RU2723892C1 - Способ исключения аномальных результатов измерений скорости в автономной системе навигации наземного транспортного средства - Google Patents
Способ исключения аномальных результатов измерений скорости в автономной системе навигации наземного транспортного средства Download PDFInfo
- Publication number
- RU2723892C1 RU2723892C1 RU2019113253A RU2019113253A RU2723892C1 RU 2723892 C1 RU2723892 C1 RU 2723892C1 RU 2019113253 A RU2019113253 A RU 2019113253A RU 2019113253 A RU2019113253 A RU 2019113253A RU 2723892 C1 RU2723892 C1 RU 2723892C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- speed
- measurements
- ground vehicle
- misses
- results
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C22/00—Measuring distance traversed on the ground by vehicles, persons, animals or other moving solid bodies, e.g. using odometers, using pedometers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
Способ исключения аномальных результатов измерений скорости в автономной системе навигации наземного транспортного средства относится к области наземной навигации и может быть использован в автономных системах наземной навигации, в которых требуется определение с высокой точностью скорости движения и пройденного расстояния между начальной и следующей точками маршрута. Предлагается способ исключения аномальных результатов измерений скорости в автономной системе навигации наземного транспортного средства, заключающийся в том, что осуществляют непрерывное измерение скорости движения объекта механическим датчиком скорости и периодические измерения с высокой точностью оптоэлектронным датчиком скорости, загружают в память бортовой ЭВМ таблицу с коэффициентами, согласно изобретению производят проверку полученных значений измеренных скоростей на наличие «промахов», исключают из измерительной выборки аномальные результаты, производят вычисление средней скорости наземного транспортного средства, используемое для калибровки механического датчика скорости, анализируют упомянутые «промахи» для выявления дефектов в работе датчиков скорости, загружают в память бортовой ЭВМ программное обеспечение для организации диагностирования работоспособности измерительных узлов датчиков скорости и проводят диагностирование измерительных узлов датчиков скорости. Технический результат – повышение точности определения скорости движения наземного транспортного средства и достоверности результатов измерений скорости движения и пройденного расстояния наземным транспортным средством.
Description
Изобретение относится к области наземной навигации и может быть использовано в автономных системах наземной навигации, в которых требуется определение с высокой точностью скорости движения и пройденного расстояния наземным транспортным средством (НТС). Для этого используется несколько измерителей параметров навигации, работающих параллельно.
Комплексные навигационные систем (КНС) вследствие имеющейся в них избыточной информации, наличия соответствующих корректирующих цепей и автоматической обработки навигационной информации позволяют получить более точные результаты измерений параметров навигации, чем любой отдельный измеритель.
В качестве дополнительных измерителей могут использоваться измерители, основанные на различных физических принципах определения параметров движения НТС.
Известно множество реализаций КНС на наземных транспортных средствах, в которых для определения скорости и пройденного пути используются измерители, основанные на различных физических принципах: механический датчик пути/скорости (МДП/МДС), доплеровский датчик скорости (ДДС), измерители линейных ускорений (акселерометры), корреляционно-экстремальные измерители скорости и др. [1, 2].
Необходимо отметить, что в большинстве случаев конструктивно существующие в настоящее время МДП и МДС весьма близки, разница между ними состоит лишь в принятом алгоритме обработки и выходных сигналов. Так количество импульсов на выходе МДП пропорционально пройденному НТС расстоянию, а количество импульсов на выходе МДП в единицу - пропорционально скорости НТС.
Известен также оптоэлектронный датчик скорости (ОЭДС). Принцип его работы основан на измерении времени задержки τ появления электрических сигналов (импульсов) на выходах первого и второго каналов ОЭДС, на входы которых (оптоэлектронные матрицы) поступают отраженные от дорожного покрытия, освещаемого микропрожекторами ОЭДС, световые потоки Ф(τ) и Ф(t+τ).
Оптоэлектронные матрицы установлены на НТС и разнесены на его шасси на строго определенное расстояние 
друг относительно друга в продольном направлении по ходу движения НТС. Тогда скорость V движения НТС может быть определена в соответствии с формулой:
Основное отличие принципа действия ОЭДС от других близких по принципам измерения скорости датчиков, например, от корреляционно-экстремальных измерителей скорости (ИС) заключается в том, что оценивается не вся совокупность сигналов на выходах обоих каналов ОЭДС, а лишь отдельные, характерные импульсы, имеющие достаточно большие амплитуды отраженных сигналов.
Наиболее близкой по технической сущности является навигационная система (НС) для определения скорости, в которой используется основной измеритель, работающий непрерывно во время движения НТС, и дополнительный работающий периодически. В качестве основного используется МДС, который является достаточно надежным и простым измерителем при относительно невысокой точности измерений. Он, кроме этого вырабатывает прогнозируемые значения отрезков интервалов времени, в течение которых должны производиться необходимые измерения скорости движения вторым более точным измерителем. В качестве дополнительного измерителя используется оптоэлектронный измеритель, позволяющий производить подкалибровку МДС (RU №243184, 2011).
На основании определения времени задержки между импульсами, отраженными от одной и той же неоднородности дорожного покрытия и принимаемыми первым и вторым каналов ОЭДС, определяется скорость движения НТС [3].
В указанной НС выполняются следующие действия.
1. МДС осуществляет непрерывное измерение скорости движения НТС с относительно невысокой точностью и вырабатывает прогнозируемые значения отрезков интервалов времени, в которых должны производиться необходимые измерения скорости движения вторым более точным измерителем.
2. ОЭДС периодически в прогнозируемые отрезки времени выполняет с более высокой точностью измерения скорости движения НТС.
3. На основании точных измерений ОЭДС в ЭВМ вырабатываются поправочные коэффициенты.
4. Поправочные коэффициенты хранятся в памяти ЭВМ и используются для последующей подкалибровки результатов измерений МДС.
Основным недостатком рассмотренного способа определения скорости наземного транспортного средства является нестабильность измерений, полученных от ОЭДС, зависящих от неблагоприятных условий эксплуатации, как наличие на дорожном покрытии воды, льда, свежего снега и пр. При освещении минипрожекторами ОЭДС дорожного покрытия отраженные сигналы от его неоднородностей могут быть либо слабым, либо вовсе отсутствовать. В этом случае результаты измерений точного ИС блокируются, чтобы исключить ошибочную коррекцию МДС.
Во время движения НТС измерения параметров навигации, производимые точным оптоэлектронным измерителем, могут искажаться либо вовсе отсутствовать при воздействии внешних неблагоприятных дорожных условий. Освещаемые минипрожекторами ОЭДС неоднородности дорожного покрытия во время движения НТС отражают падающий на них свет неодинаково. Чувствительные элементы ОЭДС воспринимают отдельные характерные отраженные от дорожного покрытия импульсы, выделяемые в прогнозируемые интервалы времени.
В случае неработоспособности состояния ОЭДС или неблагоприятных для него дорожных условиях (вода, солнечные блики и др.) измерение им не производится, он выключается на некоторый период движения НТС. Через определенное время ОЭДС вновь включается для проведения очередных измерений.
Поэтому при благоприятных для ОЭДС условиях измерений необходимо точно определять среднее значение скорости Vcp, по которому осуществляется коррекция МДС.
Целью настоящего изобретения является уменьшение вероятности проведения ошибочной коррекции МДС и повышение точности определения скорости движения и достоверности результатов измерений скорости движения и пройденного расстояния НТС, а также осуществление регистрации аномальных измерений («промахов») для выявления дефектов в работе МДС или ОЭДС и удовлетворительного состояния дорожного покрытия. Вводится дополнительная обработка результатов измерений, по итогам которой производится коррекция МДС от ОЭДС, исключение и регистрация «грубых» промахов.
Технический результат достигается исключением аномальных результатов измерений скорости в автономной системе навигации наземного транспортного средства, заключающийся в том, что на основе анализа результатов в серии из n измерений, получаемых с помощью ОЭДС, производят проверку полученных значений навигационных параметров на наличие «промахов», которые должны исключаться из серии измерений при определении средней скорости Vcp, в память бортовой ЭВМ загружают таблицу с коэффициентами, которые используются при определении «промахов» и программное обеспечение для организации диагностирования работоспособности измерительных узлов датчиков скорости, после исключения из серии из n измерений «промахов» производят новое вычисление средней скорости Vcp из оставшихся n-1 измерений, которое используется для подкалибровки МДС, производят регистрацию грубых «промахов» для выявления дефектов в работе МДС или ОЭДС, производят оценку работоспособности ОЭДС и удовлетворительного состояния дорожного покрытия, причем в противном случае ОЭДС выключается на некоторый период движения НТС, отличающийся тем, что результаты измерений дополнительно регистрируют, проводят их селекцию, исключают из измерительной выборки аномальные результаты, уменьшают вероятность ошибочной коррекции механического датчика скорости, организуют диагностирование рабочих узлов измерителей скорости наземного транспортного средства.
Дополнительная обработка информации включает ее контроль с целью выявления и исключения промахов в ОЭДС включает контроль результатов n измерений в сериях N измерений на отсутствие в них результата, резко выделяющегося от остальных значений, который снижает точность среднего измеренного значения скорости ОЭДС и тем самым снижает точность текущей навигационной информации, полученной при движении наземных агрегатов от датчиков скорости и/или ускорений.
После получения серии из n измерений с помощью ОЭДС проводится их проверка не является ли результат, резко отличающегося от остальных в данной серии при его наличии «промахом». Такой результат, обычно называемый «промахом» необходимо проверить действительно ли он резко отличающийся от других результат, является «промахом». Для этого проводится проверка, при которой применяется специальный критерий, не связанный с величиной σ (средним квадратическим отклонением), т.к. при ее использовании с малым числом n измерений связано с большой погрешностью [5]. Такой критерий получается, если рассматривать распределение следующей случайной величины:
Распределение данной случайно величины имеет вид:
где Г-гамма распределение случайной величины (1).
Изобретение работает следующим образом, в памяти бортовой ЭВМ хранятся специальные таблицы, в которых приведены значения коэффициентов используемых при оценке отклонений измеряемых величин от допустимых значений, с помощью которых возможно определение и исключение из серии измерений «промахов». В таблицах приведены значения Vmax - максимально возможные значения V(n), возникающие вследствие статистического разброса, соответствующие заданной надежности α.
Если резко выделяющееся значение измерения v(n), полученное в серии из n измерений, соответствует соотношению V(n)>Vmax при заданном значении надежности α, то это означает, данное значение V(n) можно рассматривать как аномальный результат. Это измерение следует исключить из серии из n измерений и определить новые значения ускорения и погрешности скорости ΔV для серии из оставшихся n-1 измерений.
Также в памяти бортовой ЭВМ хранится специализированное программное обеспечение, которое позволяет производить сбор и хранение информации об аномальных («грубых») результатах измерений, проводить селекцию и регистрацию «грубых» результатов измерений, на основе которых проводится диагностирование, в том числе, возникающих дефектов в рабочих узлах МДС или ОЭДС [6].
Исключение «промахов» в серии из n измерений позволяет повысить точность определения среднеарифметического значения скорости Vcp, относительного которого производится подкалибровка МДС, а также организовать диагностирование работоспособности датчиков скорости, обеспечивающих заданные характеристики по точности определения текущей навигационной информации и надежности функционирования основных элементов и узлов.
Таким образом, в предлагаемом новом способе помимо перечисленных в ближайшем аналоге, используются следующие дополнительные действия.
1. На основе анализа результатов в серии из n измерений, получаемых с помощью ОЭДС, производится проверка полученных значений навигационных параметров на наличие «промахов», которые должны исключаться из серии измерений при определении средней скорости Vcp.
2. В память бортовой ЭВМ загружается специальная таблица с коэффициентами, которые используются при определении «промахов» и специализированное программное обеспечение для организации диагностирования работоспособности измерительных узлов датчиков скорости.
3. После исключения из серии из n измерений «промахов» производится новое вычисление средней скорости Vcp из оставшихся n-1 измерений, которое используется для подкалибровки МДС.
4. Производится регистрация грубых «промахов» для выявления дефектов в работе МДС или ОЭДС.
5. Производится оценка работоспособности ОЭДС и удовлетворительного состояния дорожного покрытия. В противном случае ОЭДС выключается на некоторый период движения НТС.
Сравнительный анализ существенных признаков существующих способов определения параметров навигации наземных транспортных средств и настоящего способа показывает, что предложенный способ, основанный на использовании дополнительных операций, связанных с контролем и обработкой результатов измерений, получаемых от ОЭДС, и выявлением дефектов при функционировании измерительных элементов, отличается тем, что за счет указанной обработки полученной информации уменьшается вероятность неточной подкалибровки МДС, обеспечивается более точное определение текущих навигационных параметров движения НТС, организуется диагностирование работоспособности измерительных узлов датчиков скорости.
Таким образом, предложенный способ имеет новизну. Авторам не известна совокупность существенных признаков, применяемых для решения данной технической задачи, что соответствует критерию «изобретательский уровень».
Литература.
1. Солодов В.И. Системы наземной навигации. М.: ВА РВСН имени Петра Великого, 1998. - 128 с.
2. Белоглазов И.Н., Тарасенко В.П. Корреляционно-экстремальные системы. М: Сов. Радио, 1974. - 392 с.
3. Кутузов С.В., Макаров В.А., Кулешов В.В. Патент 2431847 С1 РФ, МПК G01P 3/50 (2001.01) «Способ определения скорости движения наземного транспортного средства». 2010101941/20. Заяв. 22.01.10. Опубл. 20.10.11. Бюл. №29.
4. Епифанов В.В., Мужичек С.М. Патент 2300080 С1 РФ, МПК G01C 22/00 (2006.01) «Способ измерения расстояния, пройденного автомобилем и устройство для его осуществления». 2005139221/28, 15.12.2005.
5. Кулешов В.В. Сборка, регулировка и обработка результатов испытаний гироскопических приборов. М: ВА РВСН имени Петра Великого, 2009. - 168 с.
6. Клюев В.В., Пархоменко П.П. Надежность и эффективность в технике. Техническая диагностика. Т.9. М.: Машиностроение, 1987. - 351 с.
Claims (1)
- Способ исключения аномальных результатов измерений скорости в автономной системе навигации наземного транспортного средства, заключающийся в том, что осуществляют непрерывное измерение скорости движения объекта механическим датчиком скорости и периодические измерения с высокой точностью оптоэлектронным датчиком скорости, загружают в память бортовой ЭВМ таблицу с коэффициентами, отличающийся тем, что производят проверку полученных значений измеренных скоростей на наличие «промахов», исключают из измерительной выборки аномальные результаты, производят вычисление средней скорости наземного транспортного средства, используемое для калибровки механического датчика скорости, анализируют упомянутые «промахи» для выявления дефектов в работе датчиков скорости, загружают в память бортовой ЭВМ программное обеспечение для организации диагностирования работоспособности измерительных узлов датчиков скорости и проводят диагностирование измерительных узлов датчиков скорости.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019113253A RU2723892C1 (ru) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | Способ исключения аномальных результатов измерений скорости в автономной системе навигации наземного транспортного средства |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019113253A RU2723892C1 (ru) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | Способ исключения аномальных результатов измерений скорости в автономной системе навигации наземного транспортного средства |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2723892C1 true RU2723892C1 (ru) | 2020-06-18 |
Family
ID=71095904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019113253A RU2723892C1 (ru) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | Способ исключения аномальных результатов измерений скорости в автономной системе навигации наземного транспортного средства |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2723892C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2787685C1 (ru) * | 2022-04-13 | 2023-01-11 | Акционерное общество "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (АО "НПЦАП") | Способ измерения скорости движения наземного транспортного средства |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2092857C1 (ru) * | 1983-01-03 | 1997-10-10 | Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" | Устройство для измерения скорости наземного подвижного объекта |
| US7995192B2 (en) * | 2008-01-28 | 2011-08-09 | Sick Ag | Safety system for contactless measurement of paths and/or speeds |
| RU2431847C1 (ru) * | 2010-01-22 | 2011-10-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Способ определения скорости движения наземного транспортного средства |
| RU2552757C1 (ru) * | 2014-01-30 | 2015-06-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации | Способ определения скорости движения наземного транспортного средства |
| RU2624335C1 (ru) * | 2016-02-17 | 2017-07-03 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Способ автономного определения скорости движения наземного транспортного средства |
-
2019
- 2019-04-29 RU RU2019113253A patent/RU2723892C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2092857C1 (ru) * | 1983-01-03 | 1997-10-10 | Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" | Устройство для измерения скорости наземного подвижного объекта |
| US7995192B2 (en) * | 2008-01-28 | 2011-08-09 | Sick Ag | Safety system for contactless measurement of paths and/or speeds |
| RU2431847C1 (ru) * | 2010-01-22 | 2011-10-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Способ определения скорости движения наземного транспортного средства |
| RU2552757C1 (ru) * | 2014-01-30 | 2015-06-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации | Способ определения скорости движения наземного транспортного средства |
| RU2624335C1 (ru) * | 2016-02-17 | 2017-07-03 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Способ автономного определения скорости движения наземного транспортного средства |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2787685C1 (ru) * | 2022-04-13 | 2023-01-11 | Акционерное общество "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (АО "НПЦАП") | Способ измерения скорости движения наземного транспортного средства |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20200393491A1 (en) | Systems and Methods for 3-Axis Accelerometer Calibration with Vertical Sample Buffers | |
| US11480587B2 (en) | Systems and methods for low latency 3-axis accelerometer calibration | |
| US6308134B1 (en) | Vehicle navigation system and method using multiple axes accelerometer | |
| US9217757B2 (en) | Systems and methods for 3-axis accelerometer calibration | |
| CN109001488B (zh) | 一种车辆位置监控的静止运动的检测方法及检测系统 | |
| CN101644756B (zh) | 直线型gps动态定位精度检定仪及其检定方法 | |
| CN102662083A (zh) | 一种基于gps速度信息的加速度计标定方法 | |
| CN109471143B (zh) | 自适应容错的列车组合定位方法 | |
| JP2015506474A5 (ru) | ||
| CN108364372B (zh) | 一种车辆行驶状态检测方法及装置 | |
| Binjammaz et al. | GPS integrity monitoring for an intelligent transport system | |
| CN104005324B (zh) | 一种路面构造信息的检测系统 | |
| CN109606430B (zh) | 轨道车自动定位方法、自动定位系统及自动驾驶装置 | |
| CN111998828A (zh) | 一种基于便携式gps的道路坡度估算方法 | |
| CN105387841B (zh) | 高度检测装置、负荷驱动装置和高度检测方法 | |
| CN107340407A (zh) | 列控系统测速定位方案验证方法 | |
| ITTO960382A1 (it) | Sistema di navigazione per un autoveicolo, con calibrazione automatica dei sensori di bordo. | |
| RU2723892C1 (ru) | Способ исключения аномальных результатов измерений скорости в автономной системе навигации наземного транспортного средства | |
| RU2624335C1 (ru) | Способ автономного определения скорости движения наземного транспортного средства | |
| US20220365193A1 (en) | Method for estimating correction angles in a radar sensor for motor vehicles | |
| CN111141258A (zh) | 道路坡度测量方法及计算机可读存储介质 | |
| US20210247517A1 (en) | De-jitter of point cloud data for target recognition | |
| RU2549607C1 (ru) | Устройство для определения расстояния, пройденного наземным транспортным средством | |
| CN115258855A (zh) | 校准位置参数的方法及装置 | |
| RU2768547C1 (ru) | Устройство для автономного определения расстояния, пройденного наземным транспортным средством |