RU2695041C1 - Method of orienting movable equipment on board manned spacecraft - Google Patents
Method of orienting movable equipment on board manned spacecraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2695041C1 RU2695041C1 RU2018130887A RU2018130887A RU2695041C1 RU 2695041 C1 RU2695041 C1 RU 2695041C1 RU 2018130887 A RU2018130887 A RU 2018130887A RU 2018130887 A RU2018130887 A RU 2018130887A RU 2695041 C1 RU2695041 C1 RU 2695041C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- equipment
- relative
- transfer
- movable equipment
- rotation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/66—Arrangements or adaptations of apparatus or instruments, not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
- F41G3/00—Aiming or laying means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к аэрокосмической технике и может быть использовано для обеспечения ориентирования экипажем пилотируемого корабля аппаратуры, перемещаемой относительно движущегося корабля.The invention relates to aerospace engineering and can be used to ensure the orientation of the crew of a manned spacecraft apparatus, moving relative to a moving ship.
Известен способ наведения линии визирования прибора, вращающегося вокруг своей оси относительно основания, на источник лазерного излучения (заявка на изобретение РФ №94000376/28, 05.01.1994, МПК 6: F41G 3/00, G05D 3/00), в котором грубо определяют угловое положение источника излучения относительно связанного с основанием базового направления, проверяют соответствие излучения типу лазерный целеуказатель, поворачивают основание до точного определения углового положения источника излучения, после чего поворачивают прибор наведения до наведения его линии визирования на источник излучения.A known method of pointing the line of sight of the device, rotating around its axis relative to the base, at the source of laser radiation (application for the invention of the Russian Federation No. 94000376/28, 01/05/1994, IPC 6: F41G 3/00, G05D 3/00), in which roughly the angular position of the radiation source relative to the base direction associated with the base, check whether the radiation corresponds to the type of laser target designator, rotate the base to determine the exact angular position of the radiation source, and then rotate the pointing device before pointing its line izirovaniya the radiation source.
К недостаткам данного способа относится требование идентификации цели по излучаемому целью излучению, что ограничивает возможности его использования.The disadvantages of this method include the requirement to identify a target by the radiation emitted by the target, which limits its use.
Известен способ наведения телевизионного видеоспектрального комплекса, реализуемый системой управления телевизионным видеоспектральным комплексом космического аппарата (КА) (патент РФ №2068801, МПК 6: B64G 9/00), который включает наведение и отслеживание целей, при которых выполняется переориентация оси визирования установленной на поворотной платформе телевизионной и научной аппаратуры на выбираемую в реальном времени по ТВ-изображению цель с последующим автоматическим отслеживанием цели, в том числе выполняется определение пространственного положения прибора наведения относительно КА, задание координат целей, определение положения целей относительно прибора наведения, расчет углов поворота прибора наведения и повороты прибора наведения.There is a method of targeting a television video spectral complex, implemented by the control system of a television video spectral complex of a spacecraft (SV) (RF Patent No. 2068801, IPC 6: B64G 9/00), which includes targeting and tracking the targets for which the axis of sight is reoriented on a turntable TV and scientific equipment on a target selected in real time using a TV image, followed by automatic tracking of the target, including determining the space position of the pointing device relative to the spacecraft, setting the coordinates of the targets, determining the position of the targets relative to the pointing device, calculating the turning angles of the pointing device and turning the pointing device.
К недостаткам данного способа относится, в частности, то, что он позволяет наводиться только на цели, с одной стороны, ограниченные диапазоном углов поворота поворотной платформы, а с другой стороны, ограниченные попаданием в текущий кадр ТВ-изображения, который, кроме упомянутого ограничения по диапазону углов поворота поворотной платформы, имеет ограниченный охват, определяемый полем зрения ТВ-камеры. При этом сам факт размещения аппаратуры наведения на поворотной платформе ограничивает свободу перемещения аппаратуры при ее нацеливании и сопровождении цели экипажем КА.The disadvantages of this method include, in particular, the fact that it allows you to be guided only at targets, on the one hand, limited by the range of rotation angles of the turntable, and on the other hand, limited by hitting the current frame of the TV image, which, besides the range of angles of rotation of the turntable, has a limited coverage, determined by the field of view of the TV camera. At the same time, the very fact of locating the guidance equipment on the turntable limits the freedom of movement of the equipment when it is aimed and when the target is accompanied by the crew of the spacecraft.
В качестве способа-прототипа выбран способ ориентирования перемещаемого в пилотируемом аппарате прибора (патент РФ 2531781, заявка №2012134959/11 от 16.08.2012, МПК (2006.01): F41G 3/00 B64G 1/66 - прототип), согласно которому осуществляют формирование управляющих команд на излучение импульсных ультразвуковых сигналов не менее, чем тремя ультразвуковыми излучателями, размещенными в разнесенных точках на свободно перемещаемом относительно пилотируемого аппарата приборе, осуществляют прием излученных импульсных ультразвуковых сигналов не менее, чем тремя ультразвуковыми приемниками, размещенными в разнесенных точках на пилотируемом аппарате, по излученным и принятым ультразвуковым сигналам измеряют время задержки ультразвуковых сигналов, при этом синхронизацию моментов излучения и приема импульсных ультразвуковых сигналов осуществляют по радиоканалу, осуществляют измерение температуры в местах размещения ультразвуковых излучателей и в местах размещения ультразвуковых приемников, по полученным временам задержки принятия ультразвуковых сигналов и измерениям температуры определяют расстояния от размещенных на приборе ультразвуковых излучателей до размещенных на пилотируемом аппарате ультразвуковых приемников, при этом пространственное положение прибора относительно пилотируемого аппарата определяют по определенным расстояниям от размещенных на приборе ультразвуковых излучателей до размещенных на пилотируемом аппарате ультразвуковых приемников, определяют текущее положение ориентиров относительно пилотируемого аппарата, пространственное положение ориентиров относительно прибора определяют по текущему положению ориентиров относительно пилотируемого аппарата и определенному пространственному положению прибора относительно пилотируемого аппарата, выполняют расчет углов поворота прибора для его ориентирования по ориентирам, после чего воспроизводят команды на поворот прибора, соответствующие рассчитанным значениям углов поворота прибора. Способ прототип обеспечивает возможность оператору выполнять ориентирование/наведение прибора, свободно перемещаемого внутри пилотируемого аппарата (корабля) и не имеющего с ним механической связи.As a prototype method, a method of orientation of a device being moved in a manned device has been selected (RF patent 2531781, application No.2012134959/11 dated August 16, 2012, IPC (2006.01): F41G 3/00 B64G 1/66 - prototype), according to which the formation of controllers is carried out commands to emit pulsed ultrasonic signals from not less than three ultrasonic emitters placed at spaced points on a device freely movable relative to the manned device, receive the emitted pulsed ultrasonic signals not less than three ultra sound receivers placed at spaced points on the manned device measure the delay time of ultrasonic signals by radiated and received ultrasonic signals, while synchronizing the moments of emission and reception of pulsed ultrasonic signals is carried out over the radio channel, measuring the temperature at the locations of the ultrasonic emitters and at the locations of the ultrasonic receivers, according to the received delay times of the adoption of ultrasonic signals and temperature measurements determine the races stories from ultrasonic emitters placed on the device to ultrasonic receivers placed on a manned device, the spatial position of the device relative to the manned device is determined by certain distances from the ultrasonic emitters placed on the device to the ultrasonic receivers placed on the manned device, the current position of the landmarks relative to the manned device the position of landmarks relative to the device is determined by the current floor When the reference points of the manned vehicle are approached and a specific spatial position of the device relative to the manned spacecraft is calculated, the device’s angles of rotation are calculated to orient it by reference points, and then commands to rotate the device corresponding to the calculated values of the device’s angles of rotation are reproduced. The prototype method provides an opportunity for the operator to perform orientation / guidance of the device freely moving inside the manned spacecraft (ship) and not having a mechanical connection with it.
К недостаткам способа прототипа относится, в частности, то, что он предусматривает ручное управление работой перемещаемой ориентируемой аппаратуры, что может привести к ошибочному или несвоевременному функциональному задействованию аппаратуры, что в свою очередь может привести к потере уникальных данных и/или регистрации аппаратурой данных, которые являются неликвидными. Такая ситуация может возникать как следствие, например, возможной технологической несогласованности в функциональной работе перемещаемой аппаратуры и используемых бортовых систем пилотируемого корабля.The disadvantages of the prototype method include, in particular, the fact that it provides for the manual control of the operation of the relocatable oriented equipment, which can lead to erroneous or untimely functional activation of the equipment, which in turn can lead to the loss of unique data and / or registration by the equipment are illiquid. Such a situation may arise as a consequence, for example, of a possible technological inconsistency in the functional operation of the movable equipment and the on-board systems of the manned spacecraft used.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение высокоточного ориентирования перемещаемой на борту пилотируемого корабля аппаратуры.The problem to which the present invention is directed is to provide high-precision orientation of the equipment being moved on board a manned vehicle.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящего изобретения, заключается в учете скорости и точности ориентирования, включая перенос и поворот перемещаемой аппаратуры при одновременном обеспечении гарантированного управления функционированием аппаратуры, свободно перемещаемой относительно пилотируемого корабля и ориентируемой по задаваемым ориентирам.The technical result achieved in the implementation of the present invention is to take into account the speed and accuracy of orientation, including the transfer and rotation of the movable equipment while ensuring guaranteed control of the operation of the equipment freely movable relative to the manned spacecraft and oriented along the given landmarks.
Технический результат достигается тем, что в способе ориентирования перемещаемой на борту пилотируемого корабля аппаратуры, включающем определение положения ориентира и перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля, определение положения ориентира относительно перемещаемой аппаратуры и воспроизведение командной информации, в отличие от прототипа дополнительно воспроизводят командную информацию задаваемого набора операций переноса и поворота перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля до достижения моделируемых положений перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля и определяют скорость и точность переноса и поворота перемещаемой аппаратуры, выбирают ориентир для штатной работы с перемещаемой аппаратурой, определяют и воспроизводят командную информацию последовательно на перенос перемещаемой аппаратуры в требуемое местоположение и на поворот перемещаемой аппаратуры в требуемое угловое положение, при этом направление из требуемого местоположения перемещаемой аппаратуры на ориентир в течение задаваемого интервала времени отстоит не менее чем на задаваемое расстояние от элементов конструкции пилотируемого корабля, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения, а при требуемом угловом положении перемещаемой аппаратуры ось ориентирования перемещаемой аппаратуры совмещена с направлением на ориентир, к моменту совпадения параметров, определяющих соответственно требуемое и текущее положения ориентира относительно оси ориентирования перемещаемой аппаратуры, формируют команду на управление перемещаемой аппаратурой и повторяют действия начиная с выбора ориентира, при этом параметры командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры определяют с учетом скорости и точности переноса и поворота перемещаемой аппаратуры, которые корректируют по результатам сравнения прогнозируемых и текущих параметров положения перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля при штатной работе с перемещаемой аппаратурой. Изобретение поясняется фиг. 1÷3.The technical result is achieved by the fact that in the method of orientation of the equipment being moved on board a manned vehicle, including determining the position of the reference point and moving equipment relative to the manned spacecraft, determining the position of the reference point relative to the moving equipment and reproducing command information, unlike the prototype, they also reproduce the command information of the set of transfer operations and rotation of the movable equipment relative to the manned spacecraft to achieve I simulated positions of the movable equipment relative to the manned spacecraft and determine the speed and accuracy of the transfer and rotation of the movable equipment, choose a reference point for regular work with the movable equipment, determine and reproduce the command information sequentially on the transfer of the movable equipment to the desired location and on the rotation of the movable equipment to the desired angular position , while the direction of the desired location of the movable equipment on the landmark during the specified int The time interval is not less than a specified distance from the design elements of the manned spacecraft that are opaque to the radiation detected by the moving equipment, and at the required angular position of the moving equipment, the orientation axis of the moving equipment is aligned with the direction of the reference point, by the moment of coincidence of the parameters determining the required and current positions reference point relative to the axis of orientation of the movable equipment, form a command to control the movable equipment and repeat the actions starting with the selection of a reference point, while the command information parameters for the transfer and rotation of the movable equipment are determined taking into account the speed and accuracy of the transfer and rotation of the movable equipment, which are corrected by comparing the predicted and current position parameters of the movable equipment relative to the manned spacecraft during normal operation with relocatable equipment. The invention is illustrated in FIG. 1 ÷ 3.
На фиг. 1 представлена схема, поясняющая определение требуемого местоположения перемещаемой аппаратуры (ПА) относительно пилотируемого корабля (ПК).FIG. 1 is a diagram explaining the determination of the required position of the movable equipment (PA) relative to the manned spacecraft (PC).
На фиг. 2 представлена схема, поясняющая формирование командной информации на перенос перемещаемой аппаратуры.FIG. 2 is a diagram explaining the formation of command information on the transfer of relocatable equipment.
На фиг. 3 представлена схема, поясняющая формирование командной информации на поворот перемещаемой аппаратуры.FIG. 3 is a diagram explaining the formation of command information on the rotation of the movable equipment.
На фиг. 1 введены обозначения:FIG. 1 entered designations:
OXYZ - система координат пилотируемого корабля;OXYZ - coordinate system of the manned spacecraft;
А - текущее местоположение перемещаемой аппаратуры;And - the current location of the movable equipment;
В - граница элементов конструкции пилотируемого корабля, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения (граница/край иллюминатора);B - the border of the structural elements of the manned spacecraft, which are opaque to the radiation detected by the equipment being moved (boundary / edge of the porthole);
С - точка, направление из которой на ориентир в течение задаваемого интервала времени отстоит не менее чем на задаваемое расстояние от элементов конструкции пилотируемого корабля, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения;С - point, the direction from which to the reference point during the specified time interval is not less than the specified distance from the structural elements of the manned spacecraft that are opaque to the radiation detected by the moving equipment;
D - расстояние от элементов конструкции пилотируемого корабля, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения, до направления из точки С на ориентир;D is the distance from the structural elements of the manned spacecraft, which are opaque for the radiation detected by the equipment being moved, to the direction from point C to the landmark;
L - направление из точки С на ориентир.L - direction from point C to the landmark.
На фиг. 2 введены обозначения:FIG. 2 entered designations:
OX, OY - оси строительной системы координат пилотируемого корабля;OX, OY - axes of the building coordinate system of the manned spacecraft;
М0 - начальное местоположение перемещаемой аппаратуры (местоположение перемещаемой аппаратуры на момент формирования и воспроизведения определяемой командной информации на перенос перемещаемой аппаратуры);M 0 - the initial location of the movable equipment (the location of the movable equipment at the time of formation and playback of the defined command information on the transfer of the movable equipment);
МT - требуемое местоположение перемещаемой аппаратуры;M T - the desired location of the movable equipment;
K0 - командная информация на перенос перемещаемой аппаратуры по кратчайшему маршруту;K 0 - command information on the transfer of relocatable equipment along the shortest route;
KX, KY - командная информация на перенос перемещаемой аппаратуры по маршруту, состоящему из двух сегментов, отложенных вдоль осей строительной системы координат пилотируемого корабля.K X , K Y - command information on the transfer of the movable equipment along the route, consisting of two segments, laid along the axes of the building coordinate system of the manned spacecraft.
На фиг. 3 введены обозначения:FIG. 3 entered designations:
А0 - начальное угловое положение оси визирования перемещаемой аппаратуры (угловое положение оси визирования перемещаемой аппаратуры на момент формирования и воспроизведения определяемой командной информации на поворот перемещаемой аппаратуры);And 0 - the initial angular position of the axis of sight of the movable equipment (the angular position of the axis of sight of the movable equipment at the time of formation and playback of the determined command information on the rotation of the movable equipment);
A1 - угловое положение оси визирования перемещаемой аппаратуры на момент начала выполнения поворота перемещаемой аппаратуры;A 1 - the angular position of the axis of sight of the movable equipment at the time of the start of the rotation of the movable equipment;
АT - требуемое угловое положение оси визирования перемещаемой аппаратуры;And T is the required angular position of the axis of sight of the movable equipment;
О0, О1 О2 - направления на ориентир соответственно в момент начального углового положения оси визирования перемещаемой аппаратуры, в момент начала выполнения поворота перемещаемой аппаратуры, в момент окончания поворота перемещаемой аппаратуры;О 0 , О 1 О 2 - directions to the landmark, respectively, at the moment of the initial angular position of the axis of sight of the movable equipment, at the moment of the beginning of the rotation of the movable equipment, at the moment of the end of the rotation of the movable equipment;
К - командная информация на поворот перемещаемой аппаратуры.K - command information on the rotation of the movable equipment.
Опишем действия предлагаемого способа.We describe the actions of the proposed method.
В качестве перемещаемой аппаратуры (ПА) рассматриваем оптический прибор, ось визирования (чувствительности) которого требуется наводить на задаваемые ориентиры (цели) - например, съемочную аппаратуру для выполнения визуально-инструментальных наблюдений задаваемых ориентиров (например, исследуемых наземных объектов) через иллюминатор пилотируемого корабля (ПК).We consider an optical device as relocatable equipment (PA), the axis of sight (sensitivity) of which is required to be aimed at the set reference points (targets) - for example, the shooting equipment for performing visual and instrumental observations of the set reference points (for example, the ground objects under study) through the porthole of the manned spacecraft ( PC).
В предлагаемом способе определяют текущее положение (местоположение и угловое положение) ПА относительно ПК. Данная операция может быть реализована на базе ультразвуковой системы определения положения перемещаемой аппаратуры, в которой для измерения шести координат пространственного положения ПА - трех линейных и трех угловых параметров - используются не менее трех ультразвуковых излучателей, размещенных на ПА, и не менее трех ультразвуковых приемников, размещенных на ПК. Ультразвуковые излучатели размещены в разнесенных точках с известными координатами в связанной с ПА системе координат. Ультразвуковые приемники размещены в разнесенных точках с известными координатами в связанной с ПК системе координат. В начале каждого кадра измерения вырабатывается синхронизирующий импульс запуска, поступающий на блок формирования команд управления излучателями, который последовательно формирует управляющие импульсы с фиксированной временной задержкой τ между ними, которые поступают на ультразвуковые излучатели, которые поочередно вырабатывают импульсные ультразвуковые сигналы. Излученные ультразвуковые сигналы принимаются размещенными на ПК ультразвуковыми приемниками (временная задержка τ определяется максимально возможным расстоянием от размещенных на ПА ультразвуковых излучателей до каждого из размещенных на ПК ультразвуковых приемников), а периодичность выработки синхронизирующих импульсов запуска определяется данной временной задержкой τ и общим количеством ультразвуковых излучателей. Принятые ультразвуковые сигналы отделяются от помех и вычисляются временные задержки между импульсом запуска и принятыми рабочими сигналами (поскольку излученные импульсные ультразвуковые сигналы разнесены по времени, то в каждом из приемников принятые рабочие сигналы также разнесены по времени), по которым рассчитываются расстояния между ультразвуковыми излучателями и ультразвуковыми приемниками, причем текущая скорость распространения ультразвуковых сигналов между излучателями и приемниками определяется с учетом текущей температуры среды распространения сигналов, измеренной датчиком температуры, размещенном на ПА и/или ПК, и по полученным расстояниям рассчитываются параметры пространственного положения ПА относительно ПК (линейные и угловые координаты ПА в связанной с ПК системе координат).In the proposed method, determine the current position (location and angular position) of the PA relative to the PC. This operation can be implemented on the basis of an ultrasonic system for determining the position of movable equipment, in which at least three ultrasonic emitters placed on the PA and at least three ultrasonic receivers placed are used to measure the six coordinates of the spatial position of the PA. on pc. Ultrasonic emitters are located in spaced points with known coordinates in the associated with the PA system of coordinates. Ultrasonic receivers are located at spaced points with known coordinates in a PC-related coordinate system. At the beginning of each measurement frame, a triggering pulse is generated, which arrives at the emitter control generation unit, which sequentially generates control pulses with a fixed time delay τ between them, which arrive at the ultrasonic emitters, which in turn produce pulsed ultrasonic signals. Radiated ultrasonic signals are received by ultrasonic receivers placed on a PC (time delay τ is determined by the maximum possible distance from ultrasonic emitters placed on the PA to each of ultrasonic receivers placed on a PC), and the frequency of generation of triggering pulses is determined by this time delay τ and the total number of ultrasonic emitters. The received ultrasonic signals are separated from interference and the time delays between the start pulse and the received working signals are calculated (since the emitted pulsed ultrasonic signals are separated in time, the received working signals are also separated in time in each of the receivers), which are used to calculate the distances between the ultrasonic emitters and ultrasonic receivers, and the current speed of propagation of ultrasonic signals between the emitters and receivers is determined based on the current pace Parameters of the signal propagation medium measured by a temperature sensor located on the PA and / or PC, and the parameters of the spatial position of the PA relative to the PC (linear and angular coordinates of the PA in the PC-related coordinate system) are calculated from the distances obtained.
Формируют командную информацию задаваемого набора операций по переносу и повороту ПА относительно ПК для достижения расчетных моделируемых положений ПА относительно ПК, начиная с ее начального текущего положения. В качестве данных моделируемых положений ПА рассматриваются положения, в которых будет находиться ПА в процессе выполнения операций из задаваемого набора операций переноса и поворота ПА, начиная с ее начального текущего положения.The command information of the specified set of operations for transfer and rotation of the PA relative to the PC is formed to achieve the calculated simulated positions of the PA relative to the PC, starting from its initial current position. The data in which the user agent will be in the process of performing operations from the specified set of operations for transferring and rotating the user agent, starting from its initial current position, are considered as data of the simulated PA positions.
В качестве операций, входящих в задаваемый набор возможных операций по переносу и повороту ПА относительно ПК, могут рассматриваться, например, операции переноса ПА, описываемые (формулируемые) линейными величинами отклонения центральной точки или центра масс ПА от требуемого местоположения центральной точки или центра масс ПА и направлениями, задаваемыми в связанной с ПК системе координат, вдоль которых отсчитываются данные отклонения; операции поворота ПА, описываемые (формулируемые) угловыми величинами отклонения связанной с ПА системы координат от ее требуемого углового положения, заданного в связанной с ПК системе координат, например, угловыми величинами отклонения оси ориентирования ПА от ее требуемого положения и азимутального угла, определяющего направление отсчета данного отклонения в плоскости, перпендикулярной оси ориентирования ПА, и др.As operations included in a given set of possible operations for transferring and turning user agents relative to PCs, one can consider, for example, user operations, described (formulated) with linear values of deviations of the center point or center of mass of the user agent from the desired position of the center point or center of mass of the user agent and directions specified in the PC-related coordinate system along which deviations are counted; PA operations that are described (formulated) by angular deviations of a coordinate system associated with a PA from its desired angular position specified in a coordinate system associated with a PC, for example, angular deviations of the orientation axis of a PA from its desired position and an azimuth angle determining the reference direction of this deviations in the plane perpendicular to the axis of orientation of the PA, and others.
Данную командную информацию передают на средства воспроизведения командной информации, посредством которых воспроизводят данную командную информацию. Командную информацию воспроизводят посредством технических средств воспроизведения, например, в визуальном или звуковом формализованных форматах, приспособленных для восприятия экипажем ПК. Данные технические средства воспроизведения могут быть размещены непосредственно на перемещаемой аппаратуре, при этом указанная командная информация будет передаваться через средства передачи информации по радиоканалу, установленные на ПК, и средства приема информации по радиоканалу, установленные на ПА.This command information is transmitted to the means of reproducing command information, through which it reproduces this command information. Command information is reproduced through technical means of reproduction, for example, in visual or audio formalized formats adapted for perception by the PC crew. These technical means of reproduction can be placed directly on the floating equipment, while the specified command information will be transmitted through the means of transmitting information over the air, installed on the PC, and the means of receiving information over the air, installed on the user agent.
Оператор воспринимает воспроизведенную командную информацию и в соответствии с ней последовательно перемещает (изменяет местоположение) ПА в ее требуемое местоположение и поворачивает (изменяет угловое положение) ПА в требуемую ориентацию относительно ПК.The operator perceives the reproduced command information and in accordance with it sequentially moves (changes location) the user agent to its desired location and rotates (changes the angular position) the user agent to the desired orientation relative to the PC.
Например, воспроизведение командной информации может быть реализовано отображением на средствах визуального отображения, выводящих изображение, например, на дисплей или очки, командной информации в графическом представлении или аудио воспроизведением на звуковоспроизводящей аппаратуре, выводящей звук, например, на динамики или наушники, командной информации в звуковом представлении. В качестве воспроизводимой командной информации выступают, например, параметры местоположения ПА относительно ПК (например, графически отображается величина линейных отклонений местоположения ПА от ее требуемого местоположения, отсчитываемых вдоль направлений, задаваемых в связанной с ПК системе координат) и параметры положения оси ориентирования (визирования, чувствительности) ПА относительно направления от ПА на ориентир - например, графически отображается величина углового отклонения направления на ориентир от оси ориентирования ПА и величина азимутального угла, определяющего направление отсчета данного отклонения в плоскости, перпендикулярной оси ориентирования ПА.For example, the playback of command information can be realized by displaying on visual display devices that display an image, for example, on a display or glasses, command information in a graphical representation or audio playback on audio equipment that outputs a sound, for example, on speakers or headphones, command information in a sound submission. As reproducible command information, for example, the PA location parameters are relative to the PC (for example, the magnitude of linear deviations of the PA location from its desired location, measured along the directions specified in the PC-related coordinate system) and the position parameters of the orientation axis (sighting, sensitivity ) PA relative to the direction from the PA to the reference point - for example, graphically displays the magnitude of the angular deviation of the direction to the reference point from the orientation axis I PA and the value of the azimuthal angle, which determines the direction of reference of this deviation in the plane perpendicular to the axis of orientation of the PA.
В процессе изменения положения ПА определяют текущее положение ПА относительно ПК, сравнивают расчетные моделируемые и текущие параметры положения (местоположение и угловое положение) ПА относительно ПК и по результатам данного сравнения определяют скорость и точность переноса и поворота ПА. Скорость и точность переноса и поворота ПА определяются для каждой операции из задаваемого набора операций переноса и поворота ПА. Определяемые скорости переноса и поворота ПА определяются как переменные во времени величины, циклограммы изменения которых определяются с учетом времени реакции (задержки реакции) на воспроизводимую командную информацию. Определяемые точности переноса и поворота ПА определяются как точности достижения требуемых положений ПА, определяемые с учетом времени реакции (задержки реакции) на воспроизводимую командную информацию, точности отработки линейных и угловых параметров операций и точности отработки направлений, вдоль которых отсчитываются линейные и угловые параметры операций переноса и поворота ПА.In the process of changing the position of the PA, determine the current position of the PA relative to the PC, compare the calculated simulated and current position parameters (location and angular position) of the PA relative to the PC and determine the speed and accuracy of the transfer and rotation of the PA based on the results of this comparison. The speed and accuracy of the transfer and rotation of the user agent are determined for each operation from the specified set of operations for transfer and rotation of the user agent. The determined rates of transfer and rotation of the user agent are determined as variables in time, the cyclograms of changes of which are determined taking into account the reaction time (response delay) to the reproduced command information. Determined transfer accuracy and rotation of the PA are defined as the accuracy of achieving the required positions of the PA, determined taking into account the reaction time (response delay) on the reproduced command information, the accuracy of working out the linear and angular parameters of operations and the accuracy of working out the directions along which the linear and angular parameters of the transfer and turning PA.
Далее, при реализации штатных операций с перемещаемой аппаратурой выполняют следующие действия.Further, when implementing regular operations with relocatable equipment, the following actions are performed.
Осуществляют выбор ориентира для реализации штатной работы с перемещаемой аппаратурой и определяют текущие и расчетные прогнозируемые на задаваемом интервале времени, предназначенном для реализации штатных операций с ПА, параметры положения ориентира относительно ПК. В качестве ориентира для реализации штатных операций с ПА выбирают, например, некоторый текущий ориентир из перечня возможных ориентиров, заданного каталогом ориентиров. Например, прогнозирование указанных параметров может быть выполнено с использованием навигационных измерений, по которым определяют текущие и расчетные прогнозируемые на рассматриваемом интервале времени параметры положения центра масс ПК и ориентации ПК, по которым определяют текущие и расчетные прогнозируемые положения (координаты) ориентира относительно ПК.Carry out the selection of a reference point for the implementation of full-time work with movable equipment and determine the current and estimated predicted values in the specified time interval, intended for the implementation of regular operations with user agents, the position parameters of the reference point relative to the PC. As a guideline for the implementation of full-time operations with user agents choose, for example, some current reference point from the list of possible landmarks specified by the directory of landmarks. For example, the prediction of these parameters can be performed using navigation measurements, which determine the current and estimated predicted position parameters of the center of mass of the PC and the orientation of the PC, which determine the current and estimated predicted positions (coordinates) of the reference point relative to the PC.
Из множества точек, пригодных для размещения в них перемещаемой аппаратуры, определяют в системе координат ПК точку (например, ближайшую к текущему местоположению перемещаемой аппаратуры), направление из которой на ориентир в течение задаваемого интервала времени отстоит не менее чем на задаваемое расстояние от элементов конструкции ПК, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения:From the set of points suitable for placing movable equipment in them, a point is defined in the PC coordinate system (for example, the closest to the current location of the movable equipment), the direction from which to the reference point is not less than the specified distance from the PC structural elements during the specified time interval , opaque for radiation detected by relocatable equipment:
D≥Dmin,D≥D min ,
где D - расстояние от элементов конструкции ПК, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения, до направления из данной точки на ориентир;where D is the distance from the components of the PC, which are opaque for the radiation detected by the moving equipment, to the direction from this point to the reference point;
Dmin - задаваемое минимальное расстояние от элементов конструкции ПК, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения, до направления из данной точки на ориентир.D min - set the minimum distance from the PC structural elements that are opaque for the radiation detected by the moving equipment to the direction from this point to the reference point.
Например, в качестве непрозрачных для излучения, регистрируемого перемещаемой оптической аппаратурой, рассматриваем оптически непрозрачные элементы конструкции ПК - все элементы конструкции ПК, за исключением иллюминаторов (см. фиг. 1).For example, we consider the optically opaque elements of the PC design as all opaque for radiation detected by the moving optical equipment — all of the PC design elements, with the exception of windows (see Fig. 1).
Сравнивают текущие определяемые координаты местоположения ПА с координатами данной точки и по результатам сравнения проверяют данную точку на ее совпадение с текущим местоположением ПА.Compare the current determined coordinates of the location of the PA with the coordinates of this point and by the results of the comparison check this point for its coincidence with the current location of the PA.
В случае расхождения данной точки и текущего местоположения ПА определяют параметры командной информации на перенос ПА из текущего местоположения в данную точку, при этом указанные параметры командной информации определяют с учетом определенных скорости и точности переноса ПА.In case of discrepancy between this point and the current location of the user agent, the parameters of the command information for transferring the user agent from the current location to the given point are determined, and the specified command information parameters are determined taking into account certain speeds and accuracy of the user agent transfer.
На фиг. 2 приведен пример формирования командной информации на перенос перемещаемой аппаратуры и показано, что командная информация на перенос ПА может быть рассчитана для переноса ПА по разным маршрутам, отличающимся, в том числе, точностью переноса ПА. Например, перенос ПА по кратчайшему маршруту K0 может выполняться оператором с худшей точностью, чем по маршруту, состоящему из двух сегментов KX, KY, отложенных вдоль осей строительной системы координат ПК, в частности потому, что оператор с наибольшей точностью выдерживает направления и расстояния, отсчитываемые вдоль осей строительной системы ПК - осей с хорошо опознаваемой и отслеживаемой привязкой к конструктивным элементам (интерьеру) ПК. Для выполнения переноса ПА выбирается командная информация, наиболее хорошо удовлетворяющая текущим предъявляемым требованиям и критериям на перенос ПА.FIG. 2 shows an example of the formation of command information on the transfer of relocatable equipment and shows that the command information on the transfer of the user agent can be calculated to transfer the user agent along different routes that differ, including the accuracy of the transfer of user agent. For example, the transfer of user agents along the shortest route K 0 can be performed by an operator with worse accuracy than along a route consisting of two segments K X , K Y , laid along the axes of the PC’s coordinate system, in particular, because the operator withstands the directions and distances measured along the axes of the PC construction system — axes with a well identifiable and traceable reference to the structural elements (interior) of the PC. To perform the transfer of the user agent, the command information that best meets the current requirements and criteria for the transfer of the user agent is selected.
Данную командную информацию (например, через средства передачи информации по радиоканалу, установленные на ПК, и средства приема информации по радиоканалу, установленные на ПА) передают на средства воспроизведения командной информации, посредством которых воспроизводят данную командную информацию. Оператор воспринимает воспроизведенную командную информацию и в соответствии с ней изменяет местоположение ПА относительно ПК.This command information (for example, via radio transmission media installed on a PC and radio transmission media installed on a user agent) is transmitted to command information playback media through which it reproduces this command information. The operator perceives the reproduced command information and in accordance with it changes the location of the user agent relative to the PC.
В процессе изменения местоположения ПА определяют текущее местоположение ПА относительно ПК, сравнивают расчетные моделируемые параметры местоположения ПА относительно ПК (соответствующие местоположениям, через которые проходит ПА в процессе выполнения данной операции переноса ПА) и текущие параметры местоположения ПА относительно ПК и по результатам данного сравнения корректируют (уточняют) скорость и точность переноса ПА.In the process of changing the location of the PA, determine the current location of the PA relative to the PC, compare the calculated simulated parameters of the location of the PA against the PC (corresponding to the locations through which the PA passes during this transfer operation) and the current parameters of the location of the PA relative to the PC and adjust the results ( clarify the speed and accuracy of the transfer of PA.
Продолжают сравнивать текущие определяемые координаты местоположения перемещаемой аппаратуры относительно ПК с координатами вышеупомянутой точки.Continue to compare the current determined coordinates of the position of the movable equipment relative to the PC with the coordinates of the above-mentioned point.
Начиная с момента совпадения (с задаваемой точностью) данной точки и текущего местоположения ПА определяют текущие и расчетные прогнозируемые на задаваемом интервале времени параметры углового положения ориентира относительно оси ориентирования ПА и определяют параметры командной информации на поворот ПА относительно ПК из текущего углового положения до достижения требуемого углового положения ПА относительно ПК - положения, при котором ось ориентирования ПА совмещена с направлением на ориентир. При этом выполняют определение текущих и расчетных прогнозируемых на задаваемом интервале времени параметров углового положения ориентира относительно оси ориентирования ПА, а указанные параметры командной информации определяют с учетом определенных скорости и точности поворота ПА.Starting from the moment of coincidence (with specified accuracy) of this point and the current location of the user agent, the current and calculated predicted position parameters for the user’s guideline axis relative to the vehicle orientation axis are determined by the current and calculated time interval and the command information parameters for the user’s vehicle rotation relative to the PC are determined from the current angular position until the required angle position of the PA relative to the PC - the position in which the axis of orientation of the PA is aligned with the direction of the landmark. At the same time, the current and calculated predicted parameters of the angular position of the reference point relative to the axis of orientation of the predicted on the specified time interval are determined, and the specified parameters of the command information are determined taking into account certain speed and accuracy of turning of the PA.
На фиг. 3 приведен пример формирования командной информации на поворот перемещаемой аппаратуры и показано, что командная информация на поворот перемещаемой аппаратуры рассчитывается с учетом времени задержки начала выполнения поворота перемещаемой аппаратуры относительно момента формирования и воспроизведения данной командной информации.FIG. 3 shows an example of the formation of command information on the rotation of the movable equipment and shows that the command information on the rotation of the movable equipment is calculated taking into account the delay time of the beginning of the rotation of the movable equipment relative to the moment of formation and playback of this command information.
Данную командную информацию передают на средства воспроизведения командной информации, посредством которых воспроизводят данную командную информацию. Оператор воспринимает воспроизведенную командную информацию и в соответствии с ней изменяет угловое положение ПА относительно ПК.This command information is transmitted to the means of reproducing command information, through which it reproduces this command information. The operator perceives the reproduced command information and in accordance with it changes the angular position of the user agent relative to the PC.
В процессе изменения углового положения ПА определяют текущее угловое положение ПА относительно ПК, сравнивают расчетные моделируемые параметры углового положения ПА относительно ПК (соответствующие положениям, через которые проходит ПА в процессе выполнения данной операции поворота ПА) и текущие параметры углового положения ПА относительно ПК и по результатам данного сравнения корректируют (уточняют) скорость и точность поворота ПА.In the process of changing the angular position of the PA, determine the current angular position of the PA relative to the PC, compare the calculated simulated parameters of the angular position of the PA relative to the PC (corresponding to the positions through which the PA passes during the execution of this PA rotation operation) and the current parameters of the angular position of the PA relative to the PC and the results This comparison corrects (clarifies) the speed and accuracy of the rotation of the PA.
Определяют текущее и прогнозируемое положения ориентира относительно оси ориентирования перемещаемой аппаратуры, сравнивают параметры требуемого положения ориентира относительно оси ориентирования ПА с параметрами текущего и расчетного прогнозируемого положения ориентира относительно оси ориентирования ПА и по результатам данного сравнения определяют моменты достижения требуемого положения ориентира относительно оси ориентирования перемещаемой аппаратуры.The current and predicted position of the reference point relative to the axis of orientation of the movable equipment is determined, the parameters of the required position of the reference point relative to the axis of orientation of the vehicle are compared with the parameters of the current and estimated predicted position of the reference point relative to the axis of orientation of the vehicle, and the results of this comparison determine the moments of achievement of the required position of the reference point relative to the axis of orientation of the movable equipment.
К моменту совпадения (с задаваемой точностью) параметров требуемого и текущего положений ориентира относительно оси ориентирования ПА формируют командную информацию на управление перемещаемой аппаратурой. При этом указанная точность совпадения определяется требуемыми на момент применения ПА характеристиками положения ориентира относительно оси ориентирования ПА.By the time of coincidence (with the specified accuracy) of the parameters of the required and current position of the reference point relative to the axis of orientation of the user agent, the command information on the control of the moving equipment is formed. In this case, the specified accuracy of coincidence is determined by the characteristics of the position of the landmark relative to the axis of orientation of the PA, which are required at the time of PA application.
Данную командную информацию через средства передачи информации по радиоканалу, установленные на ПК, и средства приема информации по радиоканалу, установленные на ПА, передают на перемещаемую аппаратуру. В соответствии с поступившей командной информацией осуществляется своевременная реализация необходимого управления перемещаемой аппаратурой - например, автоматическая реализация циклов включений и выключений перемещаемой аппаратуры для выполнения съемки или иной регистрации данных.This command information through the means of transmitting information over the air, installed on the PC, and means of receiving information over the air, installed on the PA, is transmitted to the movable equipment. In accordance with the received command information, the timely implementation of the necessary control of the relocated equipment is carried out — for example, the automatic realization of cycles of switching on and off of the relocatable equipment to perform a survey or other data recording.
Далее повторяют описанные действия, начиная с выбора следующего ориентира для реализации штатных операций с ПА и определения текущих и расчетных прогнозируемых на задаваемом интервале времени параметров положения ориентира относительно ПК.Further, the described actions are repeated, starting with the selection of the next benchmark for the implementation of regular operations with the user agent and the determination of the current and estimated predicted position parameters relative to the PC in the specified time interval.
Опишем технический эффект предлагаемого изобретения.We describe the technical effect of the present invention.
Предложенное техническое решение обеспечивает учет скорости и точности ориентирования, включая перенос и поворот перемещаемой аппаратуры при одновременном обеспечении гарантированного управления функционированием аппаратуры, свободно перемещаемой относительно пилотируемого корабля и ориентируемой по задаваемым ориентирам.The proposed technical solution provides an account of the speed and accuracy of orientation, including the transfer and rotation of movable equipment while ensuring guaranteed control over the operation of equipment that is freely movable relative to the manned spacecraft and oriented along specified landmarks.
В том числе, предлагаемое техническое решение обеспечивает исключение/недопущение возможности ошибочного/несвоевременного функционального задействования аппаратуры, что в свою очередь исключает возможность потери уникальных данных и/или регистрации аппаратурой данных, которые являются неликвидными. Также предлагаемое техническое решение позволяет устранить негативное влияние такого фактора как возможная технологическая несогласованность в функциональной работе перемещаемой аппаратуры и используемых бортовых систем корабля.In particular, the proposed technical solution provides the exclusion / prevention of the possibility of erroneous / untimely functional activation of the equipment, which in turn eliminates the possibility of losing unique data and / or recording equipment that is illiquid. Also, the proposed technical solution allows to eliminate the negative impact of such a factor as possible technological inconsistency in the functional operation of the movable equipment and the onboard systems used by the ship.
Особенно важность указанного положительного эффекта проявляется при применении предлагаемого технического решения на КА в полете, когда, с одной стороны, отсутствует или существенно ограничена (как технически, так и организационно) оперативная возможность проверки качества зарегистрированных аппаратурой данных, а с другой стороны, регистрируемые данные обладают уникальностью и их потеря или несвоевременная регистрация могут нести невосполнимый ущерб (как научный, так и экономический).Especially the importance of this positive effect is manifested when applying the proposed technical solution on the spacecraft in flight, when, on the one hand, there is no or significantly limited (both technically and organizationally) operational ability to check the quality of the data recorded by the equipment, and on the other hand, the recorded data uniqueness and their loss or late registration may suffer irreparable damage (both scientific and economic).
Промышленное исполнение существенных признаков, характеризующих изобретение, не является сложным и может быть выполнено по известным технологиям.Industrial execution of the essential features that characterize the invention is not complicated and can be carried out by known technologies.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018130887A RU2695041C1 (en) | 2018-08-27 | 2018-08-27 | Method of orienting movable equipment on board manned spacecraft |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018130887A RU2695041C1 (en) | 2018-08-27 | 2018-08-27 | Method of orienting movable equipment on board manned spacecraft |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2695041C1 true RU2695041C1 (en) | 2019-07-18 |
Family
ID=67309184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018130887A RU2695041C1 (en) | 2018-08-27 | 2018-08-27 | Method of orienting movable equipment on board manned spacecraft |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2695041C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2242019C2 (en) * | 2002-06-26 | 2004-12-10 | Анцыгин Александр Витальевич | Method for determination of co-ordinates of distant object on terrain and device for its realization |
| RU2247921C2 (en) * | 2002-06-26 | 2005-03-10 | Анцыгин Александр Витальевич | Method for finding one's bearings on the ground and device for its realization |
| RU2463542C1 (en) * | 2011-05-19 | 2012-10-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения" | Method for direct homing of armaments at target (versions) and device to align armaments launcher |
| RU2531781C2 (en) * | 2012-08-16 | 2014-10-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Orientation method of instrument moved in piloted aircraft, and system for its implementation |
-
2018
- 2018-08-27 RU RU2018130887A patent/RU2695041C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2242019C2 (en) * | 2002-06-26 | 2004-12-10 | Анцыгин Александр Витальевич | Method for determination of co-ordinates of distant object on terrain and device for its realization |
| RU2247921C2 (en) * | 2002-06-26 | 2005-03-10 | Анцыгин Александр Витальевич | Method for finding one's bearings on the ground and device for its realization |
| RU2463542C1 (en) * | 2011-05-19 | 2012-10-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения" | Method for direct homing of armaments at target (versions) and device to align armaments launcher |
| RU2531781C2 (en) * | 2012-08-16 | 2014-10-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Orientation method of instrument moved in piloted aircraft, and system for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2531781C2 (en) | Orientation method of instrument moved in piloted aircraft, and system for its implementation | |
| US9958268B2 (en) | Three-dimensional measuring method and surveying system | |
| KR101553998B1 (en) | System and method for controlling an unmanned air vehicle | |
| JPH0124275B2 (en) | ||
| KR960014641B1 (en) | Alignment process for gun fire control device and gun fire control device for implementation of the process | |
| CN103477185A (en) | Measuring system for determining 3D coordinates of an object surface | |
| RU2695739C1 (en) | Method of orienting manned spacecraft equipment on board | |
| KR100928754B1 (en) | Method and apparatus for determining aiming error of weapon system and use of this apparatus | |
| US3724783A (en) | Discriminatory missile guidance system | |
| US4253249A (en) | Weapon training systems | |
| CN105954721A (en) | Indoor positioning method, apparatus, device and system | |
| RU2695041C1 (en) | Method of orienting movable equipment on board manned spacecraft | |
| RU2005130878A (en) | METHOD FOR FORMING STABILIZATION AND SELF-GUIDING SIGNS FOR THE MOBILE CARRIER AND ON-BOARD SELF-GUIDING SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU2695046C1 (en) | Method of orienting equipment on board manned spacecraft | |
| RU2693634C1 (en) | Method of orienting movable equipment on board manned spacecraft | |
| KR100917932B1 (en) | Method and device for judging the aiming error of a weapon system and use of the device | |
| RU2717603C1 (en) | Control device of portable observation equipment arranged on spacecraft | |
| RU2695254C1 (en) | Navigation system for moved equipment on board of manned spacecraft | |
| RU2695960C1 (en) | Navigation system for movable on-board manned spacecraft equipment | |
| RU2692284C1 (en) | Navigation system for equipment moved onboard manned vehicle | |
| RU2780900C1 (en) | Method for controlling surveillance equipment moved on board a manned spacecraft | |
| US11662432B2 (en) | System and method for positioning of a laser projection system | |
| US3522667A (en) | Firing training simulators for remotely - controlled guided missiles | |
| RU2524045C2 (en) | Method for determination of geographic position of observed area of observation equipment being moved relative to spacecraft, system for its implementation and device for arranging emitters on observation equipment | |
| RU2478898C1 (en) | Method of target identification and device to this end |