RU2617147C1 - Method for initial orienting gyroscopic navigation system for land mobiles - Google Patents

Method for initial orienting gyroscopic navigation system for land mobiles Download PDF

Info

Publication number
RU2617147C1
RU2617147C1 RU2016105425A RU2016105425A RU2617147C1 RU 2617147 C1 RU2617147 C1 RU 2617147C1 RU 2016105425 A RU2016105425 A RU 2016105425A RU 2016105425 A RU2016105425 A RU 2016105425A RU 2617147 C1 RU2617147 C1 RU 2617147C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
navigation system
angle
directional angle
ref
directional
Prior art date
Application number
RU2016105425A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Яковлевич Короп
Владимир Вячеславович Лебедев
Владимир Васильевич Орленко
Владимир Васильевич Устинов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики"
Открытое акционерное общество "Ковровский электромеханический завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики", Открытое акционерное общество "Ковровский электромеханический завод" filed Critical Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики"
Priority to RU2016105425A priority Critical patent/RU2617147C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2617147C1 publication Critical patent/RU2617147C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/02Rotary gyroscopes
    • G01C19/34Rotary gyroscopes for indicating a direction in the horizontal plane, e.g. directional gyroscopes
    • G01C19/38Rotary gyroscopes for indicating a direction in the horizontal plane, e.g. directional gyroscopes with north-seeking action by other than magnetic means, e.g. gyrocompasses using earth's rotation

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: source directional angle of the longitudinal object axis αref is determined in the gyroscopic navigation system for land mobiles, consisting of a gyro course indicator (GCI), a calculator (mapper), a track sensor, and a satellite navigation system (SNS) sensor, by the SNS parameters, GCI and the track sensor in the following order: the object coordinate definition is carried out acc. to the SNS at the starting track point, the object movement is carried out for short distances, and the rectilinear movement distances of the moving object are calculated relative to the last SNS data about the location, the object is stopped, the SNS data are again received about the object location in the stop place, the vector of the directional object angle is calculated acc. to the information received from the satellite navigation system and autonomous (odometrical) channels, the calculated vector is used to determine the correction Δαref in the current directional object angle, the resulting amendment is summed up with the current directional angle and, the obtained directional angle is used as the source directional angle αref like the initial orientation parameter.
EFFECT: expanding the functional capabilities.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах навигации, топопривязки и ориентирования наземных подвижных объектов.The invention relates to the field of measuring equipment and can be used in navigation systems, topographic location and orientation of ground moving objects.

Известно применение на наземных подвижных объектах одометрических навигационных систем, в общем случае состоящих из гироскопического измерителя, электромеханического датчика пути и координатора или электронного картографа. Такие навигационные системы, как правило, предназначены для:It is known to use odometric navigation systems on ground moving objects, generally consisting of a gyroscopic meter, an electromechanical track sensor, and a coordinator or electronic cartographer. Such navigation systems are generally intended for:

- непрерывного автоматического определения и индикации координат и дирекционного угла объекта;- continuous automatic determination and indication of coordinates and directional angle of the object;

- непрерывного автоматического определения и индикации дирекционного угла объекта на пункт назначения;- continuous automatic determination and indication of the directional angle of the object to the destination;

- вычисления координат целей по введенным в аппаратуру дальности до цели и углу визирования на цель.- calculating the coordinates of targets on the range entered into the equipment to the target and the angle of sight on the target.

Как правило, циклограмма работы такой навигационной системы включает следующие этапы: начальная выставка (гирокомпасирование) или начальное ориентирование и навигация (работа), заключающаяся в определении местоположения объекта в движении. Варианты исполнения этих этапов могут быть различными. В частности, может быть несколько вариантов выполнения начальной выставки или начального ориентирования в зависимости от условий выполнения выставки и наличия внешней информации о координатах и углах ориентации объекта.As a rule, the operation sequence diagram of such a navigation system includes the following stages: initial exhibition (gyrocompassing) or initial orientation and navigation (work), which consists in determining the location of an object in motion. Options for the execution of these stages may be different. In particular, there may be several options for performing an initial exhibition or initial orientation, depending on the conditions of the exhibition and the availability of external information about the coordinates and orientation angles of the object.

Известен способ определения угловой ориентации (патент РФ №2248004), основанный на приеме сигналов от космических аппаратов глобальных навигационных спутниковых систем на разнесенные приемники сигнала, расположенные на объекте так, чтобы они не лежали на одной прямой. Приемниками сигнала являются GPS-приемники, количеством не менее трех. По их показаниям определяют координаты каждого приемника сигнала, на основании которых вычисляют положение векторов, задающих связанную с объектом систему координат.There is a method of determining the angular orientation (RF patent No. 228008004), based on the reception of signals from spacecraft of global navigation satellite systems to spaced signal receivers located on the object so that they do not lie on one straight line. The receivers of the signal are GPS receivers of at least three. According to their readings, the coordinates of each signal receiver are determined, based on which the position of the vectors defining the coordinate system associated with the object is calculated.

Одним из недостатков данного способа является необходимость не менее трех разнесенных приемников сигнала, что существенно усложняет систему и увеличивает габариты изделия.One of the disadvantages of this method is the need for at least three spaced signal receivers, which significantly complicates the system and increases the dimensions of the product.

Известна система самоориентирующаяся гироскопическая курсокреноуказания (патент РФ 2316730), обеспечивающая работу в режиме гирокомпаса во время стоянки объекта и гироазимута при движении объекта. Такие системы называют двухрежимными. В начале, после включения, система работает в режиме гирокомпаса при этом по сигналам о величине горизонтальной составляющей угловой скорости вращения Земли с гироскопических чувствительных элементов аналитически рассчитывается исходный азимут объекта. После завершения режима гирокомпаса (определения исходного азимута) система работает в режиме хранения азимута. В этом режиме по информации о разворотах корпуса прибора по курсу определяется азимут (дирекционный угол) подвижного объекта, а также наклоны подвижного объекта и решаются навигационные задачи.There is a known system of self-orienting gyroscopic heading and roll indication (RF patent 2316730), providing operation in the gyrocompass mode while the object is stationary and gyro azimuth when the object is moving. Such systems are called dual-mode. At the beginning, after switching on, the system operates in a gyrocompass mode, and the initial azimuth of the object is analytically calculated from the signals of the horizontal component of the angular velocity of the Earth's rotation from gyroscopic sensitive elements. After completion of the gyrocompass mode (determination of the initial azimuth), the system operates in the azimuth storage mode. In this mode, the azimuth (directional angle) of the moving object, as well as the slopes of the moving object, and the navigation tasks are solved from the information about the turns of the instrument case at the heading.

Недостатком известной гироскопической системы является сложность реализации алгоритмов решения задачи определения исходного азимута объекта, требуется значительное время на определение азимута и высокая стоимость аппаратуры.A disadvantage of the known gyroscopic system is the difficulty of implementing algorithms for solving the problem of determining the initial azimuth of an object; considerable time is required to determine the azimuth and the high cost of the equipment.

Известен способ решения навигационных задач, осуществляемый посредством наземной гироскопической навигационной системы для подвижных объектов (патент РФ №2308681), принятый за прототип, основанный на разложении элементарных отрезков пути на две составляющие в прямоугольной системе координат и последующем алгебраическом суммировании этих составляющих с исходными координатами.A known method of solving navigation problems, carried out by means of a ground-based gyroscopic navigation system for moving objects (RF patent No. 2308681), adopted as a prototype based on the decomposition of elementary segments of the path into two components in a rectangular coordinate system and the subsequent algebraic summation of these components with the original coordinates.

Указанная гироскопическая навигационная система выполнена на базе астатического гироскопа с использованием метода счисления пути, в которой реализуется комбинированная навигационная аппаратура, имеющая: автономный (одометрический) режим работы от гирокурсоизмерителя (ГКИ) (гироазимута); режим работы от спутниковой системы навигации (СНС); интегрированный режим работы с коррекцией текущих координат автономного канала по более точной информации спутникового канала, что обеспечивает повышение точности аппаратуры, а применение элементов микропроцессорной техники, использование картографа с цифровой электронной картой местности позволяет расширить функциональные возможности аппаратуры и реализовать обработку сигналов по дополнительным алгоритмам для решения дополнительных навигационных задач.The indicated gyroscopic navigation system is made on the basis of an astatic gyroscope using the method of reckoning the path in which combined navigation equipment is implemented, which has: autonomous (odometric) mode of operation from the gyrometer (GKI) (gyro azimuth); operating mode from a satellite navigation system (SNA); an integrated mode of operation with correction of the current coordinates of the autonomous channel according to more accurate satellite channel information, which ensures increased accuracy of the equipment, and the use of microprocessor technology elements, the use of a cartographer with a digital electronic terrain map allows you to expand the functionality of the equipment and implement signal processing using additional algorithms to solve additional navigation tasks.

Гироскопическая навигационная система состоит из гирокурсоизмерителя (ГКИ), картографа (вычислителя), электромеханического датчика пути и спутниковой навигационной системы (СНС) в составе приемника и антенны.A gyroscopic navigation system consists of a gyro course meter (GKI), a cartographer (calculator), an electromechanical track sensor, and a satellite navigation system (SNA) as part of the receiver and antenna.

Работа с системой при решении навигационных задач включает в себя начальное ориентирование и определение местоположения объекта в движении. Перед начальным ориентированием определяют координаты исходного пункта маршрута Хисх, Yисх. В качестве исходного пункта, как правило, выбирают контурные точки на местности (пункты государственной геодезической сети, памятники, мосты, специальные точки в постоянных парках и т.д.), при отсутствии привязанных контурных точек их координаты определяются по карте или по СНС.Working with the system when solving navigation problems includes initial orientation and determining the location of an object in motion. Before the initial orientation, the coordinates of the starting point of the route X ref , Y ref are determined. As a starting point, as a rule, contour points on the terrain (points of the state geodetic network, monuments, bridges, special points in permanent parks, etc.) are chosen, in the absence of attached contour points, their coordinates are determined by map or SNA.

Начальное ориентирование объекта в зависимости от начальных данных может быть выполнено несколькими способами, например определение исходного дирекционного угла αисх по известному ориентирному направлению или с помощью буссоли.The initial orientation of the object, depending on the initial data, can be done in several ways, for example, determining the initial directional angle α ref from a known orientation direction or using a compass.

Определение исходного дирекционного угла αисх по известному ориентирному направлению производится в следующей последовательности:The determination of the initial directional angle α ref in the known reference direction is performed in the following sequence:

- производят установку объекта на контрольную точку с известными координатами и дирекционным углом на ориентир αор, так чтобы проекция оси вращения визирного устройства совпадала с контрольной точкой с погрешностью не более 0,5 м;- the object is installed at a control point with known coordinates and a directional angle to the landmark α ор , so that the projection of the axis of rotation of the sighting device coincides with the control point with an error of not more than 0.5 m;

- с помощью визирного устройства необходимо свизироваться на ориентир, дирекционный угол на который известен, и определить угол визирования на ориентир βвиз;- with the help of the sighting device it is necessary to communicate to a landmark, the directional angle of which is known, and to determine the angle of sight to the landmark β visas ;

- определяют исходный дирекционный угол продольной оси объекта αисх в соответствии с формулами:- determine the initial directional angle of the longitudinal axis of the object α ref in accordance with the formulas:

αисхopвиз α ref = α opvisas

Недостатком данного метода начального ориентирования по известному ориентирному направлению является невозможность его применения в случаях отсутствия объектов с известными координатами и дирекционным углом на ориентир αор или в условиях недостаточной видимости на известный ориентир.The disadvantage of this method of initial orientation in a known landmark direction is the impossibility of its application in cases where there are no objects with known coordinates and a direction angle to the landmark α op or in conditions of insufficient visibility to a known landmark.

Второй метод определения исходного дирекционного угла с помощью буссоли может применяться при отсутствии ориентиров или в условиях плохой видимости. Определение исходного дирекционного угла продольной оси объекта αисх осуществляется при помощи буссоли ПАБ-2А в следующей последовательности:The second method for determining the initial directional angle using a compass can be used in the absence of landmarks or in conditions of poor visibility. The initial directional angle of the longitudinal axis of the object α ref is determined using the PAB-2A compass in the following sequence:

- установить объект на исходный пункт;- set the object to the starting point;

- установить буссоль на расстоянии не менее 50 м от объекта;- install the compass at a distance of at least 50 m from the facility;

- подготовить буссоль к работе в соответствии с ТО и ИЭ на буссоль;- prepare the compass for operation in accordance with maintenance and IE for compass;

- свизироваться визирным устройством объекта на центр буссоли и записать угол βвиз;- communicate with the sighting device of the object to the center of the compass and record the angle β of visas ;

- свизироваться через монокуляр буссоли на оптический визир объекта;- to communicate through the monocular bushes on the optical sight of the object;

- записать значение магнитного азимута АМ на оптический визир объекта;- write the value of the magnetic azimuth AM M on the optical target of the object;

- определить исходный дирекционный угол αисх объекта по формулам:- determine the initial directional angle α ref of the object by the formulas:

αисх=30-00+Ам+(П)-βвиз, илиα ref = 30-00 + Am + (P) -β visas , or

Figure 00000001
.
Figure 00000001
.

Недостатком второго метода начального ориентирования с помощью буссоли является, во-первых, невозможность его применения в условиях недостаточной видимости до 50 м, а также как для первого метода, так и для второго требуется наличие дополнительного оборудования, не входящего в комплект навигационной системы. Выделенные недостатки существенно ограничивают эксплуатационные возможности навигационной системы и снижают мобильность изделия.The disadvantage of the second method of initial orientation using a compass is, firstly, the impossibility of its use in conditions of insufficient visibility up to 50 m, and both the first method and the second require additional equipment that is not included in the navigation system. Highlighted disadvantages significantly limit the operational capabilities of the navigation system and reduce the mobility of the product.

Поэтому разработка способа начального ориентирования без дополнительных средств является актуальной проблемой.Therefore, the development of an initial orientation method without additional funds is an urgent problem.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей гироскопической навигационной системы для наземных подвижных объектов за счет использования для начального ориентирования параметров спутниковой навигационной системы (СНС), гирокурсоизмерителя (ГКИ) и датчика пути соответственно по определению координат объекта, измерению дирекционного угла и пройденного пути по определенному алгоритму в определенной взаимосвязи.The aim of the invention is to expand the operational capabilities of the gyroscopic navigation system for ground moving objects by using for the initial orientation the parameters of the satellite navigation system (SSS), gyrometer (GKI) and track sensor, respectively, to determine the coordinates of the object, measure the directional angle and the distance traveled by a certain algorithm in a certain relationship.

Поставленная техническая задача решается тем, что в гироскопической навигационной системе для наземных подвижных объектов, состоящей из ГКИ, вычислителя (картографа), датчика пути и спутниковой навигационной системы (СНС) и требующей при решении навигационных задач проведения начального ориентирования, согласно заявляемому изобретению,The stated technical problem is solved in that in a gyroscopic navigation system for ground moving objects, consisting of a GKI, a calculator (cartographer), a track sensor and a satellite navigation system (SNA) and requiring initial orientation, when solving navigation problems, according to the claimed invention,

способ начального ориентирования осуществляют в следующей последовательности:The initial orientation method is carried out in the following sequence:

(a) определяют местоположение объекта в начальной точке маршрута по информации от СНС;(a) determine the location of the object at the starting point of the route according to information from the SNA;

(b) выполняют движение объекта на короткие расстояния и определяют координаты перемещения движущегося объекта одометрическим каналом относительно исходных данных СНС о местоположении объекта;(b) carry out the movement of the object over short distances and determine the coordinates of the moving object of the moving odometer channel relative to the source data of the SNA on the location of the object;

(c) объект останавливают;(c) the object is stopped;

(d) повторно получают данные СНС о местоположении объекта в месте остановки;(d) retransmit SNA data about the location of the object at the stopping place;

(e) вычисляют векторы направления (дирекционные углы от начальной точки до конечной) пройденного участка по информации, полученной от СНС и автономного (одометрического) каналов;(e) calculating direction vectors (directional angles from the starting point to the end) of the traveled section from the information received from the SNA and autonomous (odometric) channels;

(f) вычисленные направления векторов используют для определения поправки Δαисх в текущий дирекционный угол объекта;(f) the calculated directions of the vectors are used to determine the correction Δα ref to the current directional angle of the object;

(g) суммируют полученную поправку с текущим дирекционным углом объекта и используют полученный дирекционный угол в качестве исходного дирекционного угла αисх как параметра начального ориентирования.(g) summarizing the correction obtained with the current directional angle of the object and using the obtained directional angle as the initial directional angle α ref as a parameter of the initial orientation.

Предлагаемый способ начального ориентирования гироскопической навигационной системы для наземных подвижных объектов может быть применен при отсутствии контрольных точек с известными координатами и дирекционными углами на ориентиры, недостатке времени для проведения полного цикла исходного ориентирования, в условиях отсутствия ориентиров и в условиях плохой видимости.The proposed method for the initial orientation of the gyroscopic navigation system for ground moving objects can be applied in the absence of control points with known coordinates and directional angles to landmarks, lack of time to conduct a full cycle of initial orientation, in the absence of landmarks and in conditions of poor visibility.

Указанный способ начального ориентирования гироскопической навигационной системы для подвижных объектов позволяет в рамках существующей аппаратной части производить определение дирекционного угла объекта путем совместной обработки координат, определяемых СНС, и одометрическим каналом СТО во время движения объекта с достаточной для навигации точностью.The indicated method of initial orientation of the gyroscopic navigation system for moving objects allows, within the framework of the existing hardware, to determine the directional angle of the object by jointly processing the coordinates determined by the SNA and the SR odometer channel while the object is moving with accuracy sufficient for navigation.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого технического решения, позволил установить, что не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всей совокупности признаков заявляемого способа начального ориентирования гироскопической навигационной системы для подвижных объектов. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой системы критерию «новизна».The analysis of the prior art, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed technical solution, made it possible to find that no analogues were found that are characterized by signs identical to the totality of the features of the proposed method for the initial orientation of the gyroscopic navigation system for moving objects. This allows us to conclude that the proposed system meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемого способа начального ориентирования гироскопической навигационной системы для подвижных объектов с другими техническими решениями показывает, что отдельные отличительные признаки в технике широко известны. Так известно применение СНС для получения данных о местоположении объекта. Известно применение вычислений дистанции прямолинейного перемещения движущегося объекта относительно последних данных СНС о местоположении для решения навигационных задач. Однако не обнаружено применение указанных признаков в данной взаимосвязи с другими признаками для достижения вышеуказанного технического результата, следовательно, заявляемый способ начального ориентирования гироскопической навигационной системы для подвижных объектов может рассматриваться как соответствующий критерию изобретения «изобретательский уровень».A comparison of the proposed method for the initial orientation of the gyroscopic navigation system for moving objects with other technical solutions shows that some distinctive features in the technique are widely known. So it is known to use the SNA to obtain data on the location of an object. It is known to use the calculation of the distance of the rectilinear movement of a moving object relative to the latest SNA location data for solving navigation problems. However, it has not been found that these features are used in this relationship with other features to achieve the above technical result, therefore, the inventive method for the initial orientation of the gyroscopic navigation system for moving objects can be considered as “inventive step” that meets the criteria of the invention.

Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

На Фиг. 1 представлена структурная схема гироскопической навигационной системы для подвижных объектов;In FIG. 1 is a structural diagram of a gyroscopic navigation system for moving objects;

на Фиг. 2 представлена схема измерения дирекционного угла в системе Гаусса-Крюгера, которая представляет собой прямоугольную систему координат, ось X которой совпадает с направлением на Север, а ось Y совпадает с направлением на Восток. Дирекционный угол объекта αi в системе координат Гаусса-Крюгера - это угол между проекцией продольной оси объекта на горизонтальную плоскость и осью X.in FIG. Figure 2 shows the measurement of the directional angle in the Gauss-Krueger system, which is a rectangular coordinate system whose X axis coincides with the direction to the North, and the Y axis coincides with the direction to the East. The directional angle of the object α i in the Gauss-Krueger coordinate system is the angle between the projection of the longitudinal axis of the object onto the horizontal plane and the X axis.

Практическое применение настоящего способа начального ориентирования гироскопической навигационной системы для наземных подвижных объектов рассмотрим на примере его применения в гироскопической навигационной системе для неземных подвижных объектов (Фиг. 1), состоящей из гироскопического измерителя 1, вычислителя (картографа) 2, датчика пути 3 и СНС, состоящей из антенны 4 и приемника, который условно не показан, встроенного в картограф.The practical application of the present method for the initial orientation of the gyroscopic navigation system for ground moving objects will be examined using its example in a gyroscopic navigation system for non-terrestrial moving objects (Fig. 1), consisting of a gyroscopic meter 1, a computer (cartographer) 2, a path sensor 3 and SNA, consisting of an antenna 4 and a receiver, which is not shown conditionally, integrated in the cartographer.

Работа с системой при решении навигационных задач включает в себя начальное ориентирование и определение местоположения объекта в движении. Операцию начального ориентирования осуществляют в следующей последовательности:Working with the system when solving navigation problems includes initial orientation and determining the location of an object in motion. The initial orientation operation is carried out in the following sequence:

- объект устанавливается в любой точке на открытой местности, где нет помех для приема сигналов СНС;- the object is installed at any point in an open area where there is no interference with the reception of SNA signals;

- система включается и по истечении времени готовности одометрического и спутникового каналов переводится в режим «Самориентирования», при этом в одометрический канал вводятся координаты ХИСХСНС, YИСХСНС, определенные спутниковым каналом, которые заносятся в память микроЭВМ;- the system turns on and after the readiness time of the odometric and satellite channels is transferred to the "Self-orientation" mode, while the coordinates X ISHSNS , Y ISHSNS defined by the satellite channel are entered into the odometric channel, which are stored in the memory of the microcomputer;

- далее начинается движение в произвольном направлении на короткие расстояния Si (Фиг. 2), желательно на прямолинейном участке с предельно допустимой для данной местности скоростью;- then begins the movement in an arbitrary direction over short distances Si (Fig. 2), preferably in a straight section with the maximum permissible speed for a given area;

- при этом производится вычисление координат движущегося объекта относительно исходных (начальных) данных СНС о местоположении, в процессе движения в одометрическом канале производится вычисление координат в соответствии с ранее описанным алгоритмом по введенным в канал исходным координатам и дирекционному углу, установившемуся в процессе данного запуска;- in this case, the coordinates of the moving object are calculated relative to the initial (initial) SNA data on the location, while moving in the odometer channel, the coordinates are calculated in accordance with the previously described algorithm using the initial coordinates entered into the channel and the direction angle established during this launch;

- примерно через 1 км движения объект останавливают и система переводится в одометрический режим. После чего производится совместная обработка координат и дирекционных углов, полученных с одометрического и спутникового каналов в конечной точке по следующему алгоритму:- after about 1 km of movement, the object is stopped and the system goes into odometric mode. After that, the joint processing of coordinates and directional angles obtained from the odometric and satellite channels at the end point is performed according to the following algorithm:

- вычисляется дирекционный угол αT с начальной точки маршрута на конечную по координатам, определенным одометрическим каналом по формуле:- the directional angle α T is calculated from the starting point of the route to the final one according to the coordinates determined by the odometric channel according to the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где ХТ, YT - координаты конечной точки, определенные одометрическим каналом;where X T , Y T - coordinates of the end point defined by the odometric channel;

ХИСХСНС, YИСХСНС - координаты начальной точки, определенные спутниковым каналом;X ISHSN , Y ISHSNS - coordinates of the starting point determined by the satellite channel;

- вычисляется дирекционный угол αИСТ с начальной точки маршрута на конечную по координатам, определенным спутниковым каналом по формуле:- calculates the directional angle α IST from the starting point of the route to the final one according to the coordinates determined by the satellite channel according to the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

где ХТСНС, YTCHC - координаты конечной точки, определенные спутниковым каналом;where X TSNS , Y TCHC - coordinates of the end point, determined by the satellite channel;

- вычисляется ошибка Δαисх в установке исходного дирекционного угла на исходной точке по формуле:- the error Δα ref in setting the initial directional angle at the starting point is calculated by the formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

- вычисляется действительное значение текущего дирекционного угла в точке нахождения объекта

Figure 00000005
согласно выражению:- the actual value of the current directional angle at the location of the object is calculated
Figure 00000005
according to the expression:

Figure 00000006
Figure 00000006

где αm - приборное значение дирекционного угла на конечной точке до коррекции;where α m is the instrumental value of the directional angle at the end point before correction;

- автоматически вводятся значение дирекционного угла

Figure 00000005
и координаты точки места нахождения объекта Хт СНС, Yт СНС в автономный канал аппаратуры.- directional angle value is automatically entered
Figure 00000005
and the coordinates of the location point of the object X t SNA , Y t SNA in the autonomous channel of the equipment.

После введения оператором координат пункта назначения начинают движение к пункту назначения.After the operator has entered the coordinates of the destination, they begin to move to the destination.

В процессе движения объекта происходят изменения дирекционного угла продольной оси объекта, которые измеряются гирокурсоизмерителем 1 и передаются в вычислитель (микроЭВМ) и туда же поступает информация о пройденном пути объекта, измеряемая датчиком пути 3. По полученной информации от ГКИ в микроЭВМ определяются приращения дирекционного угла αi, после чего рассчитывается текущее значение дирекционного угла объекта как сумма исходного дирекционного угла αисх и приращений дирекционного угла αi, полученных за время движения объекта от исходной точки до текущей. По сигналам датчика пути 3, несущим информацию о пройденном объектом пути, по известному алгоритму в микроЭВМ рассчитываются текущие разности координат пункта назначения и объекта. В соответствии с изменившимися значениями разностей координат пункта назначения и объекта в микроЭВМ по соответствующим алгоритмам вычисляется дирекционный угол на пункт назначения от нового местоположения объекта.During the movement of the object, changes in the directional angle of the longitudinal axis of the object occur, which are measured by the gyrometer 1 and transmitted to the computer (microcomputer), and information about the traveled path of the object, measured by the path sensor 3, is received there. i , after which the current value of the directional angle of the object is calculated as the sum of the initial directional angle α ref and increments of the directional angle α i obtained during the movement of the object from starting point to the current. According to the signals of the path sensor 3, carrying information about the path traveled by the object, the current differences in the coordinates of the destination and the object are calculated in the microcomputer according to the well-known algorithm. In accordance with the changed values of the differences in the coordinates of the destination and the object in the microcomputer, the directional angle from the new location of the object is calculated by the appropriate algorithms.

Таким образом, на выходе микроЭВМ имеется информация о текущих координатах и дирекционном угле объекта, координатах цели, дирекционном угле на пункт назначения и дальности до него, которая поступает к внешним устройствам обработки информации и управления или на вход картографа 2.Thus, the output of the microcomputer contains information about the current coordinates and the directional angle of the object, the coordinates of the target, the directional angle to the destination and the distance to it, which goes to external information processing and control devices or to the input of the cartographer 2.

Эффективность предлагаемого технического решения проверена в изделиях «Система топографического ориентирования (СТО) «ТРОНА-1», серийно изготавливаемых в ОАО «Ковровский электромеханический завод». Без использования традиционной информации по координатам привязанных контурных точек и известных ориентирных направлений, без применения дополнительных средств типа буссоли, проведенное начальное ориентирование по предлагаемому способу обеспечило достаточную точность исходных данных, позволивших получить конечные результаты по ошибке определения координат объекта (топопривязчика 1Т134 на базе автомобиля «Урал») на марше продолжительностью 24 км 0,4% от пройденного пути при допустимой погрешности не более 0,9% для колесных объектов. При этом время, затраченное на этап начального ориентирования, не превысило 10 мин, что значительно меньше среднестатистического значения времени начального ориентирования ранее применяемыми способами.The effectiveness of the proposed technical solution was tested in the products “Topographic Orientation System (STO)“ TRONA-1 ”, serially manufactured at JSC“ Kovrov Electromechanical Plant ”. Without the use of traditional information on the coordinates of the attached contour points and known landmark directions, without the use of additional means such as a compass, the initial orientation by the proposed method provided sufficient accuracy of the initial data, which allowed to obtain final results by mistake in determining the coordinates of the object (1T134 topographic loader based on the Ural car ») On a march with a duration of 24 km, 0.4% of the distance traveled with an allowable error of not more than 0.9% for wheeled objects. Moreover, the time spent on the initial orientation phase did not exceed 10 minutes, which is significantly less than the average statistical value of the initial orientation time by previously used methods.

Claims (7)

Способ начального ориентирования гироскопической навигационной системы для наземных подвижных объектов, основанный на использовании информации от спутниковой навигационной системы (СНС) GPS и (или) ГЛОНАСС, датчика пройденного пути, гироскопического измерителя угла поворота объекта, отличающийся тем, что для начального ориентирования продольной оси объекта определяют местоположение объекта в начальной точке маршрута по информации от СНС,A method of initial orientation of a gyroscopic navigation system for ground moving objects based on the use of information from a satellite navigation system (GPS) GPS and (or) GLONASS, a distance sensor, a gyroscopic measuring device of the angle of rotation of the object, characterized in that for the initial orientation of the longitudinal axis of the object is determined the location of the object at the starting point of the route according to information from the SNA, выполняют передвижение объекта на короткие расстояния и определяют координаты перемещения движущегося объекта одометрическим каналом относительно исходных данных СНС о местоположении объекта,carry out the movement of the object over short distances and determine the coordinates of the moving object by the odometric channel relative to the source data of the SNA on the location of the object, объект останавливают,the object is stopped повторно определяют местоположение объекта в месте остановки по информации от СНС,re-determine the location of the object in the stopping place according to information from the SNA, вычисляют векторы направления дирекционных углов объекта от начальной до конечной точки по информации, полученной от СНС и автономного (одометрического) каналов,calculate the direction vectors of the directional angles of the object from the start to the end point according to information received from the SNA and autonomous (odometric) channels, вычисленные направления векторов используют для определения поправки Δαисх в текущий дирекционный угол объекта,the calculated directions of the vectors are used to determine the correction Δα ref to the current directional angle of the object, суммируют полученную поправку с текущим дирекционным углом одометрического канала и используют полученный дирекционный угол в качестве исходного дирекционного угла αисх как параметра начального ориентирования.summarize the correction with the current directional angle of the odometer channel and use the obtained directional angle as the initial directional angle α ref as a parameter of the initial orientation.
RU2016105425A 2016-02-17 2016-02-17 Method for initial orienting gyroscopic navigation system for land mobiles RU2617147C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016105425A RU2617147C1 (en) 2016-02-17 2016-02-17 Method for initial orienting gyroscopic navigation system for land mobiles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016105425A RU2617147C1 (en) 2016-02-17 2016-02-17 Method for initial orienting gyroscopic navigation system for land mobiles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2617147C1 true RU2617147C1 (en) 2017-04-21

Family

ID=58643095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016105425A RU2617147C1 (en) 2016-02-17 2016-02-17 Method for initial orienting gyroscopic navigation system for land mobiles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2617147C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2680434C1 (en) * 2018-05-07 2019-02-21 Руслан Михайлович Нигай Method for determining train location
RU2692945C1 (en) * 2018-11-26 2019-06-28 Акционерное общество "Ульяновский механический завод" Method of orienting mobile objects relative to an object with a known directional angle

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1674058A1 (en) * 1983-08-19 1991-08-30 Фрунзенский политехнический институт Relay-pulsed controller
US6253151B1 (en) * 2000-06-23 2001-06-26 Navigation Technologies Corp. Navigation system with feature for reporting errors
JP2003202803A (en) * 2002-10-16 2003-07-18 Zenrin Co Ltd User information generating device
RU2308004C1 (en) * 2006-05-02 2007-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Method for orientation of polar electrostatic gyroscope of ship-based navigation system
RU2308681C1 (en) * 2006-03-22 2007-10-20 Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" Gyroscopic navigation system for movable objects
RU2316730C1 (en) * 2006-07-20 2008-02-10 Федеральное государственное унитарное предпритятие "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (ФГУП "ВНИИ "Сигнал") Self-orientating gyroscopic course and tilt detection system (variants)

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1674058A1 (en) * 1983-08-19 1991-08-30 Фрунзенский политехнический институт Relay-pulsed controller
US6253151B1 (en) * 2000-06-23 2001-06-26 Navigation Technologies Corp. Navigation system with feature for reporting errors
JP2003202803A (en) * 2002-10-16 2003-07-18 Zenrin Co Ltd User information generating device
RU2308681C1 (en) * 2006-03-22 2007-10-20 Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" Gyroscopic navigation system for movable objects
RU2308004C1 (en) * 2006-05-02 2007-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Method for orientation of polar electrostatic gyroscope of ship-based navigation system
RU2316730C1 (en) * 2006-07-20 2008-02-10 Федеральное государственное унитарное предпритятие "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (ФГУП "ВНИИ "Сигнал") Self-orientating gyroscopic course and tilt detection system (variants)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2680434C1 (en) * 2018-05-07 2019-02-21 Руслан Михайлович Нигай Method for determining train location
RU2692945C1 (en) * 2018-11-26 2019-06-28 Акционерное общество "Ульяновский механический завод" Method of orienting mobile objects relative to an object with a known directional angle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. LIDAR/MEMS IMU integrated navigation (SLAM) method for a small UAV in indoor environments
US6553322B1 (en) Apparatus and method for accurate pipeline surveying
US8416130B2 (en) Land survey system
Park et al. MEMS 3D DR/GPS integrated system for land vehicle application robust to GPS outages
JP7034379B2 (en) Vehicle positioning device
US20140249750A1 (en) Navigational and location determination system
Liu et al. Interacting multiple model UAV navigation algorithm based on a robust cubature Kalman filter
RU2617147C1 (en) Method for initial orienting gyroscopic navigation system for land mobiles
Wang et al. Land vehicle navigation using odometry/INS/vision integrated system
US10006770B2 (en) Remote location determination system
RU2308681C1 (en) Gyroscopic navigation system for movable objects
JP2008241079A (en) Navigation system
RU2502049C1 (en) Small-size platformless inertial navigation system of medium accuracy, corrected from system of air signals
Krasil’shchikov et al. High accuracy positioning of phase center of multifunction airborne radar antenna
Gao et al. Gyroscope drift estimation in tightly-coupled INS/GPS navigation system
JP2017009363A (en) Positioning system
RU2692945C1 (en) Method of orienting mobile objects relative to an object with a known directional angle
Gan et al. A MM-aided inertial navigation for land vehicle in GNSS-denied environment
RU2617141C1 (en) Method for determining azimuth
Gao et al. Research on initial precision alignment method of strapdown inertial navigation system
RU2671937C1 (en) Moving object true course determining method
RU2195632C2 (en) Complex coordinate reckoning equipment
Shen Nonlinear modeling of inertial errors by fast orthogonal search algorithm for low cost vehicular navigation
RU2623667C1 (en) Method of navigational astronomical measurements of the coordinate of the location of a mobile object and the device for its implementation
Kang et al. Analysis of factors affecting performance of integrated INS/SPR positioning during GPS signal Blockage