RU2431847C1 - Method of determining surface transport facility speed - Google Patents
Method of determining surface transport facility speed Download PDFInfo
- Publication number
- RU2431847C1 RU2431847C1 RU2010101941/28A RU2010101941A RU2431847C1 RU 2431847 C1 RU2431847 C1 RU 2431847C1 RU 2010101941/28 A RU2010101941/28 A RU 2010101941/28A RU 2010101941 A RU2010101941 A RU 2010101941A RU 2431847 C1 RU2431847 C1 RU 2431847C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- speed
- pulses
- time
- transport facility
- determining
- Prior art date
Links
Landscapes
- Traffic Control Systems (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области наземной навигации и может быть использовано в системах навигации, в которых для определения скорости движения наземного транспортного средства (ТС) с высокой точностью применяются параллельно несколько измерителей скорости.The invention relates to the field of ground navigation and can be used in navigation systems in which several speed meters are used in parallel with high accuracy to determine the speed of a ground vehicle (TS).
Комплексные навигационные системы (НС) вследствие имеющейся в них избыточной информации, наличия соответствующих корректирующих средств и соответствующей обработки информации обладают точностью выше, чем любой из первичных источников [3].Integrated navigation systems (NS) due to the excess information available in them, the availability of appropriate corrective tools and appropriate information processing are more accurate than any of the primary sources [3].
В качестве дополнительных измерителей могут использоваться измерители, основанные на различных принципах определения скорости.As additional meters can be used meters based on various principles for determining the speed.
Известна НС, в которой в качестве дополнительного используется корреляционно-экстремальный измеритель скорости [1].Known NS, in which as an additional correlation-extreme speed meter is used [1].
В указанном измерителе имеется два чувствительных элемента (ЧЭ), разнесенных в пространстве на строго определенное расстояние l в продольном направлении движения объекта, называемое в дальнейшем «база». Для определения скорости движения объекта определяется задержка во времени появления одного сигнала по отношению к другому. Сигналы отражаются от неоднородностей дорожного покрытия при освещении его мини-прожекторами движущегося объекта. Затем вычисляется экстремум взаимной корреляционной функции сигналов ƒ1(t) и ƒ2(t).In this meter there are two sensing elements (SE), spaced in space at a strictly defined distance l in the longitudinal direction of the movement of the object, hereinafter referred to as the "base". To determine the speed of movement of an object, the time delay of the appearance of one signal relative to another is determined. Signals are reflected from the heterogeneity of the road surface when it is illuminated by mini-spotlights of a moving object. Then, the extremum of the mutual correlation function of the signals ƒ 1 (t) and ƒ 2 (t) is calculated.
Сигналы ЧЭ после предварительного усиления подаются на коррелятор, состоящий из блока регулируемой задержки (БРЗ), множительного устройства и сглаживающего фильтра [5].After preliminary amplification, the SE signals are fed to the correlator, which consists of an adjustable delay unit (RHL), a multiplier, and a smoothing filter [5].
Выходной сигнал коррелятора R(τ) представляет собой взаимную корреляционную функцию сигналов ƒ1(t) и ƒ2(t):The output signal of the correlator R (τ) is the mutual correlation function of the signals ƒ 1 (t) and ƒ 2 (t):
где Т - время усреднения (интегрирования).where T is the averaging (integration) time.
Сигнал коррелятора R(τ) максимален при τ=τТ, т.е. при равенстве введенной через БРЗ задержки τ и транспортного запаздывания τТ. Для этого величину τ изменяют таким образом, чтобы достичь максимального значения выходного сигнала коррелятора, обеспечивая условие τ=τТ.The correlator signal R (τ) is maximum at τ = τ T , i.e. with the equality of the delay τ introduced through the RHL and the transport delay τ T. For this, the value of τ is changed in such a way as to achieve the maximum value of the output signal of the correlator, providing the condition τ = τ T.
Учитывая, что при фиксированном значении базы l транспортное запаздывание τT однозначно связано со скоростью движения объекта υ, можно по значениям БРЗ определить величину регулируемой задержки и скорость движения, так какConsidering that for a fixed value of the base l, the transport delay τ T is uniquely related to the speed of the object υ, it is possible to determine the magnitude of the adjustable delay and the speed of movement, using
υ=l/τT.υ = l / τ T.
Измеритель, построенный на основе указанного принципа, имеет следующие недостатки: 1) невозможность реализации малого базового расстояния l между приемными ЧЭ; 2) высокие требования к идентичности параметров ЧЭ; 3) проблема идентификации сигналов; 4) продолжительное время вычисления взаимной корреляционной функции.The meter built on the basis of this principle has the following disadvantages: 1) the impossibility of realizing a small base distance l between the receiving SEs; 2) high requirements for the identity of SE parameters; 3) the problem of signal identification; 4) a long calculation time of the mutual correlation function.
Наиболее близкой по технической сущности является НС для определения скорости, в которой используется основной и дополнительный измерители скорости. В качестве основного используется механический датчик скорости (МДС), который является достаточно надежным и простым измерителем при относительно невысокой точности измерений [4, 6]. В качестве дополнительного применяется доплеровский датчик скорости (ДДС), который имеет более высокую точность измерения по сравнению с МДС [2], но может быть использован только при скоростях более 5 км/ч.The closest in technical essence is the NS for determining the speed in which the primary and secondary speed meters are used. A mechanical speed sensor (MDS) is used as the main one, which is a fairly reliable and simple meter with relatively low measurement accuracy [4, 6]. As an additional, a Doppler speed sensor (DDS) is used, which has a higher measurement accuracy compared to MDS [2], but can only be used at speeds of more than 5 km / h.
В указанной НС выполняются следующие действия.In the specified NA, the following actions are performed.
1. МДС осуществляет непрерывное измерение скорости движения объекта с невысокой точностью.1. MDS continuously measures the speed of an object with low accuracy.
2. ДДС периодически выполняет точные измерения скорости движения объекта.2. DDS periodically performs accurate measurements of the speed of the object.
3. Считывание точных измерений скорости с ДДС выполняется дискретно во времени.3. The reading of accurate speed measurements from the DDS is performed discretely in time.
4. На основании точных измерений ДДС вырабатываются в ЭВМ поправочные коэффициенты.4. Based on accurate measurements of the DDS, correction factors are generated in the computer.
5. Поправочные коэффициенты поступают в память ЭВМ для последующего их использования при определении скорости движения объекта.5. Correction factors are received in the computer memory for their subsequent use in determining the speed of the object.
Принцип действия ДДС основан на эффекте Доплера [4], который заключается в измерении сдвига частот пропорциональных скорости движения объекта после отражения сигналов от поверхности Земли.The principle of the DDS is based on the Doppler effect [4], which consists in measuring the frequency shift proportional to the speed of the object after reflection of signals from the Earth’s surface.
Измеренный доплеровский сдвиг частот определяется:The measured Doppler frequency shift is determined by:
где λ - длина излучаемой волны; VOTH - скорость относительно поверхности Земли; α - угол излучения антенн относительно горизонта.where λ is the length of the emitted wave; V OTH - velocity relative to the surface of the Earth; α is the angle of radiation of the antennas relative to the horizon.
Измеритель, построенный на основе указанного принципа, имеет следующие недостатки: 1) ограниченный диапазон измерения (не работает при VOTH<5-10 км/ч); 2) наличие СВЧ-излучений; 3) увеличение погрешностей измерения, связанное с изменениями в окружающей среде (снег, пыль, дождь).A meter built on the basis of this principle has the following disadvantages: 1) limited measurement range (does not work at V OTH <5-10 km / h); 2) the presence of microwave radiation; 3) an increase in measurement errors associated with changes in the environment (snow, dust, rain).
Целью настоящего изобретения является устранение недостатков рассмотренных НС и повышение точности измерения скорости объекта.The aim of the present invention is to eliminate the disadvantages of the considered NS and improving the accuracy of measuring the speed of the object.
В предлагаемом способе определения скорости движения объекта в качестве основного измерителя также используется МДС, а в качестве дополнительного измерителя - оптоэлектронный датчик скорости (ОЭДС), основанный на измерении времени задержки τЗ сигналов при приеме их светочувствительными элементами.In the proposed method for determining the speed of an object, MDS is also used as the main meter, and an optoelectronic speed sensor (OEDS) is used as an additional meter, based on measuring the delay time τ 3 signals when they are received by photosensitive elements.
В указанной НС выполняются следующие действия.In the specified NA, the following actions are performed.
1. МДС осуществляет непрерывное измерение скорости движения объекта с невысокой точностью.1. MDS continuously measures the speed of an object with low accuracy.
2. ОЭДС периодически выполняет точные измерения скорости движения объекта.2. OEDS periodically performs accurate measurements of the speed of the object.
3. Считывание точных измерений скорости с ОЭДС выполняется дискретно во времени.3. Reading accurate speed measurements from the OEDS is performed discretely in time.
4. На основании точных измерений ОЭДС вырабатываются в ЭВМ поправочные коэффициенты.4. Based on accurate measurements of the OEDS, correction factors are generated in the computer.
5. Поправочные коэффициенты поступают в память ЭВМ для последующего их использования при определении скорости движения объекта.5. Correction factors are received in the computer memory for their subsequent use in determining the speed of the object.
В отличие от ближайшего аналога в указанном дополнительном измерителе для определения скорости движения объекта определяется задержка во времени появления одного сигнала по отношению к другому. Сигналы отражаются от неоднородностей дорожного покрытия при освещении его мини-прожекторами движущегося объекта. Тогда скорость движения V ТС может быть определена в соответствии с формулой:In contrast to the closest analogue, the specified additional meter for determining the speed of an object determines the time delay of the appearance of one signal relative to another. Signals are reflected from the heterogeneity of the road surface when it is illuminated by mini-spotlights of a moving object. Then the speed of the vehicle V V can be determined in accordance with the formula:
V=l/τЗ.V = l / τ 3 .
Сигналы на выходах ЧЭ представляют собой случайную последовательность импульсов различной длительности и амплитуды, так как неоднородности дорожного покрытия, отражающие световой поток от излучателей оптоэлектронного датчика скорости (ОЭДС), разбросаны хаотично.The signals at the outputs of the SE represent a random sequence of pulses of various durations and amplitudes, since the inhomogeneities of the road surface reflecting the light flux from the emitters of the optoelectronic speed sensor (OEDS) are randomly scattered.
Кроме того, основное отличие принципа действия ОЭДС от корреляционно-экстремальных измерителей заключается в том, что оцениваются не вся совокупность импульсов, поступающих с ЧЭ, а лишь отдельные характерные импульсы, выделяемые в прогнозируемые интервалы времени.In addition, the main difference between the principle of operation of the OEDS and the correlation-extreme meters is that it does not evaluate the entire set of pulses coming from the SE, but only individual characteristic pulses allocated in the predicted time intervals.
Указанные интервалы времени определяются следующим образом. По информации, поступающей в систему навигации в результате измерения скорости VМДС механическим датчиком скорости в предыдущие моменты времени, прогнозируется скорость движения ТС в последующие моменты времени с учетом того, что приращение скорости невелико. На основании этих данных определяются временные интервалы, в которые должны попадать импульсы 2-го канала ОЭДС, отраженные от одной и той же неоднородности дорожного покрытия. Время ожидания этих импульсов τож определяется по следующей формуле:The indicated time intervals are determined as follows. According to the information received in the navigation system as a result of measuring the speed of the V MDS by a mechanical speed sensor at previous time instants, the vehicle speed is predicted at subsequent time instants, given the fact that the speed increment is small. Based on these data, time intervals are determined in which pulses of the 2nd channel of the OEDS are reflected, reflected from the same inhomogeneity of the road surface. The waiting time of these pulses τ aw is determined by the following formula:
τож=l/VМДС.τ exp = l / V MDS .
Так как точное значение появления ожидаемого импульса 2-го канала неизвестно, необходимо определить границы временного интервала, в который должен попасть этот импульс. Величина временного интервала 2Δτmp, определяемая его границами, как показано на фиг.1, обратно пропорциональна скорости движения объекта и составляет 30% от времени прохождения расстояния, равного базовому расстоянию l.Since the exact value of the appearance of the expected pulse of the 2nd channel is unknown, it is necessary to determine the boundaries of the time interval in which this pulse should fall. The value of the time interval 2Δτ mp , determined by its boundaries, as shown in figure 1, is inversely proportional to the speed of the object and is 30% of the travel time of the distance equal to the base distance l.
Возможны ситуации, когда во временной интервал попадает, например, пара импульсов τ2a и τ2в в момент времени ti+l (фиг.1). В этом случае искомый импульс определяют по алгоритму, в котором величины Δа и Δв находятся по формулам: 
Минимальная из них и будет соответствовать искомому импульсу τ2а.The minimum of them will correspond to the desired momentum τ 2a .
Возможны также ситуации, когда импульсы во временной интервал не попадут вовсе. В этом случае данное измерение бракуется и исключается из серии измерений.Situations are also possible when pulses in the time interval do not fall at all. In this case, this measurement is rejected and excluded from the series of measurements.
Таким образом, в предлагаемом способе помимо перечисленных в ближайшем аналоге используются следующие дополнительные действия.Thus, in the proposed method, in addition to those listed in the closest analogue, the following additional steps are used.
1. На основе информации с МДС формируются временные интервалы, в которые должны попадать импульсы 2-го канала ОЭДС.1. Based on the information from the MDS, time intervals are formed in which the pulses of the 2nd channel of the OEDS should fall.
2. Определяется задержка во времени появления сигнала 1-го канала по отношению ко второму, по которой вычисляется скорость движения объекта.2. The time delay of the appearance of the signal of the 1st channel with respect to the second is determined by which the speed of the object is calculated.
Сравнительный анализ существенных признаков существующих способов определения скорости движения объекта в НС и настоящего способа показывает, что предложенный способ определения скорости движения объекта, основанный на измерении задержки входных сигналов в задаваемых границах временных интервалов, отличается тем, что за счет использования прогнозируемых временных интервалов и обработки полученной информации обеспечивается более точное определение скорости движения объекта.A comparative analysis of the essential features of the existing methods for determining the speed of an object in the National Assembly and the present method shows that the proposed method for determining the speed of an object based on measuring the delay of the input signals at specified boundaries of time intervals differs in that by using the predicted time intervals and processing the obtained Information provides a more accurate determination of the speed of the object.
Таким образом, предложенный способ имеет новизну. Авторам не известна совокупность существенных признаков, применяемых для решения данной технической задачи, что соответствует критерию «изобретательский уровень».Thus, the proposed method has a novelty. The authors are not aware of the combination of essential features used to solve this technical problem, which meets the criterion of "inventive step".
Источники информацииInformation sources
1. Белоглазов И.Н., Тарасенко В.П. Корреляционно-экстремальные системы. - М.: Советское радио, 1974, 392 с.1. Beloglazov I.N., Tarasenko V.P. Correlation-extreme systems. - M .: Soviet Radio, 1974, 392 p.
2. Браславский Д.А., Петров В.В. Точность измерительных устройств. - М.: Машиностроение, 1976, 312 с.2. Braslavsky D.A., Petrov V.V. The accuracy of measuring devices. - M.: Mechanical Engineering, 1976, 312 p.
3. Помыкаев И.И., Селезнев В.П., Дмитроченко Л.А. Навигационные приборы и системы. - М.: Машиностроение, 1983, 456 с.3. Pomykaev I.I., Seleznev V.P., Dmitrochenko L.A. Navigation devices and systems. - M.: Mechanical Engineering, 1983, 456 p.
4. Попов А.П. Теория навигации, ч.1. - М.: МО СССР, 1982, 196 с.4. Popov A.P. Theory of Navigation, Part 1. - M.: Ministry of Defense of the USSR, 1982, 196 p.
5. Самотокин Б.Б., Мелешко В.В., Степанковский Ю.В. Навигационные приборы и системы. - К.: Вища школа, 1986, 343 с.5. Samotokin BB, Meleshko VV, Stepankovsky Yu.V. Navigation devices and systems. - K .: Vishcha school, 1986, 343 p.
6. Солодов В.И. Системы наземной навигации. - М.: ВА РВСН им. Петра Великого, 1998, 128 с.6. Solodov V.I. Ground navigation systems. - M .: VA Strategic Rocket Forces named after Peter the Great, 1998, 128 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010101941/28A RU2431847C1 (en) | 2010-01-22 | 2010-01-22 | Method of determining surface transport facility speed |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010101941/28A RU2431847C1 (en) | 2010-01-22 | 2010-01-22 | Method of determining surface transport facility speed |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010101941A RU2010101941A (en) | 2011-07-27 |
| RU2431847C1 true RU2431847C1 (en) | 2011-10-20 |
Family
ID=44753211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010101941/28A RU2431847C1 (en) | 2010-01-22 | 2010-01-22 | Method of determining surface transport facility speed |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2431847C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2552757C1 (en) * | 2014-01-30 | 2015-06-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining surface vehicle speed |
| RU2624335C1 (en) * | 2016-02-17 | 2017-07-03 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Method for autonomous determining ground vehicle speed |
| RU2629642C1 (en) * | 2016-08-15 | 2017-08-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Doppler speed calculator of object movement |
| RU2680654C1 (en) * | 2018-03-21 | 2019-02-25 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | Method of determining land vehicle speed |
| RU2723892C1 (en) * | 2019-04-29 | 2020-06-18 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Method of excluding abnormal results of speed measurements in autonomous navigation system of ground vehicle |
-
2010
- 2010-01-22 RU RU2010101941/28A patent/RU2431847C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПОПОВ А.П. Теория навигации, ч.1. - М.: МО СССР, 1982, 196 с. СОЛОДОВ В.И. Системы наземной навигации. - М.: ВА РВСН им.ПЕТРА ВЕЛИКОГО, 1998, 128 с. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2552757C1 (en) * | 2014-01-30 | 2015-06-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining surface vehicle speed |
| RU2624335C1 (en) * | 2016-02-17 | 2017-07-03 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Method for autonomous determining ground vehicle speed |
| RU2629642C1 (en) * | 2016-08-15 | 2017-08-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Doppler speed calculator of object movement |
| RU2680654C1 (en) * | 2018-03-21 | 2019-02-25 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | Method of determining land vehicle speed |
| RU2723892C1 (en) * | 2019-04-29 | 2020-06-18 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Method of excluding abnormal results of speed measurements in autonomous navigation system of ground vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010101941A (en) | 2011-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2431847C1 (en) | Method of determining surface transport facility speed | |
| RU2510861C1 (en) | Method for radar determination of time of end of active phase of ballistic trajectory | |
| RU2503969C1 (en) | Triangulation-hyperbolic method to determine coordinates of radio air objects in space | |
| RU2633962C1 (en) | Method for determining location of scanning radar station with passive multilayer pelengator | |
| RU2011124059A (en) | METHOD FOR LANDING A HELICOPTER AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| JP2010256301A (en) | Multipath determination device and program | |
| RU2552757C1 (en) | Method of determining surface vehicle speed | |
| US20210181330A1 (en) | Systems and methods for virtual doppler and/or aperture enhancement | |
| RU2525343C1 (en) | Method for simultaneous determination of six motion parameters of spacecraft when making trajectory measurements and system for realising said method | |
| RU2624335C1 (en) | Method for autonomous determining ground vehicle speed | |
| CN111007490B (en) | Sky wave over-the-horizon radar coordinate registration method based on buoy geographic information | |
| RU2545068C1 (en) | Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals | |
| RU2012132350A (en) | METHOD FOR DETERMINING COORDINATES OF A RADIO EMISSION SOURCE FROM Aircraft | |
| RU2538105C2 (en) | Method of determining coordinates of targets and system therefor | |
| RU2549607C1 (en) | Device to detect distance travelled by ground vehicle | |
| RU2515419C1 (en) | Method of measuring change in course angle of probing signal source | |
| RU2584794C1 (en) | Device for determination of distance travelled by ground transport | |
| RU2681203C1 (en) | Phase direction finding method and phase direction finder | |
| RU2548120C1 (en) | Remote determination of surface wind velocity | |
| RU2551896C2 (en) | Method for single-beam measurement of altitude and component velocities of aircraft and radar altimeter therefor | |
| RU2516594C1 (en) | Method of determining distance estimation error using sonar system | |
| RU2492504C1 (en) | Method of determining non-radial projection of target velocity vector | |
| RU2627961C2 (en) | Method of determining location of meteor body | |
| RU2805016C1 (en) | Method for determining the speed of ground vehicles | |
| RU2680654C1 (en) | Method of determining land vehicle speed |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130123 |