RU32262U1

RU32262U1 - Машина геодезического обеспечения

Info

Publication number: RU32262U1
Application number: RU2003111336U
Authority: RU
Inventors: Б.Н. Карпенко; Н.Н. Пантелей; А.И. Сдвижков; Л.А. Ситников; В.В. Шабарин; Н.Н. Кокошкин; В.П. Ефимов; В.Б. Гужов; Л.П. Каменский; В.Ю. Егоров
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2003-09-10

Description

2003111336

linUplinillllllllillllllllllllHI G01C23/00

Машина геодезического обеспечения

Предлагаемая полезная модель относится к области наземных подвижных объектов для определения геодезических данных в любой точке земной поверхности и может быть использована в таких областях, как строительство линейных сооружений, землеустройство, геофизические работы, экология, военное дело.

Совершенствование методов геодезического обеспечения проводится, в основном, по пути модернизации геодезических приборов, повышения их производительности и автоматизации обработки измерений. В отдельных случаях для решения задач по геодезическому обеспечению работ находят применение топопривязчики. Однако все это не оказывает решающего воздействия на повышение эффективности всего комплекса работ.

Наиболее целесообразным представляется создание и применение единых аппаратурно-методических комплексов и технологий, включающих в себя одновременное измерение параметров различных физических полей и определение геодезических данных в точках измерений 1.

Известен ряд объектов (аналогов), предназначенных для навигационногеодезического обеспечения работ с использованием топопривязчиков, решающих более узкий круг задач ( решение прямой и обратной геодезических задач).

Топопривязчики типа ТМ, ТМГ, Т-11, 1Т12-2М, 1Т112М, 1Т134 обеспечивают непрерывное определение своего местоположения на топографических картах и плоских прямоугольных координат, отнесенных к начальному (исходному) пункту движения 2.

Принцип работы этих топопривязчиков сводится к непрерывному интегральному решению прямой геодезической задачи в плоских прямоугольных координатах с помощью счетно-решающего прибора (СРП) с использованием проходимого автомобилем пути и дирекционных углов бесконечно малых отрезков ее маршрута.

Наиболее близким аналогом (прототипом) к предполагаемой полезной модели по объему решаемых задач и структуре построения является находящаяся в настоящее время в эксплуатации машина геодезического обеспечения (МГО) 15В166 3, автономно определяющая следующие геодезические данные:

-прямоугольные координаты X, У в проекции Гаусса-Крюгера;

-высоту Н любой точки физической поверхности Земли в Балтийской системе измерения;

-абсолютное значение ускорения силы тяжести g на физической поверхности Земли.

Определяемые геодезические данные X, У, Н, g автоматически записываются на съемные хранители информации устройства записи и документирования (УЗиД).

МГО 15В166, блок-схема которой представлена на фиг. 1, содержит шасси 1, с размещенной на нем аппаратурой определения геодезических данных (АОГД), включающей механический датчик скорости ( МДС) 2, кинематически связанный с ходовой частью шасси 1, доплеровский датчик скорости (ДДС) 3, вход которого соединен с выходом МДС 2, корректор 4, вход которого соединен с выходом ДДС 3, вычислитель 5, выполненный в виде пульта оператора, первый вход которого соединен с выходом корректора 4, гирокомпас 6, установленный на устройстве развязки 7, кинематически соединенного с шасси 1, гирокурсокреноуказатель (ГККУ) 8, выход которого соединен со вторым входом вычислителя 5, абсолютный гравиметр 9, измерительный блок которого установлен на устройстве развязки 7, выход гравиметра при этом соединен с третьим входом вычислителя 5, барометрический высотомер 10, выход которого соединен с четвертым входом вычислителя 5, планшет с картой 11, вход которого соединен с первым выходом вычислителя 5, устройство записи и документирования (УЗиД) 12, вход и выход которого соединены с соответствующими вторым выходом и пятым входом вычислителя 5, радиостанцию 13, выход которой соединен со входом барометрического высотомера 10, радиостанция при этом содержит радиоканал связи с опорными барометрическими станциями (ОБС, не входящими в состав МГО), систему электроснабжения (СЭС) 14, обеспечивающую потребителей электропитанием необходимых номиналов.

Эксплуатация МГО 15В166 за период 1984-2001 гг. позволила выявить такие недостатки, как недостаточная производительность, высокая себестоимость изготовления, усложненная организация работ, недостаточная комфортность для экипажа.

Полезная модель направлена на повышение производительности, снижение стоимости изготовления и эксплуатации, улучшение условий обитаемости МГО.

Сущность полезной модели заключается в том, что в МГО, содержащую шасси, МДС, кинематически соединенный с ходовой частью шасси, ДДС, вход которого соединен с выходом МДС, устройство развязки, кинематически соединенное с шасси, вычислитель, абсолютный гравиметр, соединеный с устройством развязки, выход абсолютного гравиметра при этом соединен с первым входом вычислителя, барометрический высотомер, выход которого соединен со вторым входом вычислителя, УЗиД, вход и выход которого соединены с соответствующими первым выходом и третьим входом вычислителя, систему электроснабжения (СЭС), введены самоориентирующаяся система гирокурсокреноуказания (ССГККУ) вход и выход которой соединены со вторым выходом и четвертым входом вычислителя соответственно, относительный гравиметр, вход и выход которого соединены с соответствующими третьим выходом и пятым входом вычислителя, навигационная аппаратура потребителей спутниковой навигационной системы (НАП СНС), выход которой соединен с шестым входом вычислителя, контроллер, первый и второй входы которого соединены с выходом ДДС и четвертым выходом вычислителя соответственно, а выход - с седьмым входом вычислителя, вход барометрического высотомера при этом соединен с пятым выходом вычислителя, а вход абсолютного гравиметра - с шестым выходом вычислителя.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена блок-схема МГО (прототип), а на фиг. 2 - блок-схема заявляемой полезной модели.

Машина геодезического обеспечения, блок-схема которой представлена на фиг. 2, содержит шасси 1, с размещенной на нем АОГД, включающей МДС 2, кинематически связанный с ходовой частью шасси 1, ДДС 3, вход которого соединен с выходом МДС 2, устройство развязки 4, кинематически соединенное с шасси 1, вычислитель 5, выполненный в виде стандартной бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ) с возможностью ввода картографической информации и отображения картографического фона местности на экране цветного видеомонитора, абсолютный гравиметр 6, соединенный с устройством развязки 4, выход абсолютного гравиметра при этом соединен с первым входом вычислителя 5, барометрический высотомер 7, выход которого соединен со вторым входом вычислителя 5, УЗиД 8 вход и выход которого соединены с соответствующими первым выходом и третьим входом вычислителя 5, систему электроснабжения (СЭС) 9, кинематически соединенную с шасси 1, ССГККУ 10, вход и выход которой соединены с соответствующими вторым выходом и четвертым входом вычислителя 5 соответственно, относительный гравиметр 11, вход и выход которого соединены с соответствующими третьим выходом и пятым входом вычислителя 5, НАП СНС 12, выход которой соединен с шестым входом вычислителя 5, контроллер 13, первый и второй входы которого соединены с выходом ДДС 3 и четвертым выходом вычислителя 5 соответственно, а выход - с седьмым входом вычислителя 5, вход барометрического высотомера 7 при этом соединен с пятым выходом вычислителя 5, а вход абсолютного гравиметра 6 - с шестым выходом вычислителя 5.

Работа МГО начинается с привязки МГО к исходному пункту. Привязка к исходному пункту выполняется наездом на него таким образом, чтобы центр исходного пункта располагался между опорами устройства развязки. За исходные данные принимаются значения координат Х0, У0 и Н0, g0 исходного пункта и вводятся в АОГД. В качестве исходного пункта используются пункты государственной геодезической и гравиметрической сетей или любые другие пункты, исходные данные Х0, У0, Н0, которых определяются с использованием НАП СНС.

В случае невозможности наезда на исходный пункт, осуществляется дистанционная привязка к исходному пункту с использованием средств дистанционной привязки (теодолит, дальномер, призма, переносная радиостанция - на блок-схеме не представлены).

Начальное ориентирование МГО по азимуту А0 осуществляется использованием ССГККУ 10 путем определения азимута с последующим автоматическим вводом его в вычислитель 5 и вычислением начального дирекционного угла а0 по алгоритму:

а0 АО - у + Аадо,(1)

где у - угол сближения меридианов; ДоСдо -формулярная поправка.

Измерение параметров атмосферы (давление Р и температура Т) осуществляется барометрическим высотомером 7 в автоматическом режиме.

Вводятся в вычислитель 5 границы района работы МГО Хтах, Утах, Нтах, Xmin, Утт, Hmin. На экране монитора появляется информация о готовности МГО к движению.

МГО начинает движение к первой привязываемой точке. С началом движения МГО МДС 2, кинематически связанный с шасси 1, формирует импульсы пути, поступающие на ДДС 3. По сигналу с МДС 2 включается излучение ДДС 3, который формирует сигналы приращения пути и подает их на вход контроллера 13, где формируется путевая информация (стоянка-ход, вперед-назад, путь AS) для подачи на вход вычислителя 5.

По информации, поступающей с путевой системы (МДС 2, ДДС 3, контроллер 13) и ССГККУ 10 вычислитель 5 решает задачу определения прямоугольных координат X, У по алгоритмам:

к Xj Х0 + I ASi coscxi cos(pi +A|3)(2)

к Yi Уо +Z ASi sincci cos(p +ДР)(3)

где Xj, У; - текущие координаты МГО;

Х0, У0 - координаты исходного пункта;

ASi - приращение пути за i-й цикл измерений;

otj - текущее значение дирекционного угла;

Pi - текущее значение угла продольного наклона;

Ар - формулярная поправка;

К - номер цикла обмена информации.

По информации из вычислителя 5 о наличии (отсутствии) движения барометрический высотомер 7 производит вычисление значения высоты Н с учетом тенденции изменения давления во времени и результат передает в виде кода в вычислитель 5.

Вычисление осуществляется по алгоритму:

+ ХЕи(Ри-Р-5Р1),(4)

где HI - высота привязываемой точки;

Н0 - высота исходной точки;

ЕЙ -бароступень i-1 точки;

РИ, Р; - атмосферное давление в i-1 и i- точках;

5Р - барометрическая тенденция изменения давления;

t - текущее время с момента начала работы.

с применением радиостанции и трех опорных барометрических станций, каждая из которых смонтирована на отдельном автомобиле, упростить и ускорить процесс измерения без ухудшения точности измерения.

В процессе движения на экране видеомонитора вычислителя 5 отображается картографический фон местности, информация о пройденном маршруте, дирекционном угле oii направления и скорости движения, значениях давления Р и температуры Т для определения высоты Н и пройденном расстоянии S, а также наглядное отображение ориентации МГО относительно сторон света.

В процессе движения вычислитель 5 осуществляет проверку текущих значений X, У, Н на выполнение условий:

Xmjn Xj Xmax; ymin У; Утах Hmjn - Hj Нтах

При несоблюдении этого условия вычислитель 5 формирует соответствующий сигнал и на экране монитора появляется сообщение: ВЫХОД ИЗ ЗОНЫ ПО X (У, Н).

По прибытии МГО на первую привязываемую точку вычислитель 5 выдает информацию об измеренных значениях X, У, Н, g на экран видеомонитора (съем значений X, У, Н, g с экрана видеомонитора после остановки МГО на привязываемой точке), а также измерение значений X, У, Н с использованием НАП СНС 12 с последующим автоматическим вводом их и хранением в БЦВМ. На экране монитора появляется информация о готовности МГО к движению.

В случае, если на привязываемой точке используется абсолютный гравиметр 6, то для его развязки от шасси применяется устройство развязки 4.

Привязка МГО к конечному пункту осуществляется аналогично привязке любой промежуточной точки. После установки МГО в конечной точке измеряются значения Хк, Ук, Нк, gK и осуществляется процесс уравнивания (коррекции) значений X, У, Н, g всех привязанных точек с учетом информации об X, У, Н, полученной от НАП СНС 12 на промежуточных точках.

Уравненные значения ГД выводятся на экран видеомонитора, записываются в УЗиД 8 и на накопитель на жестком магнитном диске вычислителя 5.

Абсолютный гравиметр 6 используется в тех случаях, когда неизвестно значение ускорения силы тяжести g0 исходного пункта, либо когда осуществляется привязка одной точки. В случаях, когда осуществляется привязка большого числа точек (несколько десятков) целесообразно использовать относительный гравиметр 11 при условии наличия значения g0 исходного пункта.

Повышение производительности МГО и достоверности определения геодезических данных X, У, Н, g, снижение стоимости изготовления и эксплуатации обеспечиваются за счет:

-введения в качестве вычислителя 5стандартной серийно выпускаемой БЦВМ типа Багет с возможностью воспроизведения картографического фона местности на цветном видеомониторе и программной реализации алгоритмов определения геодезических данных X, У, Н, g (пульт оператора и планшет с картой в аналоге требуют значительного штурманского обслуживания и довольно трудоемки в изготовлении);

-введение ССГККУ 10, обеспечивающего начальное ориентирование МГО в автоматическом режиме (в аналоге используются дорогостоящий гирокомпас, гирокурсокреноуказатель и устройство развязки с наличием их штурманского обслуживания );

-введение относительного гравиметра 11, обеспечивающего измерение ускорения силы тяжести g в одной точке без использования устройства развязки 4 за время, не более 3 мин ( использование для этой цели абсолютного гравиметра 6 требует не менее 15 мин);

-алгоритмического учета тенденции изменения атмосферного давления во времени при измерении высоты Н барометрическим высотомером 7 (в аналоге для этой цели используются радиостанция и три барометрические станции, каждая из которых смонтирована на отдельном автомобиле).

Условия обитаемости МГО улучшены за счет исключения двигателя внутреннего сгорания из состава СЭС 9, выноса генератора СЭС 9 под кузовфургон и привода его от силовой части шасси 1 (см. фиг. 2).

Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет устранить выявленные в процессе эксплуатации прототипа (МГО 15В166) недостатки, значительно повысить производительность и достоверность измеренных значений X, У, Н, g, снизить стоимость изготовления и эксплуатации, улучшить условия обитаемости МГО.

Предприятием-заявителем изготовлены опытные образцы МГО, которые прошли предварительные испытания.

Claims

Машина геодезического обеспечения, содержащая шасси, механический датчик скорости, кинематически соединенный с ходовой частью шасси, доплеровский датчик скорости, вход которого соединен с выходом механического датчика скорости, устройство развязки, кинематически соединенное с шасси, вычислитель, абсолютный гравиметр, соединенный с устройством развязки, выход абсолютного гравиметра при этом соединен с первым входом вычислителя, барометрический высотомер, выход которого соединен со вторым входом вычислителя, устройство записи и документирования, вход и выход которого соединены с соответствующими первым выходом и третьим входом вычислителя, систему электроснабжения, отличающаяся тем, что в нее введены самоориентирующаяся система гирокурсокреноуказания, вход и выход которой соединены с соответствующими вторым выходом и четвертым входом вычислителя, относительный гравиметр, вход и выход которого соединены с соответствующими третьим выходом и пятым входом вычислителя, навигационная аппаратура потребителей спутниковой навигационной системы, выход которой соединен с шестым входом вычислителя, контроллер, первый и второй входы которого соединены с выходом доплеровского датчика скорости и четвертым выходом вычислителя соответственно, а выход - с седьмым входом вычислителя, вход барометрического высотомера при этом соединен с пятым выходом вычислителя, а вход абсолютного гравиметра - с шестым выходом вычислителя.