RU2757760C1 - Устройство для определения местоположения и угловой ориентации летательного аппарата - Google Patents
Устройство для определения местоположения и угловой ориентации летательного аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757760C1 RU2757760C1 RU2020130182A RU2020130182A RU2757760C1 RU 2757760 C1 RU2757760 C1 RU 2757760C1 RU 2020130182 A RU2020130182 A RU 2020130182A RU 2020130182 A RU2020130182 A RU 2020130182A RU 2757760 C1 RU2757760 C1 RU 2757760C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- adder
- input
- aircraft
- buses
- outputs
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/13—Receivers
- G01S19/22—Multipath-related issues
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
- G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/42—Determining position
- G01S19/421—Determining position by combining or switching between position solutions or signals derived from different satellite radio beacon positioning systems; by combining or switching between position solutions or signals derived from different modes of operation in a single system
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Navigation (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиолокационным и радионавигационным системам определения текущего местонахождения и угловых координат подвижных объектов. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции устройства. Устройство для определения местоположения и угловой ориентации летательного аппарата, включающее расположенные на раме летательного аппарата четыре приемника и цифровой сумматор, введены расположенные на раме летательного аппарата первый, второй, третий делители и аккумуляторная батарейка, цифровой сумматор снабжен двенадцатыми входными шинами, тремя выходными шинами и шиной по питанию, первый выход сумматора подключен к входу первого делителя, второй выход сумматора подключен к входу второго делителя, третий выход сумматора подключен к входу третьего делителя, аккумуляторная батарейка соединена с шиной по питанию сумматора, шинами по питанию приемников и входами по питанию делителей, выходы которых являются выходами устройства. 1 ил.
Description
Изобретение относится к радиолокационным и радионавигационным системам определения текущего местонахождения и угловых координат подвижных объектов.
Известно устройство, реализующее способ определения местоположения и углов ориентации летательного аппарата относительно взлетно-посадочной полосы, и устройство для его осуществления (RU 2347240 С2, 10.27.2008), содержащее совокупность лазерных маяков, включающую три лазера, модуль приемника излучений лазеров, содержащий объектив и фотоматрицу, вычислитель, включающий модуль обработки оцифрованного изображения лазерных маяков и модуль вычисления координат. Принцип работы этого технического решения заключается в том, что сигналы трех лазерных маяков, установленных на аэродроме вблизи взлетно-посадочной полосы на полосах безопасности в точках с известными координатами, регистрирует приемник излучения, установленный на летательном аппарате, при этом определяют местоположение относительно взлетно-посадочной полосы и углы ориентации летательного аппарата.
Недостатком этого известного способа можно считать нестабильность чувствительности фотоматрицы из-за изменения отношения сигнал - шума при наличии сильных осадков в виде дождя и снега.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятый автором за прототип устройство системы контроля координат центра массы и угловой скорости ориентации подвижного объекта (RU 131132 U1, 10.04.2013). Данное устройство включает в себя установленные по периметру летательного аппарата приемники 12 спутниковых каналов ГЛОНАСС/GPS, цифровой сумматор и бортовую цифровую вычислительную машину, при этом приемники сообщены с сумматором и бортовой цифровой вычислительной машиной интерфейсной оптико-волоконной шиной и установлены по периферии на шпангоутах с помощью кронштейна. В данном техническом решении благодаря использованию 12 спутниковых каналов и многоканального цифрового сумматора с перекрестными связями приемников и обработке информационных сигналов в бортовой вычислительной системе, показано улучшение точностных характеристик определения местоположения и угловой ориентации подвижного объекта с минимизацией средней квадратической ошибки.
Недостатком этого устройство является конструктивная сложность, связанную с наличием двенадцати приемников и громоздкой бортовой вычислительной системы.
Техническим результатом заявляемого технического решения является упрощение конструкции устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройство для определения местоположения и угловой ориентации летательного аппарата, включающее расположенные на раме летательного аппарата первый, второй, третий, четвертый приемники и цифровой сумматор, введены расположенные на раме летательного аппарата первый, второй, третий делители и аккумуляторная батарейка, цифровой сумматор снабжен двенадцатыми входными шинами, тремя выходными шинами и шиной по питанию, причем выходы первого приемника соединены с первыми входными тремя шинами сумматора, выходы второго приемника соединены со вторыми входными тремя шинами сумматора, выходы третьего приемника соединены с третьими входными тремя шинами сумматора, выходы четвертого приемника соединены с четвертыми входными тремя шинами, первый выход сумматора подключен к входу первого делителя, второй выход сумматора подключен к входу второго делителя, третий выход сумматора подключен к входу третьего делителя, аккумуляторная батарейка соединена с шиной по питанию сумматора, шинами по питанию приемников и входами по питанию делителей, выходы которых являются выходами устройства.
Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, проведение процедуры деления выходных сигналов цифрового сумматора дает возможность определить координаты летательного аппарата.
Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существующих признаков, позволяет решить задачу определения местоположения и угловой ориентации летательного аппарата на основе проведения процедуры деления выходных сигналов цифрового сумматора с желаемым техническим результатом, т.е. упрощением конструкции устройства.
На чертеже представлена функциональная схема устройства.
Устройство содержит первый приемник 1, второй приемник 2,третий приемник 3, четвертый приемник 4, цифровой сумматор 5, первый делитель 6, второй делитель 7, третий делитель 8 и аккумуляторную батарейку 9. На чертеже цифрой 10 обозначен летательный аппарат.
Устройство работает следующим образом. В предлагаемом устройстве, определение местоположения и угловой ориентации летательного аппарата сводится к тому, что первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 приемники, в качестве которых могут быть применены ГЛОНАСС/GPS приемники, улавливают сигналы с ближайших спутников из Глобальных навигационных группировок (ГЛОНАСС и GPS), летающих на высоте порядка 20000 км. Как известно, приемники типа ГЛОНАСС и GHS получает информацию от спутников, обрабатывает ее и могут определить свое местоположение по трем координатам - долготе λ, широте ϕ и высоте h над уровнем моря. В рассматриваемом случае вышеприведенные приемники устанавливаются по периметру летательного аппарата 10. Следовательно, по выходным сигналам указанных выше четырех приемников можно определить местоположение и угловые ориентации летательного аппарата. При этом, Как правило, результаты представляются в цифровом виде. Информации о трех параметрах по каждому приемнику далее передаются на соответствующие четыре (первые, вторые, третье и четвертые) входы цифрового сумматора 5. Здесь информационные сигналы селекцируются по контролируемым параметрам (долготе, широте и высоте), складываются, и на соответствующих трех выходах сумматора получаем преобразованные сигналы, зависящие от долготы, широты и высоты летательного аппарата. После этого с выходов сумматора сигналы, связанные с долготой, широтой и высотой соответственно поступают на входы первого делителя 6, второго делителя 7 и третьего делителя 8. Так как мы проводим серию измерений контролируемых параметров, то возможно наличие случайных ошибок в процессе контроля координат λ, ϕ и h из-за случайных изменений этих параметров. В силу этого для уменьшения ошибок в местоположении и угловых ориентациях в предложенном техническом решении, проводится четырехкратное измерение каждого контролируемого параметра, т.е. используются четыре приемника.
Другими словами в рассматриваемом случае имеем дело со многими множественными (четырьмя) измеренными величинами каждого параметра, т.е. ряд наблюдений одних и те же физических величин. В таких случаях, как известно, ставится вопрос, что принять за измеренное значение и как оценить суммарную погрешность результата.
Согласно теории измерительной техники в качестве результата измерений обычно принимают среднее значение
где n - число измерений, Xi - наблюдение.
В соответствии с последней формулой, в каждом делителе предлагаемого устройства, суммарные значения измеренных величин делятся на четыре (среднее арифметическое) и направляются на их выходы. Отсюда можно заключить, что по выходным сигналам трех сумматоров, например, первого можно получить информацию о долготе, второго - о широте, третьего - о высоте.
Разность между средним значением и результатом i-го измерения назовем абсолютной ошибкой этого измерения
В качестве меры ошибки среднего значения можно принять среднее значение абсолютной ошибки отдельного измерения
Величина 
называется средней арифметической (или средней абсолютной) ошибкой.
В радиолокационных и радионавигационных системах определение вышеприведенных координат считается важней задачей. В таких случаях, как правило, необходимо знать надежность (устойчивость) полученных результатов, т.е. оценить среднюю квадратическую ошибку (или стандартное отклонение) выходного сигнала каждого делителя, которую можно вычислить формулой
Так как мы вычисляем по n измерениям среднее значение 
по формуле (1), то это значение будет более точным, то есть будет меньше отличаться от истинного, чем каждое отдельное измерение. Средняя квадратичная ошибка среднего значения σ X равна
где σ - среднеквадратичная ошибка каждого отдельного измерения, n - число измерений.
Из последней формулы видно, что увеличивая число опытов, можно уменьшить случайную ошибку в величине среднего значения. С другой стороны, как показывает (см. Полтавский А.В. Интеграции сигналов когерентной системы ГЛОНАСС/GPS// Надежность и качество сложных систем. 4014. №2(6), стр. 50), иллюстрация изменения средней квадратической ошибки сигнала с многоканального сумматора n приемников ГЛОНАСС/GPS, устойчивость процесса можно обеспечить уже при 4-6 приемниках. В предложенном техническом решении благодаря применению 4 приемников, средняя квадратическая ошибка практически не отличается от ошибки при применении 12 приемников в устройстве, реализующем прототип.
Таким образом, в предлагаемом техническом решении преобразование информационных сигналов о местоположении и угловой ориентации летательного аппарата, полученных посредством четырех приемников, можно обеспечить упрощение конструкции устройства.
В устройстве питание от аккумуляторной батарейки 9 одновременно подается приемникам, делителям и сумматору.
Claims (1)
- Устройство для определения местоположения и угловой ориентации летательного аппарата, включающее расположенные на раме летательного аппарата первый, второй, третий, четвертый приемники и цифровой сумматор, отличающееся тем, что в него введены расположенные на раме летательного аппарата первый, второй третий делители и аккумуляторная батарейка, цифровой сумматор снабжен двенадцатыми входными шинами, тремя выходными шинами и шиной по питанию, причем выходы первого приемника соединены с первыми входными тремя шинами сумматора, выходы второго приемника соединены со вторыми входными тремя шинами сумматора, выходы третьего приемника соединены с третьими входными тремя шинами сумматора, выходы четвертого приемника соединены с четвертыми входными тремя шинами, первый выход сумматора подключен к входу первого делителя, второй выход сумматора подключен к входу второго делителя, третий выход сумматора подключен к входу третьего делителя, аккумуляторная батарейка соединена с шиной по питанию сумматора, шинами по питанию приемников и входами по питанию делителей, выходы которых являются выходами устройства.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020130182A RU2757760C1 (ru) | 2020-09-14 | 2020-09-14 | Устройство для определения местоположения и угловой ориентации летательного аппарата |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020130182A RU2757760C1 (ru) | 2020-09-14 | 2020-09-14 | Устройство для определения местоположения и угловой ориентации летательного аппарата |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2757760C1 true RU2757760C1 (ru) | 2021-10-21 |
Family
ID=78289563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020130182A RU2757760C1 (ru) | 2020-09-14 | 2020-09-14 | Устройство для определения местоположения и угловой ориентации летательного аппарата |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2757760C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2210306A1 (en) * | 1995-11-14 | 1997-05-22 | Centre National D'etudes Spatiales | Global space radiopositioning and radionavigation system, beacon and receiver used in this system |
| US6127970A (en) * | 1998-09-25 | 2000-10-03 | Lin; Ching-Fang | Coupled real time emulation method for positioning and location system |
| RU139132U1 (ru) * | 2013-11-29 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Устройство системы контроля координат центра масс и угловой ориентации подвижного объекта |
| RU2529649C1 (ru) * | 2013-07-11 | 2014-09-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Способ угловой ориентации объекта по радионавигационным сигналам космических аппаратов |
| WO2019027726A1 (en) * | 2017-08-03 | 2019-02-07 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | GPS NAVIGATION SYSTEM USING NON-LINEAR DISCRETE TIME TRACKING FILTER |
-
2020
- 2020-09-14 RU RU2020130182A patent/RU2757760C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2210306A1 (en) * | 1995-11-14 | 1997-05-22 | Centre National D'etudes Spatiales | Global space radiopositioning and radionavigation system, beacon and receiver used in this system |
| US6127970A (en) * | 1998-09-25 | 2000-10-03 | Lin; Ching-Fang | Coupled real time emulation method for positioning and location system |
| RU2529649C1 (ru) * | 2013-07-11 | 2014-09-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Способ угловой ориентации объекта по радионавигационным сигналам космических аппаратов |
| RU139132U1 (ru) * | 2013-11-29 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Устройство системы контроля координат центра масс и угловой ориентации подвижного объекта |
| WO2019027726A1 (en) * | 2017-08-03 | 2019-02-07 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | GPS NAVIGATION SYSTEM USING NON-LINEAR DISCRETE TIME TRACKING FILTER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110395390B (zh) | 一种多旋翼无人机免像控点三维建模与测图的装置及方法 | |
| US4990922A (en) | System and method for measuring ocean surface currents at locations remote from land masses using synthetic aperture radar | |
| JP4014642B2 (ja) | Ｇｐｓ／ｉｒｓグローバル位置決定方法およびインテグリティ損失の対策を講じた装置 | |
| US10094667B2 (en) | Autonomous precision navigation | |
| US8818582B2 (en) | Method and system for determining the position of an aircraft during its approach to a landing runway | |
| CN101395443B (zh) | 混合定位方法和设备 | |
| RU2314553C1 (ru) | Система оценки точностных характеристик бортовой радиолокационной станции | |
| US8498758B1 (en) | ILS-based altitude data generation system, device, and method | |
| EP3599444A1 (en) | A navigation system | |
| CN110657808B (zh) | 一种机载光电吊舱有源目标定位方法及系统 | |
| US8321074B1 (en) | Altitude data generation system, device, and method | |
| CN113640848A (zh) | 无人机的地面激光足印数据采集方法、系统、介质及设备 | |
| US11029159B2 (en) | Navigation system | |
| RU2757760C1 (ru) | Устройство для определения местоположения и угловой ориентации летательного аппарата | |
| Vallot et al. | Design and flight test of a differential GPS/inertial navigation system for approach/landing guidance | |
| Campbell et al. | Light detection and ranging-based terrain navigation-a concept exploration | |
| RU2386176C2 (ru) | Система посадки летательных аппаратов | |
| CN115184977A (zh) | 一体化组合导航装置及导航系统 | |
| US20050143872A1 (en) | Aircraft gps instrumentation system and relative method | |
| Gray | Inflight detection of errors for enhanced aircraft flight safety and vertical accuracy improvement using digital terrain elevation data with an inertial navigation system, global positioning system and radar altimeter | |
| Antonov et al. | Aerodrome vehicle integrated control system using computer vision | |
| RU2178147C1 (ru) | Комплексная навигационная система | |
| RU2607197C2 (ru) | Астронавигационная система | |
| CN117761638B (zh) | 一种基于时间同步关系的着舰引导雷达校准评估方法 | |
| Kramlikh et al. | Estimating the Inertial Characteristics of a Nanosatellite Using a Radio Compass Based on GNSS Technology |