RU40807U1

RU40807U1 - COORDINATE METER FOR MOBILE OBJECTS

Info

Publication number: RU40807U1
Application number: RU2004116526/22U
Authority: RU
Inventors: Н.Г. Бублик; А.В. Журавлёв
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-внедренческое предприятие "Протек"
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2004-09-27

Abstract

измеритель координат для подвижных объектов, содержащий последовательно соединенные первую антенну, первый приемник, первый вычислитель координат, вычислитель средневзвешенных координат, выход которого подключен к индикатору, последовательно соединенные вторую антенну, второй приемник, второй вычислитель координат, выход которого подключен ко второму входу вычислителя средневзвешенных координат, последовательно соединенные датчик пути и третий вычислитель координат, выход которого подключен к третьему входу вычислителя средневзвешенных координат, магнитный компас и гирокомпас, выходы которых соединены соответственно со вторым и третьим входами третьего вычислителя координат, блок управления, выход которого подключен к четвертому входу вычислителя средневзвешенных координат, второй выход вычислителя средневзвешенных координат соединен с четвертым входом третьего вычислителя координат, отличающийся тем, что в него дополнительно введены третья и четвертая антенны, первый и второй ключи и пульт управления, при этом третья антенна соединена с первым входом первого ключа, выход которого подключен ко второму входу второго приемника, четвертая антенна соединена с первым входом второго ключа, выход которого подключен к третьему входу второго приемника, вторые входы первого и второго ключей объединены и соединены с выходом пульта управления.a coordinate meter for moving objects, comprising a first antenna in series, a first receiver, a first coordinate calculator, a weighted average coordinate calculator whose output is connected to the indicator, a second antenna in series, a second receiver, a second coordinate calculator whose output is connected to the second input of the weighted average coordinate calculator connected in series with a path sensor and a third coordinate calculator, the output of which is connected to the third input of the mid-range computer coordinates, a magnetic compass and gyrocompass, the outputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the third coordinate calculator, the control unit, the output of which is connected to the fourth input of the average coordinate calculator, the second output of the average coordinate calculator is connected to the fourth input of the third coordinate calculator, characterized in that the third and fourth antennas, the first and second keys and the control panel are additionally introduced into it, while the third antenna is connected to the first input of th key, whose output is connected to the second input of the second receiver, a fourth antenna connected to the first input of the second switch, the output of which is connected to the third input of the second receiver, the second inputs of the first and second keys are combined and connected to the output of the control unit.

Description

Предлагаемое устройство относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения местоположения подвижных объектов (ПО),The proposed device relates to the field of measurement technology and can be used to determine the location of moving objects (ON),

Известно устройство по патенту на изобретение РФ №2160431 "Навигационный прибор" (бюл. №34 от 2000 г.), в котором с помощью датчиков по заданным алгоритмам определяются прямоугольные координаты объекта. Однако данное устройство обладает низкой технологичностью.A device is known according to the patent for the invention of the Russian Federation No. 2160431 "Navigation Instrument" (bull. No. 34 of 2000), in which the rectangular coordinates of the object are determined using sensors according to specified algorithms. However, this device has low adaptability.

Известны также "Способ определения местоположения подвижных объектов и устройство для его реализации" по патенту на изобретение РФ №2202102 (бюл. №10 от 2003 г.), в которых для повышения точности измерений в калибровочном цикле определяются корректирующие коэффициенты, а затем в рабочем цикле производится коррекция координат местоположения, объекта.Also known are "A method for determining the location of moving objects and a device for its implementation" according to the patent for the invention of the Russian Federation No. 2202102 (Bull. No. 10 of 2003), in which, to improve the accuracy of measurements in the calibration cycle, correction factors are determined, and then in the work cycle Correction of the coordinates of the location of the object.

Недостатком этого способа и устройства является его сложность,The disadvantage of this method and device is its complexity,

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому устройству является "Измеритель координат для подвижных объектов" по патенту на полезную модель РФ №36738, опубликованному в бюллетене №8 за 2004 г. и принятому за прототип.The closest in technical essence to the proposed device is the "Coordinate meter for moving objects" according to the patent for utility model of the Russian Federation No. 36738, published in Bulletin No. 8 for 2004 and adopted as a prototype.

Функциональная схема устройства-прототипа представлена на фиг.1, где приняты следующие обозначения:The functional diagram of the prototype device is presented in figure 1, where the following notation:

1, 2 - антенны;1, 2 - antennas;

3, 4 - приемники;3, 4 - receivers;

5 - датчик пути;5 - track sensor;

6 - магнитный компас;6 - magnetic compass;

7 - гирокомпас;7 - gyrocompass;

8, 9, 10 - вычислители координат;8, 9, 10 - position calculators;

11 - вычислитель средневзвешенных координат (СВК);11 - calculator weighted average coordinates (ICS);

12 - блок управления;12 - control unit;

13 - индикатор.13 - indicator.

Устройство-прототип работает следующим образом. В начальный момент приемники 3, 4 осуществляют с помощью антенн 1, 2 прием радиосигналов от опорных станций наземной системы дальней навигации (типа "Лоран-С") и системы спутниковой навигации (типа "Глонас") соответственно. После обработки, принятые сигналы с выходов приемников 3, 4 подаются в цифровом виде на соответствующие вычислители координат 8, 9, представляющие собой микропроцессоры, где производится по ним вычисление географических координат ПО. Полученные значения координат в форме цифрового сигнала подаются затем с вычислителей координат 8, 9 на вычислитель СВК ll, представляющий собой микропроцессор, где по двум независимым источникам координат определяется с помощью управляющих сигналов, поступающих с блока управления 12, средневзвешенное значение географических координат. Затем это значение географических координат ПО вводится с вычислителя СВК 11 в вычислитель 10 для использования их в качестве точки отсчета при вычислении вычислителем 10 координат ПО по данным от датчика пути 5 (акселерометра), магнитного компаса 6 и гирокомпаса 7 (датчиков курса), представляющих собой автономную систему определения координат. С этого момента датчик пути 5, магнитный компас 6 и гирокомпас 7 начинают отслеживать путь и курс ПО относительно начальной The prototype device operates as follows. At the initial moment, the receivers 3, 4 use the antennas 1, 2 to receive radio signals from the reference stations of the ground-based long-range navigation system (such as "Laurent-S") and satellite navigation systems (such as "Glonas"), respectively. After processing, the received signals from the outputs of the receivers 3, 4 are fed digitally to the corresponding coordinate calculators 8, 9, which are microprocessors, where the geographical coordinates of the software are calculated from them. The obtained coordinate values in the form of a digital signal are then fed from the coordinate calculators 8, 9 to the SVK ll calculator, which is a microprocessor, where the average weighted value of geographical coordinates is determined by two independent sources of coordinates using control signals from control unit 12. Then this value of the geographic coordinates of the software is entered from the ICS 11 calculator into the calculator 10 to use them as a reference point when the calculator calculates 10 software coordinates according to the data from the path sensor 5 (accelerometer), magnetic compass 6 and gyrocompass 7 (heading sensors), which are autonomous coordinate system. From this moment, the path sensor 5, magnetic compass 6 and gyrocompass 7 begin to track the path and the course of the software relative to the initial

установки координат (точки отсчета) вычислителя 10, при этом сам вычислитель координат 10 рассчитывает вначале полярные координаты ПО, а потом пересчитывает их в географические.setting coordinates (reference points) of the calculator 10, while the coordinate calculator 10 itself first calculates the polar coordinates of the software, and then recalculates them into geographical ones.

Затем эти координаты с вычислителя 10 поступают на вычислитель GBK 11, где совместно с географическими координатами с вычислителей 8, 9 они используются для определения средневзвешенных координат ПО по трем независимым источникам координат (от наземной, спутниковой и автономной систем).Then these coordinates from calculator 10 go to GBK 11 calculator, where, together with geographic coordinates from calculators 8, 9, they are used to determine the weighted average coordinates of software from three independent coordinate sources (from terrestrial, satellite, and autonomous systems).

Подученные таким образом в вычислителе СВК 11 географические координаты Пи поступают далее на индикатор 13 для визуального отображения.The geographical coordinates of Pi thus obtained in the calculator of the CRS 11 are then transmitted to the indicator 13 for visual display.

Однако, устройство-прототип обладает недостатком - низкой точностью определения координат,However, the prototype device has the disadvantage of low accuracy in determining coordinates,

С целью повышения точности определения координат ПО в устройство, содержащее первую и вторую антенны, первый и второй приемники, датчик пути, магнитный компас, гирокомпас, первый, второй и третий вычислители координат, вычислитель средневзвешенных координат, блок управления и индикатор дополнительно введены третья и четвертая антенны, первый и второй ключи и пульт управления, при этом третья антенна соединена с первым входом первого ключа, выход которого подключен ко второму входу второго приемника, четвертая антенна соединена с первым входом второго ключа, выход которого подключен к третьему входу второго приемника, вторые входы первого и второго ключей объединены и соединены с выходом пульта управления.In order to improve the accuracy of determining the coordinates of the software in the device containing the first and second antennas, the first and second receivers, a path sensor, a magnetic compass, gyrocompass, the first, second and third coordinate calculators, a weighted average coordinate calculator, a control unit and an indicator, an additional third and fourth antennas, first and second keys and a control panel, while the third antenna is connected to the first input of the first key, the output of which is connected to the second input of the second receiver, the fourth antenna is connected to the first stroke of the second switch, the output of which the second receiver is connected to the third input, the second inputs of the first and second keys are combined and connected to the output of the control unit.

Функциональная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, для которой приняты следующие обозначения:Functional diagram of the proposed device is presented in figure 2, for which the following notation:

1, 2, 3, 4 - антенны;1, 2, 3, 4 - antennas;

5, 6 - ключи;5, 6 - keys;

7, 8 - приемники;7, 8 - receivers;

9 - пульт управления;9 - control panel;

10 - датчик пути;10 - track sensor;

11 - магнитный компас;11 - magnetic compass;

12 - гирокомпас;12 - gyrocompass;

13, 14, 15 - вычислители координат;13, 14, 15 - coordinate calculators;

16 - вычислитель средневзвешенных координат (СВК);16 - calculator weighted average coordinates (ICS);

17 - блок управления;17 - control unit;

18 - индикатор.18 - indicator.

Предлагаемое устройство содержит: последовательно соединенные антенну 1, приемник 7, вычислитель координат 13, вычислитель СВК 16 и индикатор 18, последовательно включенные антенну 2, приемник 8, вычислитель координат 14, выход которого соединен со вторым входом вычислителя СВК 16, последовательно включенные антенну 3 и ключ 5, выход которого соединен со вторым входом приемника 8, последовательно включенные антенну 4 и ключ 6, выход которого соединен с третьим входом приемника 8, пульт управления 9, выход которого подключен ко вторым входам ключей 5, 6, последовательно соединенные датчик пути 10 и вычислитель координат 15, выход которого подключен к третьему входу вычислителя СВК 16, магнитный компас 11 и гирокомпас 12, выходы которых соединены соответственно со вторым и третьим входами вычислителя координат 15, блок управления 17, выход которого подключен к четвертому входу вычислителя СВК 16, второй выход вычислителя СВК 16 соединен с четвертым входом вычислителя координат 15.The proposed device contains: a series-connected antenna 1, a receiver 7, a coordinate calculator 13, an ICS calculator 16 and an indicator 18, an antenna 2 connected in series, a receiver 8, a coordinate calculator 14, the output of which is connected to a second input of an SVK calculator 16, an antenna 3 and a series a key 5, the output of which is connected to the second input of the receiver 8, a series-connected antenna 4 and a key 6, the output of which is connected to the third input of the receiver 8, a control panel 9, the output of which is connected to the second inputs of the keys 5, 6, the path sensor 10 and the coordinate calculator 15, the output of which is connected to the third input of the SVK calculator 16, the magnetic compass 11 and the gyrocompass 12, the outputs of which are connected to the second and third inputs of the coordinate calculator 15, the control unit 17, the output of which is connected to the fourth input of the computer ICS 16, the second output of the computer ICS 16 is connected to the fourth input of the computer coordinates 15.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В режиме маршрутной навигации (при движении ПО) приемники 7, 8 осуществляют с помощью антенн 1, 2 прием радиосигналов от опорных станций наземной системы дальней навигации (типа "Доран-С") и системы спутниковой навигации (типа "Гдонас") соответственно. После обработки, принятые сигналы с выходов приемников 7, 8 подаются в цифровом виде на соответствующие вычислители координат 13, 14, представляющие собой микропроцессоры, где производится по ним вычисление географических координат ПО, Полученные значения координат в форме цифрового сигнала подаются затем с вычислителей координат 13, 14 на вычислитель СВК 16, представляющий собой микропроцессор, где по двум независимым источникам координат определяется с помощью управляющих сигналов, поступающих с блока управления 17, средневзвешенное значение координат. Затем это значение географических координат ПО вводится с вычислителя СВК 16 в вычислитель 15, для использования их в качестве точки отсчета при вычислении вычислителем 15 координат ПО по данным от датчика пути 10 (акселерометра), магнитного компаса 11 и гирокомпаса 12 (датчиков курса), представляющих собой автономную систему определения координат. С этого момента датчик пути Ю, магнитный компас 11 и гирокомпас 12 начинают отслеживать путь и курс ПО относительно начальной установки координат (точки отсчета) вычислителя 15, при этом сам вычислитель координат 15 рассчитывает вначале полярные координаты ПО, а потом пересчитывает их в географические.The proposed device operates as follows. In the route navigation mode (when moving the software), receivers 7, 8 use the antennas 1, 2 to receive radio signals from the reference stations of the ground-based long-range navigation system (such as "Doran-S") and satellite navigation systems (such as "Gdonas"), respectively. After processing, the received signals from the outputs of the receivers 7, 8 are fed digitally to the corresponding coordinate calculators 13, 14, which are microprocessors, where the geographical coordinates of the software are calculated from them. The obtained coordinate values in the form of a digital signal are then transmitted from the coordinate calculators 13, 14 to the SVK calculator 16, which is a microprocessor, where two independent coordinate sources are determined using the control signals from the control unit 17, the weighted average s coordinates. Then this value of the geographic coordinates of the software is entered from the ICS 16 calculator into the calculator 15, to use them as a reference point when the calculator calculates the 15 software coordinates according to the data from the path sensor 10 (accelerometer), magnetic compass 11 and gyrocompass 12 (heading sensors), representing an autonomous coordinate system. From this moment, the path sensor U, the magnetic compass 11 and the gyrocompass 12 begin to track the path and the software course relative to the initial coordinate settings (reference point) of the calculator 15, while the coordinate calculator 15 first calculates the polar coordinates of the software, and then recalculates them into geographical ones.

Затем эти координаты с вычислителя 15 поступают на вычислитель СВК 16, где совместно с географическими координатами Then these coordinates from the calculator 15 go to the calculator ICS 16, where, together with geographic coordinates

с вычислителей 13, 14 они используются для определения средневзвешенных координат ПО по трем независимым источникам координат (от наземной, спутниковой и автономной систем).from calculators 13, 14 they are used to determine the weighted average coordinates of software from three independent coordinate sources (from terrestrial, satellite and autonomous systems).

Полученные таким образом в вычислителе СВК 16 географические координаты ПО поступают далее на индикатор 18 для визуального отображения.The geographical coordinates of the software thus obtained in the ICS 16 calculator are then transmitted to the indicator 18 for visual display.

В режиме пространственной ориентации (при остановке ПО) оператор подключает дополнительно с помощью пульта управления 9, через ключи 5, 6, антенны 3, 4 соответственно ко второму и третьему входам приемника 8. С этого момента работа приемника 8 осуществляется от спутниковой системы навигации с помощью антенн 2, 3, 4 по нескольким спутникам. В дальнейшем работа предлагаемого устройства аналогична описанной выше его работе в режиме маршрутной навигации.In the spatial orientation mode (when the software is stopped), the operator additionally connects using the control panel 9, through the keys 5, 6, antennas 3, 4, respectively, to the second and third inputs of the receiver 8. From this moment, the receiver 8 is operated from the satellite navigation system using antennas 2, 3, 4 on several satellites. In the future, the operation of the proposed device is similar to that described above in the route navigation mode.

Предлагаемое устройство реализуется на базе блоков и микросхем, известных из технической литературы.The proposed device is implemented on the basis of blocks and microcircuits known from the technical literature.

Техническая эффективность предлагаемого устройства, в сравнении с прототипом, заключается в том, что оно обладает более высокой точностью определения координат. Это объясняется следующим.The technical efficiency of the proposed device, in comparison with the prototype, lies in the fact that it has a higher accuracy in determining the coordinates. This is explained by the following.

В устройстве-прототипе имеется только один режим работы - маршрутной навигации (при движении ПО), в котором работа спутникового канала навигации осуществляется с помощью одной антенны 2.In the prototype device there is only one operating mode - route navigation (when moving software), in which the satellite navigation channel is operated using one antenna 2.

В предлагаемом же устройстве, помимо режима маршрутной навигации, как в прототипе, имеется еще дополнительный режим работы - пространственной ориентации (при остановке ПО). В этом режиме работа спутникового канала навигации осуществляется In the proposed device, in addition to the route navigation mode, as in the prototype, there is also an additional mode of operation - spatial orientation (when the software is stopped). In this mode, the operation of the satellite navigation channel is carried out

тремя антеннами 2, 3, 4 от нескольких спутников. Это производится путем подключения к приемнику 8, помимо антенны 2, как в прототипе, антенн 3, 4 (с помощью ключей 5, 6 и пульта управления 9), что дает более высокую точность измерения по углам (курс, крен, тангаж) на позиции.three antennas 2, 3, 4 from several satellites. This is done by connecting to the receiver 8, in addition to antenna 2, as in the prototype, antennas 3, 4 (using keys 5, 6 and the control panel 9), which gives a higher accuracy of measurement in the corners (course, roll, pitch) at the position .

Claims

a coordinate meter for moving objects, comprising a first antenna in series, a first receiver, a first coordinate calculator, a weighted average coordinate calculator whose output is connected to the indicator, a second antenna in series, a second receiver, a second coordinate calculator whose output is connected to the second input of the weighted average coordinate calculator connected in series with a path sensor and a third coordinate calculator, the output of which is connected to the third input of the mid-range computer coordinates, a magnetic compass and gyrocompass, the outputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the third coordinate calculator, the control unit, the output of which is connected to the fourth input of the average coordinate calculator, the second output of the average coordinate calculator is connected to the fourth input of the third coordinate calculator, characterized in that the third and fourth antennas, the first and second keys and the control panel are additionally introduced into it, while the third antenna is connected to the first input of th key, whose output is connected to the second input of the second receiver, a fourth antenna connected to the first input of the second switch, the output of which is connected to the third input of the second receiver, the second inputs of the first and second keys are combined and connected to the output of the control unit.