generator, an alphanumeric generator, a scan converter, a device for combining cartographic and radar images expressions of the situation, the display graphic on-screen display of cartographic and radilokatsionnoy situation, the display of alphanumeric information on the mapping environment and elements of movement purposes, a tape recorder to record the map and the radar environment, remote management and control of the television camera external review.
В данном устройстве текущие координаты места вычисляются по значениям курса и скорости, поступающим в ЭВМ от гирокомпаса и лага через преобразователь данных. Вычисленные счислимые координаты в процессе плавания уточняются путем совмещения на экране телевизионной трубки изображения навигационной карты, поступающего с ЭВМ при использовании аппроксимированной цифровой карты либо с телевизионной камеры при использовании обычных навигационных карт, с радиолокационного изображения того же района плавания, выдаваемого одной из РЛС.In this device, the current location coordinates are calculated by the heading and speed values supplied to the computer from the gyrocompass and lag through the data converter. The calculated numerical coordinates during the voyage are refined by combining on the television tube screen the image of the navigation chart coming from the computer when using the approximated digital map or from the television camera using conventional navigation charts, from the radar image of the same navigation area issued by one of the radars.
Данное устройство может использоваться для обеспечения навигационной безопасности плавания только при плавании в прибрежной зоне, так как выработка обсервованных координат обусловлена дальностью действия РЛС и наличием береговых ориентиров. Вне зоны действия РЛС данный навигационный комплекс обеспечивает вычисление только счислимых координат, вырабатываемых по данным лага и курсоуказателя, что сказывается негативно на требуемых точностных характеристиках для этого типа судов.This device can be used to ensure navigational safety of navigation only when navigating in the coastal zone, since the generation of observable coordinates is determined by the range of the radar and the presence of coastal landmarks. Out of the radar coverage area, this navigation system provides the calculation of only numbered coordinates generated from the lag and heading data, which negatively affects the required accuracy characteristics for this type of vessel.
Известно также устройство [7], которое предназначено для обеспечения безопасности плавания высокоскоростных судов, в частности для судов на воздушной подушке.A device [7] is also known, which is intended to ensure the safety of navigation of high-speed vessels, in particular for hovercraft.
Известный навигационный комплекс состоит из приемоиндикатора фазовой радионавигационной станции, доплеровской системы измерения скорости, гирокомпаса, радиолокационной станции с индикатором кругового обзора, индикаторов пройденного расстояния и скорости относительно Земли, цифровой вычислительной машины, автопрокладчика авиационного типа, навигационного пульта управления с индикатором команд управления, авторулевого и оптической навигационной приставки, в котором цифровая вычислительная машина первым входом соединена с выходами приемоиидикатора радионавигационной станции, индикаторами дрейфа и скорости, и системы измерения скорости соответственно, а входом-выходом с выходом гирокомпаса и входом авторулевого и оптической навигационной приставки, вторым выходом соединена со входом индикаторов расстояния и скорости, а еще одним выходом со входом-выходом навигационного пульта управления, входом автопрокладчика и входом индикатора кругового обзора.The well-known navigation system consists of a phase radionavigation receiver, a Doppler speed measuring system, a gyrocompass, a radar station with a circular visibility indicator, distance traveled and speed indicators relative to the Earth, a digital computer, an aircraft-type autoplayer, a navigation control panel with an indicator of control commands, autopilot and optical navigation aids in which a digital computer is connected to the output by a first input and receiver-indicators of the radio navigation station, drift and speed indicators, and speed measuring systems, respectively, and the input-output with the gyrocompass output and the input of the steering wheel and optical navigation attachment, the second output connected to the input of the distance and speed indicators, and another output to the navigation input-output the control panel, the input of the autoseller and the input of the all-round indicator.
Данное построение навигационного комплекса обеспечивает решение следующих основных задач: определение места судна, предупреждение столкновения судов, управление судном при маневрировании, что обеспечивает в основном режиме непрерывное счисление пути и получение обсервованных координат места судна по радионавигационной системе "Декка" с автоматической прокладкой пути. В этом случае координаты места получают после их фильтрации посредством алгоритма, реализуемого с помощью цифровой вычислительной машины. Данный навигационный комплекс работает либо в режиме счисления пути, либо определения обсервованных координат по радионавигационной системе. На навигационном пульте индицируются вычисленные на цифровой вычислительной машине курс судна, скорость относительно Земли, широта и долгота места, смещение с заданной линии пути по перпендикуляру к нему, дрейф, направление и расстояние до точки назначения. От цифровой вычислительной машины информация также поступает на рулонный автопрокладчик. Навигационный комплекс в случае выхода из строя тех или иных датчиков навигационной информации обеспечивает автоматическое переключение на действующий источник информации. При выходе из строя доплеровского лага и гирокомпаса цифровая вычислительная машина ведет счисление и выдает информацию на автопрокладчик и для стабилизации истинного движения на индикаторе кругового обзора радиолокационной станции по значениям угла дрейфа и скорости, вводимым вручную.This construction of the navigation complex provides a solution to the following main tasks: determining the position of the vessel, preventing collisions, managing the vessel during maneuvering, which ensures continuous track reckoning in the main mode and obtaining the observable coordinates of the vessel’s position using the Decca radio navigation system with automatic track guidance. In this case, the location coordinates are obtained after filtering them using an algorithm implemented using a digital computer. This navigation system works either in dead reckoning mode, or determining observable coordinates using a radio navigation system. On the navigation panel, the ship's heading calculated on a digital computer, speed relative to the Earth, latitude and longitude of the place, offset from a given line along the perpendicular to it, drift, direction and distance to the destination are displayed. From a digital computer, information is also fed to a roll autoseller. In the event of the failure of certain navigation information sensors, the navigation complex provides automatic switching to a valid information source. When the Doppler lag and gyrocompass fails, the digital computer calculates and provides information to the autoplayer and to stabilize the true movement on the radar circular viewing indicator according to the values of the drift angle and speed entered manually.
С целью оптимального управления судном в цифровой вычислительной машине записаны программы управления, учитывающие его аэродинамические характеристики, вырабатывающие сигналы для управления и передающие их на авторулевой.In order to optimally control a ship, control programs are recorded in a digital computer, taking into account its aerodynamic characteristics, generating signals for control and transmitting them to the autopilot.
Данный навигационный комплекс, благодаря своему построению, отличается от известного устройства. Однако, эксплуатация высокоскоростных судов характеризуется такими особенностями, как высокая скорость (до 100 уз и более), повышенная опасность столкновения из-за плохой управляемости вследствие рыскания и сноса под действием ветра и волнения, например, при движении на воздушной подушке, когда на качество управления значительное влияние оказывает воздействие аэродинамических сил, ограниченная дальность визуального и радиолокационного наблюдения, вследствие небольшой высоты корпуса, повышенные шумы, работающих двигателей, число которых может достигать десяти, что исключает прием звуковых сигналов, а соответственно, и повышает вероятность столкновения. Эти ограничения предъявляют повышенные требования к навигационным комплексам судов данного типа и прежде всего по точности и времени определения их места, непрерывности измерения основных навигационных параметров (координаты, скорость, курс), степени автоматизации, информативности и надежности, так как высокие скорости исключают ведение навигационной прокладки обычными методами, так как с момента измерения навигационного параметра до момента получения координат места пройдет время, за которое координаты судна существенно изменятся. Кроме того, вызывает затруднения и измерение скорости, особенно на высокоскоростных судах, не имеющих контакта с водной поверхностью (экранопланы) или имеющих незначительный контакт (амфибийные и скеговые суда на воздушной подушке, суда на подводных крыльях), так как существующие лаги на таких судах практически не применимы, за исключением доплеровских радиолагов, которые из-за специфических условий эксплуатации (забрызгиваемость приемопередающих устройств, попадание радиолучей в возмущенную судном водную поверхность или отражение радиоволн от зеркальной водной поверхности) могут иметь существенные погрешности при измерении скорости и угла дрейфа и поэтому на данном типе судов необходимо иметь и альтернативный измеритель скорости.This navigation complex, due to its construction, differs from the known device. However, the operation of high-speed vessels is characterized by such features as high speed (up to 100 knots or more), an increased risk of collision due to poor controllability due to yaw and drift under the influence of wind and waves, for example, when moving on an air cushion, when the quality of control significant influence is exerted by the influence of aerodynamic forces, the limited range of visual and radar observation, due to the small height of the hull, increased noise, working engines, the number of which It can reach ten, which excludes the reception of sound signals, and, accordingly, increases the likelihood of a collision. These restrictions impose increased requirements on the navigation systems of vessels of this type and, above all, in terms of accuracy and time to determine their position, the continuity of the measurement of the main navigation parameters (coordinates, speed, course), degree of automation, information content and reliability, since high speeds exclude navigation pads conventional methods, since from the moment of measuring the navigation parameter to the moment of obtaining the coordinates of the place, time will pass, during which the coordinates of the vessel will change significantly. In addition, speed measurements are also difficult, especially on high-speed vessels that do not have contact with the water surface (ekranoplanes) or have little contact (amphibious and skeg hovercraft, hydrofoil vessels), since the existing lags on such vessels are practically not applicable, with the exception of Doppler radiolags, which, due to specific operating conditions (spatter of transceiver devices, radio beams entering a perturbed ship's water surface or reflection dio waves from a mirror water surface) can have significant errors when measuring the speed and angle of drift, and therefore, on this type of vessel it is necessary to have an alternative speed meter.
Задачей настоящего предложения является повышение точности определения основных навигационных параметров, степени автоматизации, информативности и надежности посредством навигационного комплекса преимущественно высокоскоростных судов.The objective of this proposal is to increase the accuracy of determining the main navigation parameters, the degree of automation, information content and reliability through the navigation complex of mainly high-speed vessels.
Поставленная задача достигается тем, что в навигационном комплексе, состоящем из приемоиндикатора, измерителей скорости, курса, автопрокладчика, вычислителя, навигационного пульта управления, эхолота и индикаторов, в котором навигационный пульт управления соединен с радиолокационной станцией и авторулевым, введены электронная картографическая навигационная система, блок сопряжения с рулевым приводом и магистраль обмена информацией, соединенная своими входами-выходами с входами-выходами приемоиндикатора, измерителей скорости и курса, автопрокладчика, вычислителя, навигационного пульта управления, электронной картографической навигационной системой, радиолокационной станцией, блоком сопряжения с рулевым приводом и эхолотом, при этом приемоиндикатор выполнен в виде совмещенного приемоиндикатора радионавигационных и космических систем.The task is achieved by the fact that in the navigation complex, consisting of a receiver-indicator, speed meters, heading, auto-plotter, calculator, navigation control panel, echo sounder and indicators, in which the navigation control panel is connected to the radar station and autopilot, an electronic cartographic navigation system, unit interface with the steering gear and information exchange, connected by its inputs and outputs with inputs and outputs of the receiver-indicator, speed meters and chickens a, drt, the calculator, the remote control navigation, electronic cartographic navigation system, radar station interface unit to the steering drive and echo sounder, the receiver-indicator is made in form of a combined Radio navigation and space systems.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения точности определения основных навигационных параметров, степени автоматизации, информативности и надежности за счет ввода новых элементов, соединенных через единую магистраль обмена информацией, что уменьшает количество преобразователей информации.The present invention solves the problem of increasing the accuracy of determining the basic navigation parameters, the degree of automation, information content and reliability by introducing new elements connected through a single information exchange highway, which reduces the number of information converters.
Отличительными признаками заявляемого устройства от указанного известного устройства являются наличие комплексного приемоиндикатора спутниковых и радионавигационных систем, обеспечивающего прием сигналов как от радионавигационных систем, так и спутниковых навигационных систем, наличие электронной картографической навигационной системы, что позволяет совмещать радиолокационное изображение с картографическим, а также картографическое с отображением рельефа дна, соединенных с другими навигационными устройствами через магистраль обмена информацией, а также наличие блока сопряжения с рулевым приводом, что обеспечивает траекторное управление судном в зависимости от факторов, влияющих на управляемость.Distinctive features of the claimed device from the specified known device are the presence of a complex receiver-indicator of satellite and radio navigation systems, which provides reception of signals from both radio navigation systems and satellite navigation systems, the presence of an electronic cartographic navigation system, which allows you to combine a radar image with a cartographic, as well as cartographic with display bottom tops connected to other navigation devices via the trunk exchanging information, as well as the presence of the block coupling with the steering actuator that provides trajectory control vessel depending on the factors affecting the controllability.
Благодаря наличию этих признаков повышается безопасность плавания высокоскоростных судов за счет оперативной обработки существенного объема информации от навигационных устройств в реальном масштабе времени с отображением места судна и результатов решения навигационных задач на электронной карте, а также обеспечивается возможность траекторного управления судном.Due to the presence of these signs, the safety of navigation of high-speed vessels is increased due to the operational processing of a significant amount of information from navigation devices in real time with the display of the vessel’s location and the results of solving navigation problems on an electronic map, as well as the possibility of trajectory control of the vessel.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами.The proposed device is illustrated by drawings.
На фиг.1 приведена блок-схема навигационного комплекса, который содержит магистраль обмена информацией 1, навигационный пульт управления 2, вычислитель 3, электронную картографическую навигационную систему 4, автопрокладчик 5, измеритель скорости 6, измеритель курса 7, приемоиндикатор 8, блок сопряжения с рулевым приводом 9.Figure 1 shows a block diagram of a navigation system that contains an
Фиг.2. Магистраль обмена информацией 1 состоит из шины данных 10, приемника 11, передатчика 12, кодера-декодера 13, сетевого контроллера 14, блока связи с потребителями навигационной информации 15, формирователя сигналов 16, схемы ИЛИ 17, блока динамического приоритета 18.Figure 2. The
Обмен информацией организован в соответствии с ГОСТ 26765. 52-87. Аналогом является устройство, описанное в патенте РФ №2068579.The exchange of information is organized in accordance with GOST 26765. 52-87. An analogue is the device described in the patent of the Russian Federation No. 2068579.
Фиг.3. Навигационный пульт управления 2 содержит центральный процессор 19, ОЗУ 20, ПЗУ 21, модульный параллельный интерфейс 22, устройство параллельного обмена 23, блок для отображения информации на электроннолучевой трубке 24, блок отображения информации на газоразрядной индикаторной панели 25, устройство для цифровой индикации 26, электронно-лучевую трубку 27, газоразрядную индикаторную панель 28, цифровые индикаторы 29, блок управления 30.Figure 3. The navigation control panel 2 contains a
Фиг.4. Вычислитель 3 представляет собой микропроцессорный модуль, собранный на базе комплекта БИС К 1804, предназначен для обработки сигналов по определению комплексных навигационных параметров и включает процессор 31, сопроцессор 32, блок памяти 33, таймер 34, контроллер прерываний 35, порты связи 36.Figure 4. Calculator 3 is a microprocessor module assembled on the basis of the BIS K 1804 kit, designed to process signals to determine complex navigation parameters and includes a
Фиг.5. Электронная картографическая навигационная система 4 включает блок оцифровки видеосигнала 37, преобразователь видеосигналов 38, блок совмещения радиолокационной и картографической информации 39, модуль программного обеспечения 40 и информационно-вычислительное устройство 41.Figure 5. The electronic cartographic navigation system 4 includes a block for digitizing a
В блоке оцифровки видеосигнала 37 производится оцифровка видеосигнала. В преобразователе видеосигналов 38 осуществляется перевод оцифрованного видеосигнала в соответствующий масштаб и систему координат. В блоке совмещения радиолокационной и картографической информации 39 производится наложение радиолокационного сигнала на изображение карты. В модуле программного обеспечения 40 находится программный продукт, обеспечивающий функционирование блока совмещения радиолокационной и картографической информации 39, при использовании официальных картографических данных, соответствующих стандарту INO S-57, навигационных карт издания Главного управления Навигации и Океанографии МО РФ и мировых коллекций электронных навигационных карт типа С-МАР в формате СМ-93. В информационно-вычислительном устройстве 41 осуществляется индикация электронной карты, прием, обработка и передача сообщений по стандарту NMEA-0183 в соответствии с таблицей 1.In the block for digitizing the
В информационно-вычислительном устройстве 41 также выполняются вычислительные операции по формированию зоны безопасности плавания по допустимому расстоянию до навигационной опасности или по допустимому времени движения до опасности с текущей скоростью; расчету уровня приливов; трехмерному моделированию рельефа дна на основе батиметрических данных, содержащихся на текущей карте, а также по данным, измеренным эхолотом, с отображением рельефа дна; автоматизированной корректуре карт, сконвертированных из формата S-57; формированию электронного судового журнала; прогнозу положения судна; обсервованному счислению по данным, вырабатываемым РЛС; расчету текущего траверзного расстояния до ориентира, определению места судна по пеленгам и дистанциям с вычислением поправок к счислимым координатам, величин и направления невязок, с вычислением радиальных среднеквадратических погрешностей обсерваций; контролю целей РЛС (дистанция кратчайшего сближения, время до кратчайшего сближения, скорость и курс цели), расчету времени прибытия в заданную точку; счислению пути судна, составлению навигационного формуляра; предварительной прокладке; расчету поправок системы координат.In the information-
Фиг.6. Измеритель скорости 6 содержит антенное устройство 42, приемопередатчик 43, измеритель доплеровской частоты 44, вычислитель 45.6. The speed meter 6 comprises an
Антенное устройство 42, питание которого осуществляется генератором приемопередатчика 43, обеспечивает излучение и прием отраженных от морской поверхности электромагнитных колебаний по заданному числу лучей. Принятые колебания смешиваются в приемнике приемопередатчика 43 с колебаниями генератора. Выделенные биения разностной частоты после усиления и преобразования подаются в измеритель доплеровской частоты 44, с выхода которого сигналы, пропорциональные средним доплеровским частотам поступают в виде аналоговых величин или в виде импульсных последовательностей в вычислитель 45, реализующий известные математические зависимости. Выходные сигналы с вычислителя 45, пропорциональные составляющим вектора скорости в судовой системе координат или путевой скорости и углу дрейфа, поступают в магистраль обмена информацией 1.The
Аналогами данного устройства являются измерители скорости, описанные в кн. Судовые измерители скорости/под ред. Хребтова А.А. - Л.: Судостроение, 1978, с.72-100 и в кн. Руководство по использованию радиодоплеровских лагов РДЛ-1, РДЛ-2 и РДЛ-3. - Л.: ГУНиО МО РФ, адм., №9643, 2000. В качестве измерителей скорости могут быть использованы и другие измерители скорости (доплеровские гидроакустические, индукционные электромагнитные и т.п.) при наличии у судов надежного контакта с водной поверхностью, обеспечивающего нормальное функционирование этих измерителей скорости. В конкретном устройстве применен лаг типа РДЛ-3.Analogs of this device are speed meters, described in the book. Ship speed meters / ed. Khrebtova A.A. - L .: Shipbuilding, 1978, p. 72-100 and in the book. Guidelines for the use of radio-Doppler logs RDL-1, RDL-2 and RDL-3. - L .: GUNiO of the Ministry of Defense of the Russian Federation, adm., No. 9643, 2000. Other speed meters (Doppler hydroacoustic, induction electromagnetic, etc.) can be used as speed meters if the vessels have reliable contact with the water surface, providing normal functioning of these speed meters. In a particular device, a lag of the RDL-3 type is used.
Фиг.7. Измеритель курса представляет собой гирогоризонткомпас, состоящий из гирокомпаса 46, блока поправок 47, измерителей угловых ускорений с взаимно ортогональными осями чувствительности 48, ньюмометров с взаимно ортогональными осями чувствительности 49, вычислителя углов качки и курса 50. Аналогом является устройство, описанное в патенте РФ №2056037. В конкретном устройстве использовано изделие по ИДТЛ 461.529.006 ТУ.7. The course meter is a gyrohorizontal compass consisting of a
Фиг.8. Совмещенный приемоиндикатор спутниковых навигационных систем и радионавигационных систем состоит из антенного блока 51, приемоиндикатора 52 и сетевого адаптера 53 и обеспечивает автоматический выбор оптимального созвездия навигационной аппаратуры ГЛОНАСС и GPS, а в зоне действия РНС прием сигналов от наземных станций; интегральную оценку ожидаемой точности определения текущих координат; ввод и обработку корректирующей информации в соответствии с RTCM SC-104; решение навигационной задачи при работе в дифференциальном режиме; ввод и хранение до 500 маршрутных точек и до 50 маршрутов движения; запоминание текущих координат в качестве маршрутной точки; расчет расстояния и направления между двумя маршрутными точками движения по маршруту с выработкой параметров отклонения от маршрута; вывод координат в системе координат WGS-84, ПЗ-90, СК-42 или в системе координат, параметры которой задаются оператором посредством навигационного пульта управления 2; выбор береговых РНС различного радиуса действия (ближнего, дальнего) и определения координат по их сигналам с оценкой точности. В конкретном устройстве применен приемоиндикатор типа NT-300. Прием и обработка сигналов системы GPS производится по пяти каналам, а системы ГЛОНАСС по трем каналам.Fig. 8. The combined receiver-indicator of satellite navigation systems and radio-navigation systems consists of an
Фиг.10. Автопрокладчик состоит из планшета 57 для заправки навигационных карт, счетно-решающего устройства 58 и устройства считывания графической информации. Аналогами являются автопрокладчик АЦП-6. В качестве автопрокладчика может быть использован, как и в аналоге, рулонный автопрокладчик типа П-45.Figure 10. The autoplayer consists of a
Фиг.11. Блок сопряжения с рулевым приводом 10 содержит приемное устройство 61, множитель 62, блок формирования восстановленного сигнала перекладки руля 63, блок формирования сигнала скорости перекладки руля 64, блок формирования модели рулевого привода 65, сумматоры 66, 67, интеграторы 68, 69, вычислитель 70, который собран на основе микропроцессора К 1810 ВМ 86. Аналогом блока 10 является устройство, описанное в патенте РФ №2072547. Обработка сигналов в блоке 10 осуществляется в соответствии с алгоритмами, приведенными в кн. Управление подвижными морскими объектами/Лернер Д.М., Лукомский Ю.А., Михайлов В.А. и др. - Л.: Судостроение, 1979. Блок сопряжения с рулевым приводом 10 предназначен для формирования сигналов управления авторулевому, позволяющих осуществлять выход и стабилизацию судна на маршруте с минимальным перерегулированием. Блок сопряжения с рулевым приводом 10 может функционировать с любым авторулевым, принимающим управляющие сообщения по стандарту NMEA-183 с реализацией режима стабилизации судна на модифицированном маршруте. В этом режиме производится модификация исходного кусочно-прямолинейного маршрута (алгоритмы Rout Modification и Rout Preparation) путем гладкого сопряжения галсов непрерывной криволинейной траекторией, реализуемой судном при назначенных ограничениях на угол перекладки руля в процессе поворота. При этом на электронной картографической навигационной системе 4 отображается исходный и модифицированный маршруты с целью предоставления судоводителю предполагаемого движения судна.11. The
При прохождении маршрута вблизи зон с навигационными опасностями обеспечивается возможность корректировки как положения поворотных точек, так и изменения радиуса поворота судна путем редактирования величины предельного угла перекладки руля в каждой поворотной точке. Управление судном на модифицированном маршруте осуществляется специальными алгоритмами, формирующими для авторулевого сигналы: типа ХТЕ, равный тождественному нулю, и непрерывный изменяющийся сигнал bearin to origin. Для отслеживания этих сигналов авторулевой переключается в режим Remout Control, в котором не требуется подтверждения оператором нового заданного курса. Алгоритмы управления судном на траектории и модификации маршрута используют для своей работы математическую модель судна, учитывающую управляющее воздействие руля, действующие на судно возмущения, а также факторы, изменяющие динамику судна - загрузку, изменение мощности, скорость судна.When passing a route near areas with navigational hazards, it is possible to adjust both the position of the turning points and changing the radius of the turn of the vessel by editing the limit angle of rudder shift at each turning point. The vessel is controlled on a modified route by special algorithms that generate signals for the autopilot steering: the XTE type, which is equal to zero, and a continuously changing bearin to origin signal. To track these signals, the autopilot switches to Remout Control mode, in which the operator does not need to confirm the new set course. Algorithms for controlling the vessel on the trajectory and route modification use for their work a mathematical model of the vessel, taking into account the steering influence of the rudder, disturbances acting on the vessel, as well as factors that change the dynamics of the vessel - loading, changing power, speed of the vessel.
Основными алгоритмами являются алгоритмы управления рулевым приводом, стабилизации курса судна, маневрирования курсом, управления движением по заданному маршруту, восстановления параметров движения судна, адаптации законов управления движением судна. При этом алгоритмы обеспечивают решение таких задач, как стабилизация судна на заданном курсе; управление маневрированием курсом; восстановление и фильтрация угловой скорости судна; адаптация параметров регуляторов авторулевого; управление движением по заданному маршруту.The main algorithms are steering steering, heading stabilization, heading maneuvering, motion control along a given route, restoration of ship motion parameters, adaptation of ship motion laws. At the same time, the algorithms provide the solution of such problems as stabilization of the vessel at a given course; course maneuvering control; restoration and filtration of the angular velocity of the vessel; adaptation of parameters of autopilot regulators; traffic control on a given route.
Основные временные диаграммы, реализующие алгоритмы управления представлены на фиг.12, 13, 14.The main timing diagrams that implement the control algorithms are presented in Fig.12, 13, 14.
Для решения данных задач на блок сопряжения с рулевым приводом 10 поступает информация о курсе и угловом ускорении с измерителя курса 7, о скорости с измерителя скорости 6, о положении руля от датчика угла перекладки руля, о положении золотника рулевой машины, принимаемом от датчика исполнительного механизма, о заданном маршруте (заданный курс, координаты места, боковое перемещение) с навигационного пульта управления 2. При этом адаптация регуляторов авторулевого производится к скорости хода судна, глубине моря, погодным условиям, загрузке судна, конкретным характеристикам судна, соответствующим приведенным в лоцманской карте и таблице маневренных элементов данного судна.To solve these problems, the interface unit with the
Программное обеспечение реализовано на языке ALGOL-68 в Кросс-системе.The software is implemented in ALGOL-68 in the Cross-system.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Датчики автономной навигационной информации вырабатывают сигналы, несущие информацию о скорости судна, угле дрейфа, составляющих вектора скорости, пройденном расстоянии, путевом угле, курсе, углах качки, линейных и угловых скоростей и ускорений, координатах, дистанции и пеленге до навигационных ориентиров и опасностей, глубине под килем. Эти сигналы поступают через магистраль обмена информацией 1 на вычислитель 3, где выполняется решение основной навигационной задачи по определению места судна в зависимости от условий плавания и степени достоверности, выработанной этими датчиками, а также выполняются вычисления для обеспечения стабилизации движения судна на заданном курсе и линии заданного пути.Autonomous navigation information sensors generate signals that carry information about the ship’s speed, drift angle, components of the velocity vector, distance traveled, track angle, heading, pitching angles, linear and angular speeds and accelerations, coordinates, distance and bearing to navigation landmarks and dangers, depth under the keel. These signals are fed through the
С вычислителя 3 сигналы поступают на навигационный пульт управления 2 и шину данных 10 через магистраль обмена информацией 1, и на электронную картографическую навигационную систему 4, где отображается исходный и модифицированный маршруты. На электронную картографическую навигационную систему 4 поступает также информация с эхолота и РЛС.From the calculator 3, the signals are fed to the navigation control panel 2 and the
Измеритель скорости 6 излучает сигналы в сторону подстилающей поверхности на частоте 14900 МГц, а радиолокационная станция на частоте 9,4 ГГц.Speed meter 6 emits signals towards the underlying surface at a frequency of 14900 MHz, and a radar station at a frequency of 9.4 GHz.
Посредством неавтономного навигационного датчика, принимающего сигналы, излучаемые береговыми и космическими навигационными системами, и представляющего собой совмещенный приемоиндикатор 8 радионавигационных и космических навигационных систем, определяют обсервованные координаты, вектор путевой скорости и курс путем приема и обработки сигналов в диапазоне частот 10-14 кГц, 70-130 кГц, 399,968 МГц, 1227,6-1575,42 МГц, 149,988 МГц, 1,6-5 МГц. В зоне действия береговых дифференциальных станций прием сигналов осуществляется от этих станций, что позволяет определять обсервованные координаты с точностью до 10 метров при благоприятных геометрических параметрах нахождения высокоскоростного судна относительно береговых станций.Using a non-autonomous navigation sensor that receives signals emitted by coastal and space navigation systems and is a combined receiver-indicator 8 of radio navigation and space navigation systems, the observed coordinates, the ground speed vector and course are determined by receiving and processing signals in the frequency range 10-14 kHz, 70 -130 kHz, 399.968 MHz, 1227.6-1575.42 MHz, 149.988 MHz, 1.6-5 MHz. In the coverage area of coastal differential stations, signals are received from these stations, which makes it possible to determine the observable coordinates with an accuracy of 10 meters with favorable geometrical parameters for finding a high-speed vessel relative to coastal stations.
Предлагаемое устройство благодаря вводу новых элементов, с образованием новых информационных связей, использованием алгоритмов управления судна на маршруте и алгоритмов обработки навигационной информации, имеющей малопересекающиеся области энергетических спектров, обеспечивает оптимальное управление судном, так как применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность определения основных навигационных параметров, степень автоматизации управления судном с одновременным повышением информативности и надежности.The proposed device due to the introduction of new elements, with the formation of new information links, the use of ship control algorithms along the route and the algorithms for processing navigation information, which have little overlapping regions of the energy spectra, provides optimal control of the ship, since the use of the proposed device improves the accuracy of determining the main navigation parameters, the degree automation of ship control with a simultaneous increase in information content and reliability.
Предлагаемое устройство построено на основе использования штатных навигационных средств и средств управления движением, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «промышленная применимость".The proposed device is based on the use of standard navigation aids and traffic controls, which allows us to conclude that the claimed invention meets the patentability condition “industrial applicability”.
Источники информации.Information sources.
1. Патент РФ №2072547.1. RF patent No. 2072547.
2. Патент РФ №2068570.2. RF patent No. 2068570.
3. Патент РФ №2079836.3. RF patent No. 2079836.
4. Патент РФ №2079859.4. RF patent No. 2079859.
5. Патент РФ №2071034.5. RF patent No. 2071034.
6. Пирогов Н. Н., Чернявцев В.В. Навигационный комплекс для катеров на подводных крыльях/Зарубежное военное обозрение, №4, 1986, с.58-59.6. Pirogov N. N., Chernyavtsev V.V. Navigation complex for hydrofoil boats / Foreign Military Review, No. 4, 1986, p. 58-59.
7. Сазонов А.Е., Родионов А.И. Автоматизация судовождения. - М.: Транспорт, 1977, с.185-196.7. Sazonov A.E., Rodionov A.I. Navigation automation. - M .: Transport, 1977, p. 185-196.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004107145/28A RU2260191C1 (en) | 2004-03-10 | 2004-03-10 | Navigation complex for high-speed ships |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004107145/28A RU2260191C1 (en) | 2004-03-10 | 2004-03-10 | Navigation complex for high-speed ships |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2260191C1 true RU2260191C1 (en) | 2005-09-10 |
Family
ID=35847899
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004107145/28A RU2260191C1 (en) | 2004-03-10 | 2004-03-10 | Navigation complex for high-speed ships |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2260191C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444782C2 (en) * | 2010-04-23 | 2012-03-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Apparatus for automated processing of ship navigation data |
RU2465170C1 (en) * | 2011-05-20 | 2012-10-27 | Николай Олегович Адамов | Ship gyropilot |
RU2469274C1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-12-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Board for selecting observation objects from orbital spacecraft |
RU2536320C1 (en) * | 2013-07-26 | 2014-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of navigation of aircrafts |
RU2556309C2 (en) * | 2013-05-21 | 2015-07-10 | Федеральный научно-производственный центр Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Марс" | Method of guiding sea and river vessels on given course |
RU2570707C1 (en) * | 2014-07-04 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") | Method to detect most economic optimal vessel course |
DE212014000248U1 (en) | 2014-01-27 | 2016-09-02 | Odessa National Maritime Academy | Electronic cartographic navigation and information system |
-
2004
- 2004-03-10 RU RU2004107145/28A patent/RU2260191C1/en active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Бабич О.А. Обработка информации в навигационных комплексах. - М.: Машиностроение, 1991, с.6-8. * |
Сазонов А.Е., Родионов А.И. Автоматизация судовождения. М.: Транспорт, 1977, с.185-196. * |
Фритч В. Применение микропроцессоров в системах управления. - М.: Мир, 1984, с.68-69, с.386-387. Юфа А.Л. Автоматизация процессов управления маневрирующими надводными объектами. Л.: Судостроение, 1987. с.154-165. Хвощ С.Т., Варлинский Е.П., Попов Е.А. Микропроцессоры и микроэвм в системах автоматического управления: Справочник/ Под общ. ред. С.Т.Хвоща. Л.: Машиностроение, 1987, с.535-541. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444782C2 (en) * | 2010-04-23 | 2012-03-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Apparatus for automated processing of ship navigation data |
RU2465170C1 (en) * | 2011-05-20 | 2012-10-27 | Николай Олегович Адамов | Ship gyropilot |
RU2469274C1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-12-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Board for selecting observation objects from orbital spacecraft |
RU2556309C2 (en) * | 2013-05-21 | 2015-07-10 | Федеральный научно-производственный центр Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Марс" | Method of guiding sea and river vessels on given course |
RU2536320C1 (en) * | 2013-07-26 | 2014-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of navigation of aircrafts |
DE212014000248U1 (en) | 2014-01-27 | 2016-09-02 | Odessa National Maritime Academy | Electronic cartographic navigation and information system |
RU2570707C1 (en) * | 2014-07-04 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") | Method to detect most economic optimal vessel course |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2483280C1 (en) | Navigation system | |
US10431099B2 (en) | Collision avoidance systems and methods | |
CA2097822C (en) | Display system | |
CA1241416A (en) | Navigation system including integrated electronic chart display | |
US10094667B2 (en) | Autonomous precision navigation | |
JP6288933B2 (en) | Route display device and route display method | |
CN102278986A (en) | Optimization method for electronic marine chart ship route design | |
CN108120987A (en) | The underwater river topography measuring device and measuring method of a kind of great rivers | |
Stateczny et al. | Hydrodron—New step for professional hydrography for restricted waters | |
US20210009240A1 (en) | Image generating device and method of generating image | |
RU2260191C1 (en) | Navigation complex for high-speed ships | |
RU165915U1 (en) | SYSTEM OF AUTOMATIC WIRING OF VESSELS ON A PRESENT MOTION TRAJECTORY | |
JP3234889B2 (en) | Bathymetry system using GPS kinematic positioning method | |
JPH10206178A (en) | Guiding system for moving body | |
JPH068855B2 (en) | Methods for directing dangerous movements of opponents who may cause collisions during voyage and coastal navigation | |
RU2491204C1 (en) | Method of conning sea and river ships along preset course | |
RU2465170C1 (en) | Ship gyropilot | |
JPH0431439B2 (en) | ||
US20240310501A1 (en) | Dynamic chart adjustment using marine data | |
TWI838007B (en) | A watercrafts environment risk real-time control and navigation system and its operation method | |
JP3118329U (en) | Detachment bar business support device | |
JPH10141984A (en) | Navigation support apparatus | |
Nijjer | Marine Navigation in the 21st Century: a shift to precision navigation | |
Cestone | Deep submergence navigation | |
JP6198374B2 (en) | River mile marker display system |