RU89692U1 - DEVICE FOR PROCESSING MEASURING INFORMATION INERTIAL NAVIGATION SYSTEM - Google Patents
DEVICE FOR PROCESSING MEASURING INFORMATION INERTIAL NAVIGATION SYSTEM Download PDFInfo
- Publication number
- RU89692U1 RU89692U1 RU2009130645/22U RU2009130645U RU89692U1 RU 89692 U1 RU89692 U1 RU 89692U1 RU 2009130645/22 U RU2009130645/22 U RU 2009130645/22U RU 2009130645 U RU2009130645 U RU 2009130645U RU 89692 U1 RU89692 U1 RU 89692U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- unit
- block
- calculating
- Prior art date
Links
Abstract
Устройство обработки измерительной информации автономной навигационной системы, содержащее блок датчиков магнитного поля, блок датчиков линейного ускорения, блок преобразования показаний датчиков, блок расчета горизонтальных проекций магнитного поля Земли (МПЗ), блок управления, датчик перемещения, блок расчет угла, блок расчета приращений координат, первый и второй сумматоры, блок коррекции, блок расчета корректирующих коэффициентов пути и угла, блок перемножения, приемник спутниковой навигационной системы (СНС), пульт управления, дисплей, причем выходы блока датчиков магнитного поля и блока датчиков линейного ускорения соединены, соответственно, с первым и вторым входами блока преобразования показаний датчиков, выход блока расчета горизонтальных проекций МПЗ соединен с первым входом блока расчета угла, второй вход которого соединен со вторым выходом блока расчета корректирующих коэффициентов пути и угла, первый выход которого соединен с первым входом блока перемножения, выход блока расчета угла соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен со вторым входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ, второй выход блока управления соединен со вторым входом блока коррекции, первый вход которого соединен с выходом приемника СНС, второй выход блока коррекции соединен со вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с третьим входом блока коррекции, первый выход которого через первый сумматор соединен со вторым входом блока управления, третий вход которого соединен с выходом пульта управления, а третий выход - с входом дисплея, отличающееся тем, что введены третиA device for processing measurement information of an autonomous navigation system comprising a block of magnetic field sensors, a block of linear acceleration sensors, a block for converting sensor readings, a block for calculating horizontal projections of the Earth’s magnetic field (MPZ), a control unit, a displacement sensor, a block for calculating an angle, a block for calculating coordinate increments, first and second adders, correction unit, calculation unit for correcting path and angle coefficients, multiplication unit, satellite navigation system (SNA) receiver, control panel, di a split, and the outputs of the magnetic field sensor block and the linear acceleration sensor block are connected, respectively, to the first and second inputs of the sensor reading conversion unit, the output of the horizontal projection calculating unit MPZ is connected to the first input of the angle calculation unit, the second input of which is connected to the second output of the calculation unit the correcting coefficients of the path and angle, the first output of which is connected to the first input of the multiplication unit, the output of the angle calculation unit is connected to the first input of the control unit, the first output of which is is dined with the second input of the block for calculating horizontal projections of the MPZ, the second output of the control unit is connected to the second input of the correction unit, the first input of which is connected to the output of the SNA receiver, the second output of the correction unit is connected to the second input of the second adder, the output of which is connected to the third input of the correction unit, the first output of which through the first adder is connected to the second input of the control unit, the third input of which is connected to the output of the control panel, and the third output is connected to the display input, characterized in that thirds are introduced
Description
Предлагаемое устройство относится к области измерительной техники и может быть использовано в инерциальных навигационных системах для непрерывного определения координат подвижных наземных объектов в труднодоступных районах с пересеченным рельефом местности и неустойчивым климатом, а также в зонах различных радиотехнических помех и в зонах ненадежного приема сигналов спутниковых радионавигационных систем.The proposed device relates to the field of measurement technology and can be used in inertial navigation systems to continuously determine the coordinates of moving ground objects in hard-to-reach areas with rugged terrain and unstable climate, as well as in areas of various radio interference and in areas of unreliable reception of satellite radio navigation system signals.
Известно устройство, описанное в патенте RU 2082098, G01C 23/00, 20.06.97 г. "Способ комплексирования инерциальных навигационных систем и комбинированная навигационная система". Устройство содержит автономную навигационную систему, выполненную в виде инерциальной навигационной системы, приемника спутниковой навигационной системы первого, второго и третьего сумматора, фильтра коррекции, интегратора, фильтра управления. Вышеуказанное устройство отличается сложностью, большой потребляемой мощностью и габаритными размерами, что обусловлено большим набором микросхем, характеризующихся малым быстродействием, и большой потребляемой мощностью. В связи с этим подобные системы не находят широкого применения для определения координат и азимутальных углов при определении местоположения подвижных наземных объектов.A device is known, described in patent RU 2082098, G01C 23/00, 06/20/97, "Method for combining inertial navigation systems and combined navigation system." The device comprises an autonomous navigation system made in the form of an inertial navigation system, a receiver of a satellite navigation system of the first, second and third adder, a correction filter, an integrator, a control filter. The above device is characterized by complexity, large power consumption and overall dimensions, which is due to the large chipset, characterized by low speed, and high power consumption. In this regard, such systems are not widely used for determining coordinates and azimuthal angles when determining the location of moving ground objects.
Известно также устройство, описанное в патенте RU 2098764, G01C 21/08, 1997 г. "Способ определения местоположения подвижных объектов и устройство для его реализации". Устройство содержит датчики магнитного поля, датчики вертикали, блок преобразования и усреднения, блок управления, блок расчета коэффициентов коррекции магнитного поля, блок расчета горизонтальных проекции магнитного поля, датчики перемещения, навигационный блок, пульт управления и блок индикации.Also known is the device described in patent RU 2098764, G01C 21/08, 1997 "Method for determining the location of moving objects and a device for its implementation." The device contains magnetic field sensors, vertical sensors, a conversion and averaging unit, a control unit, a unit for calculating magnetic field correction coefficients, a unit for calculating horizontal projections of a magnetic field, displacement sensors, a navigation unit, a control panel and an indication unit.
Устройство относится к автономным навигационным системам магнитного типа для определения направления движения и содержит одометрическую систему счисления пути для определения приращения пути. В режиме измерения датчики магнитного поля, датчики линейного ускорения формируют на своих выходах аналоговые сигналы, пропорциональные значениям проекции суммарного вектора напряженности магнитного поля и проекции ускорения силы тяжести на оси приборной системы координат объекта. Аналоговые сигналы датчиков поступают на входы блока преобразования и усреднения, который обеспечивает их преобразование в цифровой код и усреднение в каждом рабочем цикле за период 0,1-2 сек. Усредненные значения проекции ускорения силы тяжести и проекции магнитного поля поступают на блок расчета горизонтальной проекции магнитного поля, сигналы с которого поступают на входы блока расчета коэффициентов коррекции магнитного поля, с учетом которых определяется значение горизонтальной проекции вектора напряженности МПЗ на оси горизонтальной системы координат объекта. Навигационный блок определяет в каждом рабочем цикле приращение координат и угол направления движения. Блок управления осуществляет управление режимами работы устройства с использованием пульта управления и блока индикации.The device relates to autonomous navigation systems of a magnetic type for determining the direction of movement and contains an odometric numbering system for determining the increment of the path. In the measurement mode, the magnetic field sensors, linear acceleration sensors generate analog signals at their outputs, which are proportional to the values of the projection of the total vector of the magnetic field and the projection of the acceleration of gravity on the axis of the instrument coordinate system of the object. The analog signals of the sensors are fed to the inputs of the conversion and averaging unit, which ensures their conversion to a digital code and averaging in each working cycle for a period of 0.1-2 sec. The averaged values of the projection of the acceleration of gravity and the projection of the magnetic field are fed to the block for calculating the horizontal projection of the magnetic field, the signals from which are fed to the inputs of the block for calculating the magnetic field correction coefficients, taking into account which the value of the horizontal projection of the MPZ tension vector on the axis of the horizontal coordinate system of the object is determined. In each working cycle, the navigation unit determines the increment of coordinates and the angle of the direction of movement. The control unit controls the operating modes of the device using the control panel and the display unit.
Недостатком известного устройства является низкая точность определения координат подвижного объекта и угловой ориентации направления движения в периоды ускорения и замедления движения объекта, а также в случаях воздействия разнонаправленной угловой скорости, воздействия внешних паразитных полей от линий электропередач, магнитных и гравитационных аномалий, приводящих к разориентации систем координат подвижного объекта, что требует периодической коррекции параметров навигационной системы. Сложность использования известного способа и устройства обуславливает снижение оперативности получения измерительной навигационной информации.A disadvantage of the known device is the low accuracy of determining the coordinates of a moving object and the angular orientation of the direction of motion during periods of acceleration and deceleration of the movement of the object, as well as in cases of exposure to multidirectional angular velocity, external parasitic fields from power lines, magnetic and gravitational anomalies, leading to misorientation of coordinate systems a moving object, which requires periodic correction of the parameters of the navigation system. The complexity of using the known method and device leads to a decrease in the efficiency of obtaining measuring navigation information.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, описанные в патенте RU 2202102 G01C 21/08 2000 г. "Способ определения местоположения подвижных объектов и устройство для его реализации", принятое за прототип.The closest in technical essence to the proposed is the device described in patent RU 2202102 G01C 21/08 2000, "Method for determining the location of moving objects and a device for its implementation", adopted as a prototype.
Укрупненная функциональная схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где приняты следующие обозначения:An enlarged functional diagram of the prototype device is shown in figure 1, where the following notation:
1 - блок датчиков магнитного поля;1 - block of magnetic field sensors;
2 - блок датчиков вертикали (датчики линейного ускорения);2 - a block of vertical sensors (linear acceleration sensors);
3 - блок преобразования показаний датчиков;3 - block conversion of sensor readings;
4 - блок расчета горизонтальных проекций магнитного поля Земли (МПЗ);4 - unit for calculating horizontal projections of the Earth's magnetic field (MPZ);
5 - блок управления;5 - control unit;
6 - датчик перемещения;6 - displacement sensor;
7 - блок расчета угла;7 - block calculation of the angle;
8 - первый блок расчета приращений координат;8 - the first block of the calculation of increments of coordinates;
9, 10 - первый и второй сумматоры;9, 10 - the first and second adders;
11 - блок коррекции;11 - block correction;
12 - блок расчета корректирующих коэффициентов;12 is a block for calculating correction factors;
13 - блок перемножения;13 - block multiplication;
15 - приемник спутниковой навигационной системы (СНС);15 - receiver of a satellite navigation system (SNA);
16 - пульт управления;16 - control panel;
17 - дисплей;17 - display;
23 - второй блок расчета приращений координат;23 - the second block of the calculation of increments of coordinates;
Устройство-прототип содержит блок датчиков магнитного поля 1, блок датчиков вертикали (линейного ускорения) 2, блок преобразования показаний датчиков 3, блок расчета горизонтальных проекций МПЗ 4, блок управления 5, датчик перемещения 6, блок расчета угла 7, первый 8 и второй 23 блоки расчета приращений координат, первый 9 и второй 10 сумматоры, блок коррекции 11, блок расчета корректирующих коэффициентов 12, блок перемножения 13, приемник СНС 15, пульт 16 и дисплей 17. Выходы блоков датчиков магнитного поля 1 и датчиков вертикали 2 соединены соответственно с первым и вторым входами блока преобразования показаний датчиков 3, выход которого соединен с первым входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ 4, выход которого соединен с первым входом первого блока расчета приращений координат 8 и первым входом блока расчета угла 7, выход которого соединен с первым входом блока управления 5, первый и пятый выходы которого соединены соответственно со вторым входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ 4 и третьим входом блока преобразования показаний датчиков 3; выход первого сумматора 9 соединен со вторым входом блока управления 5; выход приемника СНС 15 соединен с первым входом блока коррекции 11 и первым входом второго блока расчета приращений координат 23, второй вход которого соединен с выходом первого блока расчета приращений координат 8 и первым входом второго сумматора 10, а выход второго блока расчета приращений координат 23 соединен с первым входом блока расчета корректирующих коэффициентов 12, первый выход которого соединен с первым входом блока перемножения 13, второй вход которого соединен с выходом датчика перемещения 6, а выход блока перемножения 13 соединен со вторым входом блока коррекции 11 и вторым входом первого блока расчета приращений координат 8, первый вход которого соединен с выходом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ 4 и первым входом блока расчета угла 7, второй вход которого соединен со вторым выходом блока расчета корректирующих коэффициентов 12, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока управления 5, второй выход которого соединен со вторым входом блока коррекции 11, третий вход которого соединен с выходом второго сумматора 10, а первый и второй выходы блока коррекции 11 соединены соответственно с входом первого сумматора 9 и вторым входом второго сумматора 10; выход пульта 16 соединен с третьим входом блока управления 5, третий выход которого соединен с входом дисплея 17.The prototype device contains a block of magnetic field sensors 1, a block of vertical sensors (linear acceleration) 2, a block for converting readings of sensors 3, a block for calculating horizontal projections MPZ 4, a control unit 5, a displacement sensor 6, a block for calculating the angle 7, the first 8 and second 23 coordinate increment calculation blocks, first 9 and second 10 adders, correction block 11, correction factor calculation block 12, multiplication block 13, SNA receiver 15, remote control 16 and display 17. The outputs of the blocks of magnetic field sensors 1 and vertical sensors 2 are connected respectively about with the first and second inputs of the sensor readings conversion unit 3, the output of which is connected to the first input of the horizontal projection calculation unit MPZ 4, the output of which is connected to the first input of the first coordinate increment calculation block 8 and the first input of the angle calculation block 7, the output of which is connected to the first the input of the control unit 5, the first and fifth outputs of which are connected respectively to the second input of the block for calculating horizontal projections MPZ 4 and the third input of the unit for converting readings of sensors 3; the output of the first adder 9 is connected to the second input of the control unit 5; the output of the SNA receiver 15 is connected to the first input of the correction unit 11 and the first input of the second block of calculation of coordinate increments 23, the second input of which is connected to the output of the first block of calculation of coordinate increments 8 and the first input of the second adder 10, and the output of the second block of calculation of coordinate increments 23 is connected to the first input of the correction factor calculation unit 12, the first output of which is connected to the first input of the multiplication unit 13, the second input of which is connected to the output of the displacement sensor 6, and the output of the multiplication unit 13 is connected about the second input of the correction block 11 and the second input of the first block for calculating the increment of coordinates 8, the first input of which is connected to the output of the block for calculating horizontal projections MPZ 4 and the first input of the block for calculating the angle 7, the second input of which is connected to the second output of the block for calculating the correction factors 12, the second the input of which is connected to the fourth output of the control unit 5, the second output of which is connected to the second input of the correction unit 11, the third input of which is connected to the output of the second adder 10, and the first and second outputs of the corre section 11 are connected respectively to the input of the first adder 9 and the second input of the second adder 10; the output of the remote control 16 is connected to the third input of the control unit 5, the third output of which is connected to the input of the display 17.
Работает устройство-прототип следующим образом.The prototype device works as follows.
В блоке 1 формируются аналоговые сигналы, пропорциональные значению соответствующих ортогональных проекций вектора напряженности магнитного поля Нх, Ну, Hz. Одновременно с ними, в блоке 2 осуществляется преобразование действующего значения силы тяжести, пропорциональное значениям соответствующих ортогональных проекций Ax, Ay, Az. Сигналы с блоков 1 и 2 поступают соответственно на первый и второй входы блока 3, в котором осуществляется преобразование аналоговых сигналов датчиков в цифровую форму, и их усреднение в каждом рабочем цикле за период 0,1÷2 сек. Усредненные значения Ax, Ay, Az и Нх, Ну, Hz поступают на первый вход блока 4, в котором производится коррекция значений Нх, Ну, Hz с учетом коэффициентов коррекции, полученных в калибровочном цикле. Значения сигналов горизонтальных проекций МПЗ с выхода блока 4 поступают на первый вход блока 8 и первый вход блока 7, в котором осуществляется преобразование значений проекции МПЗ на оси приборной системы координат и определение отклонений действующего направления приборной системы координат от направления линий напряженности МПЗ, а также расчет наклонов приборной системы в продольном и поперечном направлении. Сигнал с выхода датчика перемещения 6 поступает на второй вход блока 13, где он перемножается с сигналом, приходящим с первого выхода блока 12. Блок 13 обеспечивает определение приращения пройденного пути ΔS за каждый рабочий цикл в соответствии с выражением:In block 1, analog signals are generated that are proportional to the value of the corresponding orthogonal projections of the magnetic field vector Hx, Well, Hz. At the same time, in block 2, the effective value of gravity is converted, proportional to the values of the corresponding orthogonal projections Ax, Ay, Az. The signals from blocks 1 and 2 are respectively supplied to the first and second inputs of block 3, in which the analog signals of the sensors are converted to digital form, and their averaging is performed in each working cycle for a period of 0.1 ÷ 2 sec. The averaged values of Ax, Ay, Az, and Hx, Well, Hz are fed to the first input of block 4, in which the correction of the values of Hx, Well, Hz is carried out taking into account the correction coefficients obtained in the calibration cycle. The values of the signals of the horizontal projections of the MPZ from the output of block 4 go to the first input of block 8 and the first input of block 7, in which the values of the projection of the MPZ on the axis of the instrument coordinate system are converted and the deviations of the current direction of the instrument coordinate system from the direction of the MPZ tension lines are calculated, as well as the calculation tilt the instrument system in the longitudinal and transverse directions. The signal from the output of the displacement sensor 6 is supplied to the second input of block 13, where it is multiplied with the signal coming from the first output of block 12. Block 13 determines the increment of the traveled path ΔS for each working cycle in accordance with the expression:
ΔS=Ks*ΔW,ΔS = Ks * ΔW,
где Ks - коэффициент пути;where Ks is the path coefficient;
ΔW - показания датчика перемещения 6.ΔW - readings of the displacement sensor 6.
С выхода блока 13 сигнал поступает на второй вход блока 8 и второй вход блока 11, в котором осуществляется вычисление проекции суммарного вектора перемещения объекта с учетом координат местоположения.From the output of block 13, the signal is supplied to the second input of block 8 and the second input of block 11, in which the projection of the total vector of the object’s displacement is calculated taking into account the coordinates of the location.
С выхода блока 8 сигнал поступает на второй вход второго блока 23, в котором осуществляется расчет проекции перемещения объекта навигации на оси географической системы координат за определенный интервал времени (равный промежутку рабочего цикла измерений, что составляет 1 сек.) с учетом предварительно вычисленных проекций суммарного вектора перемещения объекта. Кроме того, с выхода блока 8 сигнал подается на первый вход второго сумматора 10, с выхода которого сигнал подается на третий вход блока 11, с первого выхода которого сигнал через блок 9 поступает на второй вход блока управления 5, осуществляющего операции интерфейсного обмена для ввода команд управления устройства и вывода значений сигналов, являющихся результатом работы устройства, а также синхронизацию операций, выполняемых отдельными составными частями устройства. Сигнал с выхода блока 7 поступает на первый вход блока 5, и с его первого выхода сигнал поступает на второй вход блока 4; с пятого выхода блока 5 сигнал поступает на третий вход блока 3, с четвертого выхода блока 5 сигнал поступает на второй вход блока расчета корректирующих коэффициентов пути и угла 12, и с его первого выхода сигнал поступает на первый вход блока 13. С выхода блока 23 сигнал поступает на первый вход блока 12, со второго выхода которого сигнал одновременно поступает на второй вход блока 7 и третий вход блока 8. Со второго выхода блока 5 сигнал управления поступает на второй вход блока 11, со второго выхода которого сигнал поступает на второй вход блока 10. С выхода приемника СНС 15 сигнал значений координат текущего местоположения поступает на первый вход блока 23 и первый вход блока 11. Сигнал с третьего выхода блока 5 поступает на вход дисплея 17 для визуального отображения текущей информации, сигнал запроса с пульта 16 поступает на третий вход блока управления 5.From the output of block 8, the signal enters the second input of the second block 23, in which the projection of the navigation object’s movement on the axis of the geographic coordinate system is calculated for a certain time interval (equal to the interval of the measurement work cycle, which is 1 second), taking into account the previously calculated projections of the total vector moving an object. In addition, from the output of block 8, the signal is fed to the first input of the second adder 10, from the output of which the signal is fed to the third input of block 11, from the first output of which the signal through block 9 is fed to the second input of the control unit 5, which performs interface exchange operations for entering commands device control and output of signal values resulting from the operation of the device, as well as synchronization of operations performed by the individual components of the device. The signal from the output of block 7 goes to the first input of block 5, and from its first output the signal goes to the second input of block 4; from the fifth output of block 5, the signal goes to the third input of block 3, from the fourth output of block 5, the signal goes to the second input of the block for calculating the correction coefficients of the path and angle 12, and from its first output the signal goes to the first input of block 13. From the output of block 23, the signal enters the first input of block 12, from the second output of which the signal simultaneously enters the second input of block 7 and the third input of block 8. From the second output of block 5, the control signal enters the second input of block 11, from the second output of which the signal enters the second input of block 10 . From the output of the SNA receiver 15, the signal of the coordinate values of the current location is fed to the first input of block 23 and the first input of block 11. The signal from the third output of block 5 is sent to the input of display 17 to visually display current information, the request signal from the console 16 is sent to the third input of the control unit 5.
Недостатком устройства-прототипа является наличие ошибок измерения координат на операции маневрирования движения в условиях воздействия на подвижный наземный объект угловой скорости в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что приводит к отклонению вычисляемых параметров азимута от его реального значения, это обусловлено инерционностью показаний датчиков магнитного поля и линейного ускорения и ошибкой вычислительного алгоритма. В процессе движения наземного подвижного объекта (НПО) возникают пробуксовки колес, изменение направления движения при разгоне, торможении, на поворотах, что приводит к большим среднеквадратичным ошибкам при определении азимута, вследствие погрешности и нестабильности измерений физических параметров.The disadvantage of the prototype device is the presence of measurement errors of coordinates on the operation of maneuvering the movement under the influence of the angular velocity in the horizontal and vertical planes on a moving ground object, which leads to a deviation of the calculated azimuth parameters from its real value, this is due to the inertia of the readings of the magnetic field sensors and linear acceleration and a computational error. In the process of moving a ground moving object (NPO), wheel slippage occurs, a change in the direction of movement during acceleration, braking, cornering, which leads to large rms errors in determining the azimuth, due to the error and instability of measurements of physical parameters.
В процессе движения НПО в показаниях одометрических датчиков пути возникают погрешности вследствие "дребезга" переключений на малых скоростях.In the process of NGO movement, in the readings of odometer track sensors, errors arise due to the "bounce" of switching at low speeds.
В наземной геомагнитной навигации уклонениями отвесной линии можно пренебречь, т.к. дополнительные ошибки не превысят 0,05% от пройденного пути. Величина вектора ускорения свободного падения на поверхности Земли изменяется несущественно (0,5%), ошибка определения направления вертикали при замене истинного значения на среднее составляет не более 1° при наклонах, не превышающих 20°. Поэтому при использовании аппаратуры для НПО можно отказаться от измерений величины Az, заменяя ее вычисленным значением:In terrestrial geomagnetic navigation, plumb line deviations can be neglected, because additional errors will not exceed 0.05% of the distance traveled. The magnitude of the acceleration vector of gravity on the Earth's surface changes insignificantly (0.5%), the error in determining the direction of the vertical when replacing the true value with the average is no more than 1 ° for inclinations not exceeding 20 °. Therefore, when using equipment for NGOs, it is possible to abandon measurements of the value of Az, replacing it with a calculated value:
где А - соответствует величине ускорения свободного падения, равного 9,81 м/с2.where A - corresponds to the value of the acceleration of gravity equal to 9.81 m / s 2 .
Для наземной геомагнитной навигации важно знать параметры МПЗ, характер его распределения в приземном слое, временные и пространственные вариации, влияние и взаимодействие МПЗ с магнитным полем другого объекта. Проекция Hz лежит в плоскости магнитного меридиана, и положение его постоянно изменяется во времени вследствие вариаций элементов земного магнетизма. Быстротечные вариации возникают вследствие возникновения электрических токов в высоких слоях атмосферы. При малых наклонах требования к точности определения Hz значительно ниже, чем Нх и Ну. Поэтому можно отказаться от измерений величины Hz и заменить его вычисленным значением:For terrestrial geomagnetic navigation, it is important to know the parameters of the magnetic field, the nature of its distribution in the surface layer, temporal and spatial variations, the influence and interaction of the magnetic field with the magnetic field of another object. The projection Hz lies in the plane of the magnetic meridian, and its position is constantly changing in time due to variations in the elements of terrestrial magnetism. Transient variations result from the occurrence of electric currents in high atmospheric layers. At small slopes, the requirements for the accuracy of determining Hz are much lower than Hx and Well. Therefore, it is possible to abandon the measurement of the value of Hz and replace it with the calculated value:
где Н - значение МПЗ в данной местности.where H is the value of the MPZ in the area.
Однако величина Н не может быть постоянна и определяется при смене региона либо по магнитной карте, имеющейся в памяти вычислительного блока, либо путем прямого измерения магнитного поля на расстоянии до 20 метров от транспортного средства.However, the value of H cannot be constant and is determined by changing the region either by the magnetic card available in the memory of the computing unit, or by direct measurement of the magnetic field at a distance of up to 20 meters from the vehicle.
Усреднение измеряемых значений магнитного поля и ускорения силы тяжести в течение измерительного цикла с учетом корректирующих коэффициентов, полученных в калибровочном цикле, не приводит к достаточной точности измерения азимутального угла направления движения и погрешности определения координат НПО. При этом такая систематическая ошибка постоянно увеличивается на каждом шаге вычисления, и возрастает в процессе устранения магнитной девиации.Averaging the measured values of the magnetic field and the acceleration of gravity during the measurement cycle, taking into account the correction coefficients obtained in the calibration cycle, does not lead to sufficient accuracy in measuring the azimuthal angle of direction of movement and the error in determining the coordinates of NGOs. Moreover, such a systematic error constantly increases at each step of the calculation, and increases in the process of eliminating magnetic deviation.
Таким образом, целью предлагаемой работы является создание устройства обработки измерительной информации инерциальной навигационной системы для НПО, обеспечивающего технический результат в виде повышения быстродействия системы обработки измерительной информации, точности и достоверности определения координат и угловой ориентации НПО в условиях маневрирования и воздействия дестабилизирующих факторов в виде угловой скорости в горизонтальной и вертикальной плоскостях, при разгоне, торможении пробусковке, а также в процессе движения при подъемах и поворотах и при воздействии механических электромагнтных помех и различных дестабилизирующих факторов окружающей среды.Thus, the aim of the proposed work is to create a device for processing measurement information of an inertial navigation system for NGOs, which provides a technical result in the form of increased speed of the processing system for measuring information, accuracy and reliability of determining the coordinates and angular orientation of NGOs under conditions of maneuvering and the influence of destabilizing factors in the form of angular velocity in the horizontal and vertical planes, during acceleration, braking of the throughput, as well as during movement I when lifting and turning and when exposed to mechanical electromagnetic interference and various destabilizing environmental factors.
Для реализации поставленной цели в известное устройство, содержащее блок датчиков магнитного поля, блок датчиков линейного ускорения, блок преобразования показаний датчиков, блок расчета горизонтальных проекций магнитного поля Земли (МПЗ), блок управления, датчик перемещения, блок расчет угла, блок расчета приращений координат, первый и второй сумматоры, блок коррекции, блок расчета корректирующих коэффициентов пути и угла, блок перемножения, приемник спутниковой навигационной системы (СНС), пульт управления, дисплей, причем выходы блока датчиков магнитного поля и блока датчиков линейного ускорения соединены, соответственно, с первым и вторым входами блока преобразования показаний датчиков, выход блока расчета горизонтальных проекций МПЗ соединен с первым входом блока расчета угла, второй вход которого соединен со вторым выходом блока расчета корректирующих коэффициентов пути и угла, первый выход которого соединен с первым входом блока перемножения, выход блока расчета угла соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен со вторым входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ, второй выход блока управления соединен со вторым входом блока коррекции, первый вход которого соединен с выходом приемника СНС, второй выход блока коррекции соединен со вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с третьим входом блока коррекции, первый выход которого через первый сумматор соединен со вторым входом блока управления, третий вход которого соединен с выходом пульта управления, а третий выход - с входом дисплея, согласно полезной модели, введены третий сумматор, блок анализа фазовых интервалов и фронтов сигналов, блок фильтрации, блок коррекции неортогональности расположения датчиков, блок хранения коэффициентов лабораторной настройки и блок хранения исходных значений координат, при этом, первый выход блока хранения коэффициентов лабораторной настройки соединен с третьим входом блока преобразования показаний датчиков, выполненного с возможностью коррекции показаний датчиков, выход которого через блок фильтрации соединен с первым входом блока коррекции неортогональности расположения датчиков, второй вход которого соединен со вторым выходом блока хранения коэффициентов лабораторной настройки, а выход блока коррекции неортогональности расположения датчиков соединен с первым входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ; выход датчика перемещения через блок анализа фазовых интервалов и фронтов сигналов соединен со вторым входом блока перемножения, выход которого соединен со вторым входом блока расчета приращений координат, выход которого соединен с первым входом второго сумматора и первым входом третьего сумматора, выход которого соединен с первым входом блока расчета корректирующих коэффициентов пути и угла; выход блока хранения исходных значений координат соединен со вторыми входами первого и третьего сумматоров, с третьим входом второго сумматора и четвертым входом блока расчета корректирующих коэффициентов пути и угла, третий вход которого соединен с выходом приемника СНС, четвертый выход блока управления соединен с третьим входом блока расчета приращений координат, выполненного с возможностью расчета приращения координат за единицу приращения пути, пятый выход блока управления соединен с входом блока хранения исходных значений координат.To achieve this goal in a known device containing a block of magnetic field sensors, a block of linear acceleration sensors, a unit for converting sensor readings, a unit for calculating horizontal projections of the Earth’s magnetic field (MPZ), a control unit, a displacement sensor, an angle calculation unit, a coordinate increment calculation unit, the first and second adders, a correction block, a block for calculating correcting path and angle coefficients, a multiplication block, a satellite navigation system (SNA) receiver, a control panel, a display, and the outputs are block and the magnetic field sensors and the linear acceleration sensor unit are connected, respectively, to the first and second inputs of the sensor readings conversion unit, the output of the horizontal projection calculation unit MPZ is connected to the first input of the angle calculation unit, the second input of which is connected to the second output of the calculation unit for correcting path coefficients and angle, the first output of which is connected to the first input of the multiplication unit, the output of the angle calculation unit is connected to the first input of the control unit, the first output of which is connected to the second input of the unit In order to calculate the horizontal projections of the MPZ, the second output of the control unit is connected to the second input of the correction unit, the first input of which is connected to the output of the SNA receiver, the second output of the correction unit is connected to the second input of the second adder, the output of which is connected to the third input of the correction unit, the first output of which the first adder is connected to the second input of the control unit, the third input of which is connected to the output of the control panel, and the third output is connected to the display input, according to the utility model, the third adder, anal of phase intervals and signal fronts, a filtering unit, a sensor location non-orthogonality correction unit, a laboratory tuning coefficient storage unit and a source coordinate storage unit, while the first output of the laboratory tuning coefficient storage unit is connected to the third input of the sensor readings conversion unit, configured to correction of the readings of sensors, the output of which through the filtering unit is connected to the first input of the block for correcting the non-orthogonality of the location of the sensors, second input coupled to the second output storage laboratory setting coefficient block, and the output of non-orthogonality correction unit location sensors connected to the first input of the calculation of the horizontal projections inventories; the output of the displacement sensor through the phase interval and signal edge analysis unit is connected to the second input of the multiplication unit, the output of which is connected to the second input of the coordinate increment calculation unit, the output of which is connected to the first input of the second adder and the first input of the third adder, the output of which is connected to the first input of the unit calculation of the correcting coefficients of the path and angle; the output of the storage unit of the initial coordinate values is connected to the second inputs of the first and third adders, with the third input of the second adder and the fourth input of the block for calculating the correcting path and angle coefficients, the third input of which is connected to the output of the SNA receiver, the fourth output of the control unit is connected to the third input of the calculation block increments of coordinates, made with the possibility of calculating the increment of coordinates per unit of increment of the path, the fifth output of the control unit is connected to the input of the storage unit of the initial values of INAT.
Функциональная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, где приняты следующие обозначения:Functional diagram of the proposed device is presented in figure 2, where the following notation:
1 - блок датчиков магнитного поля;1 - block of magnetic field sensors;
2 - блок датчиков линейного ускорения (блок датчиков вертикали);2 - linear acceleration sensor block (vertical sensor block);
3 - блок преобразования и коррекции показаний датчиков;3 - block conversion and correction of sensor readings;
4 - блок расчета горизонтальных проекций магнитного поля Земли (МПЗ);4 - unit for calculating horizontal projections of the Earth's magnetic field (MPZ);
5 - блок управления;5 - control unit;
6 - датчик перемещения;6 - displacement sensor;
7 - блок расчета угла;7 - block calculation of the angle;
8 - блок расчета приращений координат за единицу приращения пути;8 - unit for calculating increments of coordinates per unit increment of the path;
9, 10, 14 - первый, второй и третий сумматоры;9, 10, 14 - the first, second and third adders;
11 - блок коррекции;11 - block correction;
12 - блок расчета корректирующих коэффициентов пути и угла;12 - block calculation of the correcting coefficients of the path and angle;
13 - блок перемножения;13 - block multiplication;
15 - приемник спутниковой навигационной системы (СНС);15 - receiver of a satellite navigation system (SNA);
16 - пульт управления;16 - control panel;
17 - дисплей;17 - display;
18 - блок анализа фазовых интервалов и фронтов сигналов;18 is a block analysis of phase intervals and signal fronts;
19 - блок фильтрации;19 - filtering unit;
20 - блок коррекции неортогональности расположения датчиков;20 - block correction of the non-orthogonality of the location of the sensors;
21 - блок хранения коэффициентов лабораторной настройки;21 - unit storage coefficients laboratory settings;
22 - блок хранения исходных значений координат.22 - block storage of the initial values of the coordinates.
Предлагаемое устройство содержит блок датчиков магнитного поля 1 и блок датчиков линейного ускорения 2, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока преобразования и коррекции показаний датчиков 3, выход которого соединен с входом блока фильтрации 19, выход которого соединен с первым входом блока коррекции неортогональности расположения датчиков 20, второй вход которого соединен со вторым выходом блока хранения коэффициентов лабораторной настройки 21, первый выход которого соединен с третьим входом блока преобразования и коррекции показаний датчиков 3, выход блока коррекции неортогональности расположения датчиков 20 соединен с первым входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ 4, выход которого соединен с первым входом блока расчета угла 7, выход которого соединен с первым входом блока расчета приращений координат за единицу приращения пути 8 и с первым входом блока управления 5, первый выход которого соединен со вторым входом блока расчета горизонтальных проекций МПЗ 4, третий выход блока управления 5 соединен с входом дисплея 17, третий вход - соединен с выходом пульта 16, второй выход - соединен со вторыми входами блока коррекции 11 и блока расчета корректирующих коэффициентов пути и угла 12, четвертый выход - соединен с третьим входом блока расчета приращений координат за единицу приращения пути 8, пятый выход - соединен с входом блока хранения исходных значений координат 22, второй вход - соединен с выходом первого сумматора 9, второй вход которого соединен с выходом блока хранения исходных значений координат 22, выход приемника СНС 15 соединен с третьим входом блока расчета корректирующих коэффициентов пути и угла 12 и с первым входом блока коррекции 11, второй выход которого соединен со вторым входом второго сумматора 10, третий вход которого соединен с выходом блока хранения исходных значений координат 22, с четвертым входом блока расчета корректирующих коэффициентов пути и угла 12, а также со вторым входом третьего сумматора 14, выход которого соединен с первым входом блока расчета корректирующих коэффициентов пути и угла 12, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления 5, второй выход - соединен со вторым входом блока расчета угла 7, а первый выход - соединен с первым входом блока перемножения 13, второй вход которого соединен с выходом блока анализа фазовых интервалов и фронтов сигналов 18, вход которого соединен с выходом датчика перемещения 6; выход блока перемножения 13 соединен со вторым входом блока расчета приращений координат за единицу приращения пути 8, выход которого соединен с первыми входами второго 10 и третьего 14 сумматоров.The proposed device comprises a block of magnetic field sensors 1 and a block of linear acceleration sensors 2, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the conversion and correction unit of the sensors 3, the output of which is connected to the input of the filtering unit 19, the output of which is connected to the first input of the block of non-orthogonality the location of the sensors 20, the second input of which is connected to the second output of the storage unit coefficients of the laboratory settings 21, the first output of which is connected to the third input of the unit of reading and correcting the readings of the sensors 3, the output of the block for correcting the non-orthogonality of the location of the sensors 20 is connected to the first input of the block for calculating the horizontal projections MPZ 4, the output of which is connected to the first input of the block for calculating the angle 7, the output of which is connected to the first input of the block for calculating coordinate increments per unit of increment 8 and with the first input of the control unit 5, the first output of which is connected to the second input of the horizontal projection calculating unit MPZ 4, the third output of the control unit 5 is connected to the input of the display 17, the third input - connected to the output of the remote control 16, the second output is connected to the second inputs of the correction unit 11 and the calculation unit of the correcting coefficients of the path and angle 12, the fourth output is connected to the third input of the calculation unit of the increment of coordinates per unit of increment of the path 8, the fifth output is connected to the input the storage unit for the initial coordinates 22, the second input is connected to the output of the first adder 9, the second input of which is connected to the output of the storage unit for the initial coordinates 22, the output of the SNA 15 is connected to the third input of the corrector controlling coefficients of the path and angle 12 and with the first input of the correction block 11, the second output of which is connected to the second input of the second adder 10, the third input of which is connected to the output of the storage unit of the initial coordinates 22, with the fourth input of the block for calculating the correcting coefficients of the path and angle 12, and also with the second input of the third adder 14, the output of which is connected to the first input of the block for calculating the correction factors of the path and angle 12, the second input of which is connected to the second output of the control unit 5, the second output is connected to torym input angle calculation unit 7, and the first output - is connected to the first input of the multiplication unit 13, a second input coupled to an output of the phase intervals of the analysis block 18 and fronts signals, whose input is connected to the output displacement sensor 6; the output of the multiplication unit 13 is connected to the second input of the unit for calculating the increments of coordinates per unit of increment of path 8, the output of which is connected to the first inputs of the second 10 and third 14 adders.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.
Сигналы с блоков датчиков магнитного поля 1 и линейного ускорения 2, пропорциональные соответствующим значениям магнитного поля и силы тяжести в пункте определения координат, подаются соответственно на первый и второй входы блока 3, где происходит преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму, а также коррекция показаний с установкой нулевых значений и масштабирования, с выравниванием показаний по координатным осям приборной системы и их линеаризация.The signals from the blocks of the sensors of the magnetic field 1 and linear acceleration 2, proportional to the corresponding values of the magnetic field and gravity in the coordinate determination point, are supplied respectively to the first and second inputs of block 3, where the analog signals are converted to digital form, as well as correction of readings with installation zero values and scaling, with alignment of readings along the coordinate axes of the instrument system and their linearization.
При этом, коэффициенты коррекции и настройки поступают с первого выхода блока 21 на третий вход блока 3. В блоке 21 осуществляется хранение коэффициентов линеаризации показаний датчиков и коррекции текущих значений, установка нулевого значения и масштабирования осей. При осуществлении расчетов физических параметров (градусы наклона и азимут), датчики магнитного поля и ускорения при лабораторной настройке должны выдавать годограф "Магнитного поля", который представляет собой правильный круг при любой ориентации датчиков магнитного поля, от которого зависит точность вычислений физических параметров. Технологические особенности конструкции датчиков, а также необходимость измерять ориентацию направления датчиков (измерение положительного и отрицательного значения магнитного поля), конструктивные особенности монтажа самих датчиков в блоках, особенности преобразования физических величин из аналоговой в цифровую форму, определяют набор корректирующих коэффициентов, которые позволяют компенсировать технологические погрешности значений, возникающие при монтаже датчиков в конструкции, выравнивать цифровое и аналоговое значения в различных направлениях ориентации датчиков при измерении поля в нулевых и экстремальных ориентациях.At the same time, correction and adjustment coefficients come from the first output of block 21 to the third input of block 3. In block 21, linearization coefficients of sensor readings and correction of current values are stored, zero value and axis scaling are set. When calculating the physical parameters (degrees of inclination and azimuth), the magnetic field and acceleration sensors during laboratory setup should produce the “Magnetic field” hodograph, which is the correct circle for any orientation of the magnetic field sensors, on which the accuracy of the calculation of physical parameters depends. Technological features of the design of the sensors, as well as the need to measure the orientation of the sensors (measuring the positive and negative values of the magnetic field), the design features of mounting the sensors themselves in the blocks, the features of converting physical quantities from analog to digital, determine a set of correction factors that compensate for technological errors the values that arise during the installation of sensors in the structure, align the digital and analog values in azlichnyh sensors orientation directions when measured at zero field and extreme orientations.
С выхода блока 3 преобразованные и откорректированные сигналы поступают на вход блока 19, где осуществляется компенсация влияния внешних воздействующих факторов и фильтрация показаний датчиков с подавлением шумов процесса преобразования. С выхода блока 19 измерительные сигналы поступают на первый вход блока 20, где происходит коррекция их показаний с учетом влияния конструктивно-технологических допусков, а также их компенсация. В блоке 20 компенсируется влияние взаимной неортогональности расположения осей чувствительности датчиков в плоскостях их ориентации. Например, компенсируются погрешности, возникающие при взаимной неортогональности расположения осей чувствительности датчиков магнитного поля (магниторезисторов или феррозондов) в измерительной плоскости, возникающих при технологических погрешностях монтажа, а также установочных плоскостей датчиков линейных ускорений (акселерометров). Учет и компенсация погрешностей, возникающих при вышеуказанных факторах, позволяют повысить точность определения проекций векторов магнитного поля на оси приборной системы координат и соответственно угловой ориентации подвижного объекта. Со второго выхода блока 21 сигналы коррекции и масштабирования поступают на второй вход блока 20, что позволяет дополнительно повысить точность определения угловой ориентации в процессе измерений координат и направления движения в режиме перемещения. С выхода блока 20 скорректированные и отфильтрованные значения сигналов магнитного поля и силы гравитации поступают на первый вход блока 4, где производится расчет проекции действующего вектора МПЗ на оси приборной системы координат. С выхода блока 4 откалиброванные и преобразованные измерительные сигналы поступают на первый вход блока 7, где осуществляется преобразование значений проекции МПЗ на осях приборной системы координат в значения отклонений действующего направления приборной системы координат от направления линий напряженности магнитного поля Земли (азимут на магнитный Север), а также производится коррекция азимута магнитного отклонения в азимут географического направления и расчет наклона приборной системы в продольном и поперечном направлении относительно уровня плоскости горизонта. В блоке 7 также учитывается поправка направления, которая является погрешностью конструктивной установки блоков датчиков 1 и 2 на подвижном объекте, и поступает со второго выхода блока 12 на второй вход блока 7. С выхода блока 7 рассчитанные значения азимута и углов наклона транспортного средства поступают на первый вход блока управления 5, с третьего выхода которого эти значения поступают на вход блока 17 для визуального отображения пользователю. Одновременно с выхода блока 7 преобразованные и откалиброванные сигналы поступают на первый вход блока 8, где производится расчет приращений координат за единицу приращений пути. При этом осуществляется расчет проекции перемещения объекта навигации на оси географической системы координат за определенный интервал времени. В процессе расчета учитывается интервал расстояния, пройденный подвижным объектом в отведенном интервале времени измерения, а также направление азимута ориентации объекта, в котором происходило передвижение. В процессе движения объекта измерительный сигнал датчика перемещения 6 поступает на вход блока 18, где осуществляется преобразование электрического сигнала, характеризующего перемещение подвижного объекта, в цифровое значение, а также анализ характеристик измеряемых величии, результаты которого используются для уточнения значений величины перемещений при движении на малых скоростях и компенсации ложных срабатываний.From the output of block 3, the converted and corrected signals are fed to the input of block 19, where the influence of external factors is compensated and the sensor readings are filtered with noise reduction of the conversion process. From the output of block 19, the measuring signals arrive at the first input of block 20, where their readings are corrected taking into account the influence of design and technological tolerances, as well as their compensation. In block 20, the influence of mutual non-orthogonality of the arrangement of the sensitivity axes of the sensors in the planes of their orientation is compensated. For example, errors are compensated for that occur due to the mutual non-orthogonality of the arrangement of the sensitivity axes of the magnetic field sensors (magnetoresistors or flux-gates) in the measuring plane, which occur during installation errors, as well as the installation planes of linear acceleration sensors (accelerometers). Accounting and compensation for errors arising from the above factors can improve the accuracy of determining the projections of the magnetic field vectors on the axis of the instrument coordinate system and, accordingly, the angular orientation of the moving object. From the second output of block 21, correction and scaling signals are sent to the second input of block 20, which can further improve the accuracy of determining the angular orientation in the process of measuring coordinates and direction of movement in the movement mode. From the output of block 20, the corrected and filtered values of the signals of the magnetic field and gravity go to the first input of block 4, where the projection of the effective vector of the MPZ on the axis of the instrument coordinate system is calculated. From the output of block 4, the calibrated and transformed measuring signals are fed to the first input of block 7, where the projection values of the MPZ on the axes of the instrument coordinate system are converted into deviations of the current direction of the instrument coordinate system from the direction of the Earth’s magnetic field lines (azimuth to magnetic North), and the azimuth of the magnetic deviation is also corrected in the azimuth of the geographical direction and the calculation of the tilt of the instrument system in the longitudinal and transverse directions level of the horizon plane. Block 7 also takes into account the directional correction, which is an error in the constructive installation of sensor blocks 1 and 2 on a moving object, and comes from the second output of block 12 to the second input of block 7. From the output of block 7, the calculated azimuth and tilt angles of the vehicle are sent to the first the input of the control unit 5, from the third output of which these values are fed to the input of the block 17 for visual display to the user. At the same time, from the output of block 7, the converted and calibrated signals are fed to the first input of block 8, where the calculation of coordinate increments per unit of increments of the path is performed. In this case, the projection of the movement of the navigation object on the axis of the geographical coordinate system for a certain time interval is calculated. In the calculation process, the distance interval traveled by the moving object in the allotted measurement time interval is taken into account, as well as the direction of the azimuth of the orientation of the object in which the movement took place. In the process of moving the object, the measuring signal of the displacement sensor 6 is fed to the input of block 18, where the electrical signal characterizing the movement of the moving object is converted into a digital value, as well as the analysis of the characteristics of the measured magnitude, the results of which are used to clarify the values of the displacements when moving at low speeds and false positive compensation.
При перемещении подвижного объекта с датчика перемещения 6 в блок 18 поступают электрические импульсы с определенными характеристиками, вид которых зависит от формы движения, скорости перемещения, формы маневрирования и т.д. Анализ характеристик этих импульсов (форма, вид фазовых интервалов, частота следования фронтов) характеризуют величину скорости и направления перемещения объекта. С выхода блока 18 измерительный сигнал поступает на второй вход блока 13, в котором формируется значение величины перемещения с учетом измеренного значения перемещения и корректирующего коэффициента. При этом, по сигналу нового временного интервала 1 секунда, который поступает с четвертого выхода блока 5 на третий вход блока 8, производится съем информации о пройденном пути за предыдущий временной интервал, приходящий с выхода блока 13 на второй вход блока 8, и с учетом полученных данных об ориентации объекта (азимут, углы наклона) производится расчет проекции смещения в плоскости осей X, Y географических координат за предыдущий интервал измерения. Результат расчетов проекции смещения подвижного объекта в плоскости географических координат X, Y поступает с выхода блока 8 одновременно на первые входы блоков 10 и 14.When moving a moving object from a displacement sensor 6, electrical impulses with certain characteristics are received in block 18, the shape of which depends on the form of movement, speed of movement, form of maneuvering, etc. An analysis of the characteristics of these pulses (form, type of phase intervals, frequency of repetition of fronts) characterize the magnitude of the speed and direction of movement of the object. From the output of block 18, the measuring signal is supplied to the second input of block 13, in which the value of the displacement value is formed taking into account the measured displacement value and the correction factor. At the same time, according to the signal of the new time interval of 1 second, which comes from the fourth output of block 5 to the third input of block 8, information is taken on the distance traveled for the previous time interval coming from the output of block 13 to the second input of block 8, and taking into account the received object orientation data (azimuth, inclination angles), the projection of the displacement projection in the plane of the X, Y axes of the geographical coordinates for the previous measurement interval is calculated. The result of calculating the projection of the displacement of the moving object in the plane of the geographical coordinates X, Y comes from the output of block 8 simultaneously to the first inputs of blocks 10 and 14.
В блоке 5 осуществляются операции интерфейсного обмена для ввода команд управления: с его первого выхода - на второй вход блока 4, со второго выхода - на вторые входы блоков 11 и 12, с пятого выхода - на вход блока 22, а также осуществляется вывод значений измерительных параметров, фиксирующих результаты функциональной работы, и осуществляется синхронизация операций, выполняемых отдельными составными частями устройства, вырабатывается сигнал, по которому запускается цикл измерения показаний блоков датчиков 1 и 2, расчеты физических величин в блоке 4, а также временные интервалы отчета пройденного пути.In block 5, interface exchange operations are carried out for entering control commands: from its first output to the second input of block 4, from the second output to the second inputs of blocks 11 and 12, from the fifth output to the input of block 22, and measurement values are also output parameters that record the results of the functional work, and the operations performed by the individual components of the device are synchronized, a signal is generated by which a measurement cycle of the readings of the sensor blocks 1 and 2 is started, and physical quantities are calculated in bl Ocean 4, as well as the time intervals of the report of the traveled path.
Сигналы исходных значений координат, поступающие с блока 22 на второй вход блока 14, и значения приращений координат за интервал времени, поступающие с блока 8 на первый вход блока 14, суммируются в плоскости географических координат X, Y в автономном режиме. Суммарное значение величины вектора перемещения в плоскости X, Y географических координат поступает с выхода блока 14 на первый вход блока 12, где при расчете коэффициентов пути производится сравнение показаний системы в автономном режиме, полученных с выхода блока 14, и показаний спутниковой системы, полученных с выхода блока 15 и поступающих на третий вход блока 12. В результате в блоке 12 вырабатываются коэффициенты, корректирующие пройденный путь, и угол направления передвижения. Сигналы обработки с первого и второго выходов блока 12 соответственно поступают на первый вход блока 13 и второй вход блока 7.The signals of the initial coordinate values coming from block 22 to the second input of block 14, and the values of the increments of coordinates for the time interval coming from block 8 to the first input of block 14 are summed in the plane of geographical coordinates X, Y in stand-alone mode. The total value of the displacement vector in the X, Y plane of geographic coordinates comes from the output of block 14 to the first input of block 12, where, when calculating the path coefficients, the system reads the offline readings obtained from the output of block 14 and the satellite system readings from the output block 15 and arriving at the third input of block 12. As a result, in block 12, coefficients are generated that correct the distance traveled and the angle of the direction of movement. The processing signals from the first and second outputs of block 12, respectively, are supplied to the first input of block 13 and the second input of block 7.
С использованием информации, поступающей с выхода блока 22 на третий вход блока 10, в нем суммируются значения смещения объекта плоскости географических координат X, Y относительно координат исходной точки, отсчитанных по значению, полученных при расчетах, использующих показаний датчиков 1, 2, 6 в рабочем режиме, причем полученное значение суммарного смещения подвижного объекта с выхода блока 10 передается на третий вход блока 11, где корректируется в зависимости от показаний сигналов, поступающих с выхода спутникового приемника 15 на первый вход блока 11. Сигнал откорректированного значения суммарного перемещения со второго выхода блока 11 возвращается на второй вход блока 10 для дальнейшего накопления суммарного значения вектора перемещения, а также поступает с первого выхода блока 11 на первый вход блока 9, в котором производится расчет текущего местоположения подвижного объекта с учетом координат исходной точки, полученных с выхода блока 22, поступающих на второй вход блока 9, и суммарного смещения относительных координат исходной точки, поступающих с первого выхода блока 11 на первый вход блока 9. Сигналы действительных координат местоположения, полученных в блоке 9, с его выхода поступают на второй вход блока 5 для последующей отправки пользователю с третьего выхода блока 5 на вход дисплея 17.Using the information received from the output of block 22 to the third input of block 10, it sums the displacement values of the object of the plane of the geographical coordinates X, Y relative to the coordinates of the starting point, counted by the value obtained in the calculations, using the readings of sensors 1, 2, 6 in the working mode, and the obtained value of the total displacement of the moving object from the output of block 10 is transmitted to the third input of block 11, where it is adjusted depending on the readings of the signals received from the output of the satellite receiver 15 to the first input d of block 11. The signal of the adjusted value of the total displacement from the second output of block 11 is returned to the second input of block 10 for further accumulation of the total value of the displacement vector, and also comes from the first output of block 11 to the first input of block 9, in which the current location of the moving object is calculated taking into account the coordinates of the starting point obtained from the output of block 22 coming to the second input of block 9, and the total offset of the relative coordinates of the starting point coming from the first output of block 11 to he first input unit 9. Signals of real position coordinates obtained in block 9 with its output fed to the second input unit 5 for forwarding to the user from the third output unit 5 on the display input 17.
Блок 1 может быть реализован, например, на базе микросхемы AD8554AR, а блок 2 - на базе микросхемы ADXL325.Block 1 can be implemented, for example, on the basis of the AD8554AR chip, and block 2 - on the basis of the ADXL325 chip.
Блоки 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 18, 19 могут быть выполнены, например, в виде программно-аппаратных узлов, входящих в микроконтроллер PIC33FJ128GP708 фирмы Microchip, подсистема которого содержит контроллер, аналого-цифровой преобразователь, специализированные порты ввода-вывода, встроенную оперативную память, имеющий высокую производительность 40 млн. операций в секунду.Blocks 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 18, 19 can be made, for example, in the form of software and hardware nodes included in the Microchip PIC33FJ128GP708 microcontroller, the subsystem of which contains a controller , analog-to-digital converter, specialized input-output ports, built-in random access memory, which has a high productivity of 40 million operations per second.
Блоки 16 и 17 могут быть выполнены, например, на основе микроконтроллера Atmel AT89S8253-24JJ.Blocks 16 and 17 can be performed, for example, based on the Atmel AT89S8253-24JJ microcontroller.
Блоки 21 и 22 могут быть реализованы, например, в виде ПЗУ.Blocks 21 and 22 can be implemented, for example, in the form of ROM.
Техническая реализация остальных блоков - аналогична прототипу.The technical implementation of the remaining blocks is similar to the prototype.
Таким образом, введение новых блоков и связей в предлагаемом устройстве обеспечивает повышение качества получаемых расчетных параметров в части более точного их вычисления, повышение точности вычислений измерительной информации за счет введения дополнительной математической обработки, а также высокую производительность вычислений за счет применения современной элементной базы, в результате чего происходит повышение быстродействия устройства обработки измерительной информации, точности и достоверности определения координат и угловой ориентации НПО в различных условиях маневрирования НПО, при различном рельефе местности и нестабильных климатических условиях, что повышает параметрическую надежность устройства в автономном режиме.Thus, the introduction of new blocks and connections in the proposed device provides an increase in the quality of the calculated parameters in terms of their more accurate calculation, increased accuracy of the calculation of measurement information due to the introduction of additional mathematical processing, as well as high performance calculations due to the use of modern element base, as a result what is the increase in speed of the measuring information processing device, the accuracy and reliability of determining coordinates and angles oic NGO orientation in various NGO maneuvering conditions at different terrain and unstable weather conditions, which increases the reliability of the device parametric offline.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009130645/22U RU89692U1 (en) | 2009-08-10 | 2009-08-10 | DEVICE FOR PROCESSING MEASURING INFORMATION INERTIAL NAVIGATION SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009130645/22U RU89692U1 (en) | 2009-08-10 | 2009-08-10 | DEVICE FOR PROCESSING MEASURING INFORMATION INERTIAL NAVIGATION SYSTEM |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU89692U1 true RU89692U1 (en) | 2009-12-10 |
Family
ID=41490162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009130645/22U RU89692U1 (en) | 2009-08-10 | 2009-08-10 | DEVICE FOR PROCESSING MEASURING INFORMATION INERTIAL NAVIGATION SYSTEM |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU89692U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU170769U1 (en) * | 2016-08-29 | 2017-05-05 | Открытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" имени Г.А. Ильенко" (ОАО "ЭЛАРА") | DEVICE FOR DETERMINING STATIC ANGLES AND MAGNETIC FIELD TENSION |
-
2009
- 2009-08-10 RU RU2009130645/22U patent/RU89692U1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU170769U1 (en) * | 2016-08-29 | 2017-05-05 | Открытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" имени Г.А. Ильенко" (ОАО "ЭЛАРА") | DEVICE FOR DETERMINING STATIC ANGLES AND MAGNETIC FIELD TENSION |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5991692A (en) | Zero motion detection system for improved vehicle navigation system | |
| US6860023B2 (en) | Methods and apparatus for automatic magnetic compensation | |
| CN113311436B (en) | Method for correcting wind measurement of motion attitude of laser wind measuring radar on mobile platform | |
| RU2395061C1 (en) | Method to determine position of movable objects and integrated navigation system to this end | |
| JP5068531B2 (en) | Method and system for improving the accuracy of inertial navigation measurements using measured and stored gravity gradients | |
| CN110567454B (en) | SINS/DVL tightly-combined navigation method in complex environment | |
| CN110057356B (en) | Method and device for positioning vehicles in tunnel | |
| US3849636A (en) | Method and apparatus for determining the position of a vehicle | |
| CN107270898B (en) | Double particle filter navigation devices and method based on MEMS sensor and VLC positioning fusion | |
| CN110007354B (en) | Device and method for measuring flight parameters of semi-aviation transient electromagnetic receiving coil of unmanned aerial vehicle | |
| CN109870173A (en) | A kind of track correct method of the submarine pipeline inertial navigation system based on checkpoint | |
| CN104698485A (en) | BD, GPS and MEMS based integrated navigation system and method | |
| CN112833917B (en) | Three-axis magnetic sensor calibration method based on magnetic course angle and least square method | |
| RU2378616C1 (en) | Celestial guidance system | |
| CN109084755B (en) | Accelerometer zero offset estimation method based on gravity apparent velocity and parameter identification | |
| RU2443978C1 (en) | Method of determining spatial coordinates of mobile objects and integrated navigation system for realising said method | |
| CN103292827A (en) | Data correction method and electronic equipment | |
| RU2548115C1 (en) | Platform-free navigation complex with inertial orientation system built around coarse sensors and method of correction of its inertial transducers | |
| CN111141285B (en) | Aviation gravity measuring device | |
| RU2277696C2 (en) | Integrated satellite inertial-navigational system | |
| RU89692U1 (en) | DEVICE FOR PROCESSING MEASURING INFORMATION INERTIAL NAVIGATION SYSTEM | |
| RU100232U1 (en) | COMPLEX NAVIGATION SYSTEM FOR DETERMINING THE COORDINATES OF MOBILE LAND OBJECTS | |
| RU118740U1 (en) | ADAPTIVE NAVIGATION COMPLEX | |
| CN108416387A (en) | Height filtering method based on GPS Yu barometer fused data | |
| RU2487318C1 (en) | Platform-free inertial attitude and heading reference system based on sensitive elements of medium accuracy |