RU2773872C2 - Odometric navigation system - Google Patents

Odometric navigation system Download PDF

Info

Publication number
RU2773872C2
RU2773872C2 RU2020140283A RU2020140283A RU2773872C2 RU 2773872 C2 RU2773872 C2 RU 2773872C2 RU 2020140283 A RU2020140283 A RU 2020140283A RU 2020140283 A RU2020140283 A RU 2020140283A RU 2773872 C2 RU2773872 C2 RU 2773872C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
course
computing device
vehicle
Prior art date
Application number
RU2020140283A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020140283A (en
Inventor
Василий Анатольевич Смирнов
Вячеслав Сергеевич Черных
Евгений Викторович Пшеничных
Любовь Дмитриевна Петелина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "4 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "4 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "4 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации
Publication of RU2020140283A publication Critical patent/RU2020140283A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2773872C2 publication Critical patent/RU2773872C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: navigation.
SUBSTANCE: invention relates to the field of apparatuses for determining the coordinates of a land-based vehicle, in particular, to odometric navigation systems. The odometric navigation system additionally comprises a course correction unit and a memory apparatus, wherein the output of the course correction unit is connected with the third input of the computing apparatus, the first input is connected with the second output of the course system, the second input is connected with the third output of the computing apparatus, and the third input is connected with the output of the memory apparatus.
EFFECT: ensured preset accuracy of measurement of the directional angle of the longitudinal axis of a wheeled vehicle without periodic stops thereof for correcting the course system.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области устройств для определения координат местоположения наземного транспортного средства, в частности, к одометрическим системам навигации, и может быть применено для осуществления сухопутной навигации подвижных объектов на колесном шасси.The invention relates to the field of devices for determining the coordinates of the location of a land vehicle, in particular, to odometric navigation systems, and can be applied to land navigation of moving objects on a wheeled chassis.

Известные одометрические системы навигации содержат в своем составе механический датчик пути, соединенный с ходовой частью колесного транспортного средства, курсовую систему, вычислительное устройство, курсоуказатель и планшет индикаторный (см., например, [1, 2]). Однако точность получения в таких системах информации о дирекционном угле продольной оси транспортного средства, используемой для счисления приращений координат, существенно зависит от погрешности курсовой системы, обусловленной временным дрейфом (уходом) азимутального гироскопа, на основе которого она построена. Для компенсации в процессе движения транспортного средства по заданному маршруту дрейфа курсовой системы в современных одометрических системах навигации осуществляется ее периодическая коррекция с помощью дополнительного устройства (например, гирокомпаса) посредством проведения режима начального азимутального ориентирования. Для проведения коррекции курсовой системы требуется продолжительная остановка транспортного средства на время проведения режима начального азимутального ориентирования.Known odometric navigation systems include a mechanical path sensor connected to the undercarriage of a wheeled vehicle, a heading system, a computing device, a heading indicator, and an indicator tablet (see, for example, [1, 2]). However, the accuracy of obtaining in such systems information about the directional angle of the longitudinal axis of the vehicle, used for calculating the increments of coordinates, significantly depends on the error of the heading system, due to the time drift (departure) of the azimuthal gyroscope, on the basis of which it is built. To compensate for the course system drift in the process of vehicle movement along a given route in modern odometric navigation systems, its periodic correction is carried out using an additional device (for example, a gyrocompass) by means of the initial azimuth orientation mode. To correct the heading system, a long stop of the vehicle is required for the duration of the initial azimuth orientation mode.

Цель настоящего изобретения - обеспечение заданной точности измерения дирекционного угла продольной оси колесного транспортного средства без проведения его периодических остановок для коррекции курсовой системы.The purpose of the present invention is to provide a given accuracy of measuring the directional angle of the longitudinal axis of a wheeled vehicle without carrying out its periodic stops to correct the course system.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве в отличие от прототипа дополнительно введены блок курсовой коррекции и запоминающее устройство, при этом выход блока курсовой коррекции соединен с третьим входом вычислительного устройства, первый вход соединен со вторым выходом курсовой системы, второй вход соединен с третьим выходом вычислительного устройства, а третий вход соединен с выходом запоминающего устройства.This goal is achieved by the fact that in the proposed device, unlike the prototype, a course correction block and a memory device are additionally introduced, while the course correction block output is connected to the third input of the computing device, the first input is connected to the second course system output, the second input is connected to the third output computing device, and the third input is connected to the output of the storage device.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг. 1), где показана одометрическая система навигации.The essence of the invention is illustrated in the drawing (Fig. 1), which shows the odometric navigation system.

Устройство включает в себя механический датчик пути 1, выход которого соединен с первым входом вычислительного устройства 3. Со вторым входом вычислительного устройства соединен первый выход курсовой системы 2, с третьим входом соединен выход блока курсовой коррекции 6. При этом с первым входом блока курсовой коррекции соединен второй выход курсовой системы 2, с третьим входом соединен выход запоминающего устройства 7. Выходы вычислительного устройства 3 соединены со входами курсоуказателя 4, планшета индикаторного 5 и вторым входом блока курсовой коррекции 6.The device includes a mechanical path sensor 1, the output of which is connected to the first input of the computing device 3. The first output of the exchange rate system 2 is connected to the second input of the computing device, the output of the course correction unit 6 is connected to the third input. the second output of the heading system 2, the output of the memory device 7 is connected to the third input. The outputs of the computing device 3 are connected to the inputs of the heading indicator 4, the indicator tablet 5 and the second input of the course correction block 6.

Устройство работает следующим образом (фиг. 2). При движении колесного транспортного средства по заданному маршруту в каждом i-ом цикле измерения навигационной информации с выхода механического датчика пути 1 на первый вход вычислительного устройства 3 подается сигнал, который содержит информацию Si о длине измеренного в данном цикле отрезка пройденного пути.The device works as follows (Fig. 2). When a wheeled vehicle moves along a given route, in each i-th cycle of measuring navigation information, a signal is sent from the output of the mechanical path sensor 1 to the first input of the computing device 3, which contains information S i about the length of the segment of the distance traveled measured in this cycle.

С выхода курсовой системы 2 на второй вход вычислительного устройства 3, а также на первый вход блока курсовой коррекции 6 поступает измерительная информация о величине αi дирекционного угла продольной оси транспортного средства. По полученным значениям Si и αi в вычислительном устройстве 3 рассчитываются плоские прямоугольные координаты Xi и Yi текущего местоположения транспортного средства:From the output of the exchange rate system 2 to the second input of the computing device 3, as well as to the first input of the course correction block 6, the measuring information about the value α i of the directional angle of the longitudinal axis of the vehicle is received. According to the obtained values of S i and α i in the computing device 3, flat rectangular coordinates X i and Y i of the current location of the vehicle are calculated:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Хисх и Yисх - прямоугольные координаты исходного пункта маршрута;where X ref and Y ref - rectangular coordinates of the starting point of the route;

n - количество циклов измерения навигационной информации, полученное за все время движения колесного транспортного средства по заданному маршруту.n is the number of navigation information measurement cycles obtained for the entire time the wheeled vehicle was moving along a given route.

Со второго и третьего выходов вычислительного устройства 3 сигналы, несущие информацию о прямоугольных координатах Xi и Yi текущего местоположения колесного транспортного средства, поступают, соответственно, на вход планшета индикаторного 5 и на второй вход блока курсовой коррекции 6, на третий вход которого из запоминающего устройства 7 также поступает информация о значениях

Figure 00000002
и
Figure 00000003
прямоугольных координат начала участка курсовой коррекции А-Б заданного маршрута движения транспортного средства.From the second and third outputs of the computing device 3, the signals carrying information about the rectangular coordinates X i and Y i of the current location of the wheeled vehicle are fed, respectively, to the input of the indicator tablet 5 and to the second input of the course correction block 6, to the third input of which from the memory device 7 also receives information about the values
Figure 00000002
and
Figure 00000003
rectangular coordinates of the beginning of the course correction section A-B of the given route of the vehicle.

С первого выхода вычислительного устройства на вход курсоуказателя 4 поступают сигналы, несущие информацию о дирекционном угле αi продольной оси колесного транспортного средства.Signals carrying information about the directional angle α i of the longitudinal axis of the wheeled vehicle are received from the first output of the computing device to the input of the course indicator 4.

В блоке курсовой коррекции 6 координаты Xi и Yi в каждом i-ом цикле измерений сравниваются со значениями координат

Figure 00000004
и
Figure 00000005
. Для их сравнения используются следующие неравенства:In the course correction block 6, the coordinates X i and Y i in each i-th measurement cycle are compared with the values of the coordinates
Figure 00000004
and
Figure 00000005
. To compare them, the following inequalities are used:

Figure 00000006
Figure 00000006

где ΔХ и ΔY - допустимые значения разностей прямоугольных координат Xi и

Figure 00000007
, а также Yi и
Figure 00000008
, соответственно.where ΔX and ΔY are the allowable values of the differences of the rectangular coordinates X i and
Figure 00000007
, as well as Y i and
Figure 00000008
, respectively.

При одновременном выполнении данных неравенств (условий) в блоке курсовой коррекции 6 начинается расчет поправки Δα в измеренное значение αi дирекционного угла продольной оси колесного транспортного средства. Для расчета используются выраженияWith the simultaneous fulfillment of these inequalities (conditions) in the course correction block 6, the calculation of the amendment Δα to the measured value α i of the directional angle of the longitudinal axis of the wheeled vehicle begins. Expressions are used for calculation

Figure 00000009
Figure 00000009

где

Figure 00000010
и
Figure 00000011
- значения прямоугольных координат конца участка курсовой коррекции А-Б заданного маршрута движения транспортного средства,where
Figure 00000010
and
Figure 00000011
- the values of the rectangular coordinates of the end of the course correction section A-B of the given route of the vehicle,

m - количество циклов измерения навигационной информации, полученное за время движения колесного транспортного средства по участку курсовой коррекции.m - the number of navigation information measurement cycles obtained during the movement of a wheeled vehicle along the course correction section.

Одновременно, в блоке курсовой коррекции координаты Xi и Yi в каждом i-ом цикле измерений сравниваются со значениями координат

Figure 00000012
и
Figure 00000013
. Для их сравнения используются следующие неравенства:At the same time, in the course correction block, the coordinates X i and Y i in each i-th measurement cycle are compared with the values of the coordinates
Figure 00000012
and
Figure 00000013
. To compare them, the following inequalities are used:

Figure 00000014
Figure 00000014

При одновременном выполнении данных неравенств расчет поправки Δα завершается, и ее значение поступает на третий вход вычислительного устройства 3, в котором данная поправка используется для расчета уточненных значений прямоугольных координат Xi и Yi текущего местоположения транспортного средства в процессе его дальнейшего движения по заданному маршруту:With the simultaneous fulfillment of these inequalities, the calculation of the amendment Δα is completed, and its value is fed to the third input of the computing device 3, in which this amendment is used to calculate the refined values of the rectangular coordinates X i and Y i of the current location of the vehicle in the process of its further movement along a given route:

Figure 00000015
Figure 00000015

Значения параметров ΔХ и ΔY устанавливаются по результатам специальных испытаний одометрической системы навигации и, в общем случае, равны предельному значению погрешности определения одометрической системой навигации прямоугольных координат местоположения транспортного средства.The values of the parameters ΔХ and ΔY are set according to the results of special tests of the odometric navigation system and, in the general case, are equal to the limiting value of the error in determining the rectangular coordinates of the vehicle's location by the odometric navigation system.

Значения координат

Figure 00000016
,
Figure 00000017
и
Figure 00000018
,
Figure 00000019
, соответственно, начала и конца участка курсовой коррекции определяются заблаговременно в процессе геодезической привязки заданного маршрута движения колесного транспортного средства и записываются в запоминающее устройство 7. Погрешность определения данных координат на порядок меньше погрешности одометрической системы навигации.Coordinate values
Figure 00000016
,
Figure 00000017
and
Figure 00000018
,
Figure 00000019
, respectively, the beginning and end of the course correction section are determined in advance in the process of geodetic referencing of a given route of movement of a wheeled vehicle and are recorded in the memory device 7. The error in determining these coordinates is an order of magnitude less than the error of the odometric navigation system.

В качестве участков курсовой коррекции выбираются прямолинейные участки заданного маршрута, протяженность которых не менее, чем в десять раз превышает величину предельной погрешности одометрической системы навигации.Straight sections of a given route are selected as course correction sections, the length of which is at least ten times greater than the maximum error of the odometric navigation system.

Заявляемое устройство обеспечивает коррекцию курсовой системы одометрической системы навигации без проведения периодических остановок транспортного средства на заданном маршруте движения. Тем самым обеспечивается требуемая точность измерения дирекционного угла продольной оси колесного транспортного средства и, в конечном итоге, достигается заданная точность определения плоских прямоугольных координат его текущего местоположения. Применение заявляемого устройства также способствует уменьшению, за счет исключения необходимости проведения его остановок для коррекции курсовой системы, времени, затрачиваемому транспортным средством на прохождение заданного маршрута.The claimed device provides correction of the heading system of the odometric navigation system without carrying out periodic stops of the vehicle on a given route. This ensures the required accuracy of measuring the directional angle of the longitudinal axis of the wheeled vehicle and, ultimately, the specified accuracy of determining the flat rectangular coordinates of its current location is achieved. The use of the proposed device also helps to reduce, by eliminating the need for its stops to correct the course system, the time spent by the vehicle to pass a given route.

Аналоги:Analogues:

Полевой В.А. «Работа с трехкоординатным топопривязчиком». М.: «Недра», 1978 г., стр. 25.Polevoy V.A. "Working with a three-coordinate topographic location". M .: "Nedra", 1978, p. 25.

Псарев А.А. и др. «Военная топография». М.: «Воениздат», 1986 г., стр. 267 (прототип).Psarev A.A. etc. "Military Topography". M .: "Voenizdat", 1986, p. 267 (prototype).

Claims (1)

Одометрическая система навигации, содержащая механический датчик пути, курсовую систему, вычислительное устройство, курсоуказатель и планшет индикаторный, причем выход механического датчика пути соединен с первым входом вычислительного устройства, со вторым входом которого соединен выход курсовой системы, выходы вычислительного устройства соединены со входами курсоуказателя и планшета индикаторного, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены блок курсовой коррекции и запоминающее устройство, при этом выход блока курсовой коррекции соединен с третьим входом вычислительного устройства, первый вход соединен со вторым выходом курсовой системы, второй вход соединен с третьим выходом вычислительного устройства, а третий вход соединен с выходом запоминающего устройства.An odometric navigation system, comprising a mechanical path sensor, a heading system, a computing device, a heading indicator and an indicator tablet, wherein the output of the mechanical path sensor is connected to the first input of the computing device, to the second input of which the heading system output is connected, the outputs of the computing device are connected to the inputs of the heading indicator and the tablet indicator, characterized in that it additionally introduced a course correction unit and a memory device, while the output of the course correction unit is connected to the third input of the computing device, the first input is connected to the second output of the course system, the second input is connected to the third output of the computing device, and the third the input is connected to the output of the storage device.
RU2020140283A 2020-12-07 Odometric navigation system RU2773872C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2020140283A RU2020140283A (en) 2022-06-07
RU2773872C2 true RU2773872C2 (en) 2022-06-14

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0763713B1 (en) * 1995-09-14 2004-05-12 Visteon Technologies, LLC Method and apparatus for calibration of a distance sensor in a vehicle navigation system
RU2395061C1 (en) * 2009-06-15 2010-07-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method to determine position of movable objects and integrated navigation system to this end
RU2664978C2 (en) * 2016-09-27 2018-08-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение "4 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Odometric system of navigation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0763713B1 (en) * 1995-09-14 2004-05-12 Visteon Technologies, LLC Method and apparatus for calibration of a distance sensor in a vehicle navigation system
RU2395061C1 (en) * 2009-06-15 2010-07-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method to determine position of movable objects and integrated navigation system to this end
RU2664978C2 (en) * 2016-09-27 2018-08-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение "4 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Odometric system of navigation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Псарев А.А. и др. "Военная топография". М.: "Военное издательство", 1986 г., стр. 267-274. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5574649A (en) Position-locating method and apparatus including corrections for elevational changes
CN109416256B (en) Travel lane estimation system
US5058023A (en) Vehicle position determining apparatus
RU2558724C2 (en) Diagnostic complex for determination of pipeline position, and method for determining relative displacement of pipeline as per results of two and more inspection passes of diagnostic complex for determination of pipelines position
CN103674034B (en) Multi-beam test the speed range finding revise robust navigation method
CN113252038B (en) Course planning terrain auxiliary navigation method based on particle swarm optimization
RU2611564C1 (en) Method of aircrafts navigation
RU2471152C1 (en) Method of aircraft navigation
RU2559820C1 (en) Method for navigation of moving objects
RU2773872C2 (en) Odometric navigation system
RU2338158C1 (en) Method for aircraft navigation
RU2664978C2 (en) Odometric system of navigation
CN114019954B (en) Course installation angle calibration method, device, computer equipment and storage medium
RU2539131C1 (en) Strapdown integrated navigation system of average accuracy for mobile onshore objects
RU2617147C1 (en) Method for initial orienting gyroscopic navigation system for land mobiles
RU2340874C1 (en) Aircraft navigation method
RU2385468C1 (en) Method of navigating moving objects
RU2705733C1 (en) Method of increasing the accuracy of moving object positioning
RU2448326C2 (en) Method for satellite correction of self-contained navigation apparatus of mobile objects
RU2426073C1 (en) Navigation method of moving objects
RU2345326C1 (en) Method of correction of inertial navigating system
JP3247143B2 (en) Positioning / posture surveying device for moving objects
RU2178147C1 (en) Complex navigation system
RU2638358C2 (en) Method of increasing positioning accuracy of terrestrial mobile object and device for its implementation
RU2740335C1 (en) Ground vehicle navigation system