Способ определения навигационных параметров
Способ определения навигационных параметров объекта, движущегося по траекториям, отличным от движения вдоль линии, соединяющей текущее месtoпoлoжeниe объекта с опорной навигационной точкой, включающий измерение составляющих ускорения или скорости или местоположения в проекциях на оси навигационной системы координат с началом в опорной навигационной точке, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности определения навигационных параметров, дополнительно измеряют угловое рассогласование или между направлением из опорной навигационной точки на объект и направлением скорости движения объекта , или между направлением скорости движения объекта и направлением ускорения , или между направлением из опорной навигационной точки на объект и направлением ускорения, определяют модуль и составлякяцие в проекциях на оси навигационной системы координат с началом в опорной навигационной точке или угловой скорости вращения , направленной по оси аппликат вращающейся прямоугольной системы коор-; динат, вектора местоположения или скорости движения объекта, являющегося вектором меньшего порядка из исходного и определяемого, в плоскости осей абсцисс и ординат вращающейся прямоугольной системы координат, ось абсцисс которой совпадает с направлением от опорной навигационной точки на объект или с направлением скорости - вектором меньшего порядка , ось аппликат направлена перпендикулярно плоскости векторов исходного и определяемого параметров, а ось ординат дополняет две другие оси до правой системы координат, или углового ускорения, направленного по оси (Л аппликат вращающейся прямоугольной системы координат, вектора местоположения в плоскости осей абсцисс и ординат вращающейся прямоугольной системы координат, ось абсцисс которой совпадает с направлением от опорной навигационной точки на объект , ось аппликат направлена перпендикулярно плоскости векторов местоположения и ускорения, а ось ординат дополняет две другие оси правой системы координат, и определяют составляющие искомого параметра по составляющим исходного параметра в соответствии с зависимостью: . ,5 т« т, I Ч -СО, mt W,i т,3 Tj -Cl) с. «8,2 mt,l mt 0} 1; 2 - порядок диф1еренцирования относительно вектора
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
4(s)) С 01 С 21/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABT0PCH0IVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ вЕ " в<,3 "1e,е (ы1 щЕ 1РЕ3 юЕ (ю1
13 ((ЕЕ Ы1
:! ! i (е) Х (Е) "те!
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3308387/40-23 (22) 16.06.81 (46) 23.05.85. Бюл, Р 19 (72) Г.Н. Громов (53) 629.7.05(088.8) (56) 1. Одинцов В.А. Радионавигация летательных аппаратов. М., "Машиностроение", 1968.
2. Андреев В.Д. Теория инерциальной навигации. "Карректируемые системы". М., "Наука", 1967 (прототип). (5À) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАВИГАЦИОННЫХ
ПАРАМЕТРОВ, (57) Способ определения навигационных параметров объекта, движущегося по траекториям, отличным от движения вдолЬ линии, соединяющей текущее местоположение объекта с опорной навигационной точкой, включающий измерение составляющих ускорения или скорости нли местоположения в проекциях на оси навигационной системы координат с началом в опорной навигационной точке, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения навигационных параметров, дополнительно измеряют угловое рассогласование или между направлением из опорной навигационной точки на объект и направлением скорости движения объекта, или между направлением скорости движения объекта и направлением ускорения, или между направлением из опорной навигационной точки на объект и направлением ускорения, определяют модуль и составляющие в проекциях на оси навигационной системы координат с началом в опорной навигационной точке или угловой скорости вращения, направленной по оси аппликат вра
„„SU(,„10 8382 щающейся прямоугольной системы коор-. динат, вектора местоположения или скорости движения объекта, являющегося вектором меньшего порядка из исходного и определяемого, в плоскости осей абсцисс и ординат вращающейся прямоугольной системы координат, ось абсцисс которой совпадает с направлением от опорной навигационной точки на объект или с направлением скорости — вектором меньшего порядка, ось аппликат направлена перпендикулярно плоскости векторов исходного и определяемого параметров, а ось ординат дополняет две другие оси до правой системы координат, или углового ускорения, направленного по оси аппликат вращающейся прямоугольной системы координат, вектора местоположения в плоскости осей абсцисс и ординат вращающейся прямоугольной системы координат, ось абсцисс которой совпадает с направлением от опорной навигационной точки на объект, ось аппликат направлена перпендикулярно плоскости векторов местоположения и ускорения, а ось ординат дополняет две другие оси правой системы координат, и определяют состав" ляющие искомого параметра по составляющим исходного параметра в соответствии с зависимостью: (где rn Е 0 1; 2 — порядок диф-! ференцирования относительно вектора
«1
Ф } (109 местоположения, имеющего нулевой порядок, причем вектор скорости имеет первый порядок, вектор ускорения— второй порядок, е; — составляющие в проекциях на осй навигационной системы координат с началом в опорной навигационной точке вектора определяемого параметра в -"порядка; у (; f — cocтавляющие в про
C
8382 правлению с вектором меньшего порядка (местоположения или скорости), ось аппликат направлена перпендикулярно плоскости исходного и определяемого векторов, а ось ординат дополняет две другие оси до правой системы координат, или вектора углового ускорения, направленного по оси аппликат вращающейся прямоугольной системы координат, вектора местоположения, возникающего под действием вектора ускорения, в плоскости абсцисс и ординат вращающейся прямоугольной системы координат, ось абсцисс которой совпадает по направлению с вектором местоположения, ось аппликат направлена перпендикулярно плоскости вектора местоположения и ускорения, один из которых является исходным, а другой определяемым; а ось ординат дополняет две другие оси до правой системы координат;
" p шЕ - " è Е . > с=1; Ь = c<-È
lfl Я m ае %
935 fA
ПР Ih me 41 е ъ,„ежgmt 04% p..e с 7 — угол между направ ниями векторов. Изобретение относится к области навигационных измерений, а именно к определению навигационных параметров движущихся объектов. Известен способ определения навигационных параметров движущихся объектов, а именно координат местоположения, а также составляющих вектора скорости и ускорения, согласно которому по измеряемым составляющим нави« 10 гационных параметров (например, вектора скорости) интегрированием определяют текущие координаты движущегося объекта f3). Основным недостатком такого спосо-..1S ба является нарастание ошибок счисления координат местоположения с течением времени, что вызвано интегрированием ошибок измерений вектора скорости. 20 Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ определения навигационных параметров объекта, включающий измерение составляющих ускорения или скорости или местоположения в проекциях на оси навигационной системы координат с началом в опорной навигационной точке. Основным недостатком способа является возрастание ошибки вычисления текущих навигационных параметров во времени, что обусловлено тем, что определение координат ведется путем интегрирования текущих измерений, содержащих собственные погрешности. Определение навигационных параметров путем дифференцирования текущих измерений также приводит к увеличению погрешностей счисления. з 1098382 4 Бель изобРетения — повышение точ- ставляюшим исходного параметра в ности определения навигационных па- соответствии с зависимостью: раметров. — с4 с е ез с1„е, Ъее -с4:е =а,) Ь - me,2 " е,1 "е Указанная цель достигается тем, что в способе определения навигационных параметров объекта, движущегося по траекториям, отличным от движения вдоль линии, соединяющей текущее местоположение объекта с опорной на(п) 1 (т) z (ъ) qe) Л) (е) вигационной точкой, включающем изме- 10 рение составляющих ускорения или скорости или местоположения в проекциях на оси навигационной системы координат с началом в опорной навигационной точке, дополнительно измеряют угловое рассогласование или между направлением из опорной навигационной точки на объект и направлением скорости движения объекта, или между направлением скорости движения объекта и направлением ускорения, или между направлением из опорной навигационной точки на объект и направлением ускорения, определяют модуль и составляющие в проекциях на 25 оси навигационной системы координат с началом в опррной навигационной точке или угловой скорости вращения, направленной по оси аппликат вращающейся прямоугольной системы координат, вектора местоположения или скорости движения объекта, являющегося вектором меньшего порядка из исходного и определяемого, в плоскости осей абсцисс и ординат вращающейся прямоугольной системы координат, ось 35 абсцисс которой совпадает с направлением от опорной навигационной точки на объект или с направлением скорости — вектором меньшего порядка, ось аппликат направлена перпендикулярно 40 плоскости векторов исходного и определяемого параметров, а ось ординат дополняет две другие оси до правой системы координат, или углового ускорения, направленного по оси аппликат вращающейся прямоугольной системы коррдинат, вектора местоположения в плоскости осей абсцисс и ординат вращающейся прямоугольной системы координат, ось абсцисс кото- 5О рой совпадает с направлением от опорной навигационной точки иа объект, ось аппликат направлена перпендикулярно плоскости векторов местополо.жения и ускорения, а ось ординат до- 55 полняет две другие оси до правой . системы координат, и определяют со» ставляющие искомого параметра по со" где m Q = 0; 1; 2 — порядок дифференцирования относительно вектора местоположения, имеющуго нулевой порядок, причем вектор скорости имеет первый порядок, вектор ускорения— второй порядок, me E ; — составляющие вектора определяемого параметра m --го порядка; f < ) $ <Е) ) — составляющие вектора исходного параметра l-го порядка; в-е) Е41 4 Е,„4 )Е Е ° )Д,5 модуль и проекции на оси навигационной системы координат с началом в опорной навигационной точке или вектора угловой скорости вращения, направленной по оси аппликат вращающейся системы. координат, вектора меньше порядка (ипи местоположения, или скорости), возникающего под действием вектора большего .порядка (или скорости, или ускорения) из исходного и определяемого, в плоскости осей абсцисс и ординат вращающейся прямоугольной системы координат, ось абсцисс которой совпадает по направлению с вектором меньшего порядка (местоположения или скорости), ось аппликат направлена перпендикулярно плоскости исходного и определяемого векторов, а ось ординат дополняет две другие оси до правой системы координат, или вектора углового ускорения, направленного по оси аппликат вращающейся прямоугольной системы «оординат, вектора местоположения, возникающего под действием вектора ускорения, в плоскости абсцисс и ординат вращающейся прямоугольной системы координат, ось абсцисс которой совпадает по направлению с вектором местоположения, ось аппликат направлена перпендикулярно ппоскости вектора местоположения и ускорения, один из которых является исходным, а другой определяемым, а ось ординат дополняет Ь Р = „,1с+ф Р 1; c ---1 Такой способ позволяет исключить дополнительные погрешности счисления навигационных параметров, возникающие при операциях интегрирования и дифференцирования, На Фиг. 1 поедставлена прямоугольная система координат ОХУ, начало ко oooo совпадает с опорной навигационной точкой (с радиомаяком); на Фиг. 2 — Функциональная схема устройства,реализующего предложенный способ. В качестве примера реализации прелложенного способа рассмотрим навигационную систему, определяющую текущее местоположение объекта. Система содержит координатор цели f допплеровский измеритель 2 скорости и угла сноса, курсовую систему 3, вычислитель координат 4, сумматоры 5, 6, 7. На борту подвижного объекта с помощью бортовых измерителей определяются следующие параметры движения: yraoaaR р„„ „„„и BH3HpoBBHHR е эз и курсовой угол радиостанции 9 (координатором цели 1); модуль скорости ur и путевой угол (ПУ) (соответственно допплеровским измерителем скорости и угла сноса и курсовой 40 системой 3).При этомПУ= + УС,где,— гироскопический курс; УС -угол сноса. Угол р. между радиусом-векторомр и вектором скорости (см. фиг. 1) определяется из соотношения: p =T- 6, Тогда, используя зависимость для определения навигационныхпараметров. ле 11) ° две другие оси до правой системы ординат; и. — угол между направлениями векторов; Ь me > т1 "Р I e б Р-c=1i Ь 1=4 eche 6 si wÄe при п <1: с z ! 1098382 6 ко- .получим %Site g соэ (ПУ- ц ) +Sine (= si (и У -,ц, ), Устройство работает следующим образом. Допплеровский измеритель 2 скорости и угла сноса измеряет линейную скорость объекта, посылая сигнал на вход вычислителя координат 4, и угол сноса, значение которого складывается в сумматоре 5 с величиной гироскопического курса ie которая поступает с выхода курсовой системы 3. Выход сумматора 5 подключен ко второму входу вычислителя координат. Координатор цели 1 измеряет углы 8 и 6, значения которых поступают на вход сумматора 6 и на третий вход вычислителя координат 4 соответственно. На другой вход сумматора 6 поступает сигнал, nponopIploHBJIbHbN значению угла Т . Выход сумматора 6 подключен ко входу сумматора 7, на другой вход которого подается сигнал, пропорциональный путевому углу. В вычислителе координат 4 реализуется формула (2), Рассмотренное устройство является одним из возможных ус. тройс тв реализующих предложенный спо-соб, Возможно реализовать способ с помощью других устройств, которые будут отличаться от рассмотренногоэ количеством и составом измерительной аппаратуры для измерения части навигационных параметров, но определение неизвестных навигационных параметров будет по-прежнему производится по формуF, (m) .е " е, с)„(4 -с: п4,2 <е) (е) г (e) э Предложенный способ позволяет существенно повысить точность счисления навигационных параметров, так как ошибки определения навигационных параметров в этом случае не возрастают с течением време" -55 1098382 ОН 7 Редактор С. Титова Техред Т. Дубинчак Корректор М. Максииишинец Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 2886(5 Тираж 653 Подлисное ВНИИПИ Государственного коиитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
