Способ определения координат, курса и скорости воздушного судна



Способ определения координат, курса и скорости воздушного судна
Способ определения координат, курса и скорости воздушного судна

 


Владельцы патента RU 2506541:

Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области навигации воздушного судна (ВС) и может быть использовано для коррекции навигационных систем BC по скорости, координатам и курсу. Технический результат - повышение точности коррекции навигационной системы ВС по курсу, координатам и скорости. Для этого осуществляют фиксирование двух соседних моментов времени приема лазерного излучения приемником, установленным на ВС вне его продольной оси, и вычисления скорости ВС по формуле: где l1 и l2 - расстояние между лазерным ориентиром и приемником ВС, вычисленные в моменты времени t1 и t2 соответственно; АВ1 и АВ2 - углы поворота луча лазера, отсчитываемые от направления на север до линии встречи луча лазера с приемником, вычисленные в моменты времени t1 и t2 соответственно; Δt - промежуток времени между моментами времени t1 и t2, определяемый как Δt=t2-t1. 2 ил.

 

Изобретение относится к области навигации воздушного судна (ВС) и может быть использовано для коррекции по скорости, координатам и курсу систем счисления ВС.

Известен способ определения курса ВС оптическим методом с помощью теодолита, установленного на борту ВС и ориентиров, установленных на земле, и посредством которого определяют направление продольной оси самолета, углы визирования относительно продольной оси ВС, и по известным расстояниям между ориентирами R1 и R2, определенным азимутам двух ориентиров А1 и А2, определяют курс ВС (см., например, SU 267474, 04.01.1988 г.).

Недостатками данного способа являются недостаточная точность, связанная с субъективным фактором - присутствием человека-оператора, необходимость больших аппаратурных затрат.

Наиболее близкими по технической сущности заявляемому изобретению являются способ определения курса и координат ВС (см., например, Бондарев В.Г., Ипполитов С.В., Конотоп В.И., Захарин А.В., Лейбич А.А. Способ определения курса и координат самолета, RU 2356012, 20.05.09 г. (прототип) с помощью установленного в районе стартовой позиции сканирующего в горизонтальной плоскости лазерного маяка, излучение которого модулируется в зависимости от угла поворота, и приемников оптического излучения, определенным образом установленных на ВС. Используя данные о величинах базисных расстояний АВ, ВС и углов А, С между приемниками излучения, углах поворота луча лазера АА, АВ, АС, отсчитываемых от направления на Север до линии встречи луча лазера с приемниками А, В, С блока приемников излучения лазера, определяют курс и координаты ВС.

Недостатками данного способа является низкая точность коррекции навигационных параметров из-за отсутствия информации о скорости ВС.

Технической задачей изобретения является измерение скорости ВС, что повышает точность коррекции навигационной системы ВС по курсу, координатам и скорости.

Решение технической задачи состоит в том, что в известном способе, основанном на формировании кодированного лазерного излучения в направлении на ВС, приеме лазерного излучения тремя приемниками, установленными на борту ВС определенным образом так, что два из них расположены на продольной оси ВС, а третий вне продольной оси, декодировании принятых сигналов и определении курса и координат ВС, на основе данных об азимутальных углах приемников излучения, базисных расстояниях и углах между приемниками излучения; отличающийся тем, что, последовательно фиксируют два соседних момента времени приема сигнала приемником, установленным вне продольной оси (ti и ti) и вычисляют скорость ВС по формуле:

,

где l1 и l2 - расстояние между лазерным ориентиром и приемником ВС, вычисленные в моменты времени t1 и t2 соответственно;

AB1 и AB2 - углы поворота луча лазера, отсчитываемые от направления на север до линии встречи луча лазера с приемником, вычисленные в моменты времени t1 и t2 соответственно;

Δt - промежуток времени между моментами времени t1 и t2, определяемый как Δt=t2-t1.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, где представлено взаимное расположение источника лазерного излучения и приемников ВС для двух моментов времени t1 и t2. На фиг.1 обозначено:

А, В, С - приемники лазерного излучения, установленные на борту ВС;

М(ΛM, ΦM) - источник лазерного излучения М, координаты которого AM, ФM известны;

Aб и Cб - базисные углы между приемниками лазерного излучения А и С;

АВ и AC - базисные расстояния между приемниками лазерного излучения;

lЛА - расстояние, пройденное ЛА за промежуток времени t1 и t2;

А* - угол между стороной АВ и отрезком, соединяющим источник лазерного излучения и приемник лазерного излучения В;

АA и AC - углы поворота луча лазера, отсчитываемые от направления на север до линии встречи луча лазера с приемником;

l1 и l2 - расстояние между лазерным ориентиром и приемником, вычисленные в моменты времени t1 и t2;

AB1 и AB2 - углы поворота луча лазера, отсчитываемые от направления на север до линии встречи луча лазера с приемником, вычисленные в моменты времени t1 и t2;

N - прямая, обозначающая северное направление.

Из фиг.1 видно, что скорость ВС можно определить по формуле:

,

где lЛА определяется, как

,

а Δt определяется, как

Δt=t2-t1.

Способ определения координат, курса и скорости ВС может быть реализован, например, с помощью устройства, структурная схема которого приведена на фиг.2, на которой обозначены блок лазерного ориентира 1, блок приемников излучения 2, запоминающее устройство 3, вычислитель 4, лазер 5, кодирующее устройство 6, датчик угла луча лазера 7, приемники излучения лазера 8, 9, 10, декодирующее устройство 11, усилитель 12, хронометр 13, задатчики базисных углов Aб и Cб приемников лазерного излучения 14, 15, задатчики базисных расстояний АВ и ВС между приемниками лазерного излучения 16, 17, задатчики координат лазерного ориентира ΛM и ΦM 18, 19.

Устройство от известных (см., например, Бондарев В.Г., Ипполитов С.В., Конотоп В.И., Захарин А.В., Лейбич А.А. Способ определения курса и координат самолета, RU 2356012, 20.05.09 г. (прототип) отличается тем, что дополнительно введен хронометр 13 кварцевого типа.

Реализуется способ следующим образом. Лазерное излучение, создаваемое в блоке лазерного ориентира 1, кодируемое по закону f=f(Ai), где А - угол поворота луча лазера, принимается тремя приемниками лазерного излучения. Декодируемые и усиленные сигналы в блоке оптических сигналов, пропорциональные значениям азимутных углов AAi, ABi, ACi, передаются в вычислитель 4. При этом с помощью хронометра 13 регистрируется время приема лазерного излучения соответствующим приемником ti и данная информация передается так же в вычислитель 4. Запоминающее устройство служит для хранения и выдачу в вычислитель постоянных величин: углов А, С и сторон АВ, ВС базиса оптических приемников ВС, координат лазерного маяка ΛM, ΦM. Вычислитель осуществляет непосредственный расчет курса ΨBC и координат ΛBC, ΦBC и скорости ВС VBC и выдачу для последующей корректировки систем счисления ВС.

Способ определения координат, курса и скорости воздушного судна, основанный на формировании кодированного лазерного излучения в направлении на BC, приеме лазерного излучения тремя приемниками, установленными на борту ВС определенным образом так, что два из них расположены на продольной оси ВС, а третий вне продольной оси, дешифрировании принятых сигналов и определении курса и координат ВС, на основе данных об азимутальных углах приемников излучения, базисных расстояниях и углах между приемниками излучения, отличающийся тем, что последовательно фиксируют два соседних момента времени приема сигнала приемником, установленным вне продольной оси (t1 и t2), и вычисляют скорость ВС по формуле:

где l1 и l2 - расстояние между лазерным ориентиром и приемником ВС, вычисленные в моменты времени t1 и t2 соответственно;
AB1 и АB2 - углы поворота луча лазера, отсчитываемые от направления на север до линии встречи луча лазера с приемником, вычисленные в моменты времени t1 и t2 соответственно;
Δt - промежуток времени между моментами времени t1 и t2, определяемый как Δt=t2-t1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике коррекции позиционных и угловых относительных уходов навигационных систем (ОУНС) выносных подвижных носителей (ВН), повышения точности определения координат ВН, а также точности координат объектов, обнаруженных измерительными средствами (ИС) ВН.

Изобретение относится к средствам для обеспечения жизнедеятельности инвалидов по зрению, а именно предназначено для получения информации и облегчения ориентации незрячих людей в пространстве.

Изобретение относится к области комплексного контроля инерциальных навигационных систем управления подвижными объектами и, в частности, к средствам аппаратурно-безызбыточного контроля систем ориентации и навигации беспилотных и дистанционно пилотируемых летательных аппаратов, минимального веса, габаритов, энергопотребления, сложности и стоимости.

Изобретение относится к области картографии и может быть использовано в качестве информационной базы при управлении движением различных транспортных средств и пеших групп, использовании автоматизированной системы управления войсками, планировании и проведении полевых исследований и туристических маршрутов.

Изобретение относится к геодезии, в частности к способам топогеодезической подготовки боевых действий ракетных войск и артиллерии сухопутных войск. Способ автоматизированного формирования локальных геодезических сетей высокого класса точности, включает в себя определение с помощью навигационной системы (НС) координат, дирекционных углов на ориентирные направления пунктов локальных геодезических сетей, закрепление полученных данных на местности постоянными или временными центрами, составление списков координат на каждый позиционный район с дальнейшей топогеодезической привязкой позиций, пунктов, постов, При создании локальных геодезических сетей (ЛГС) на первоначальном этапе выполняется в автономном режиме начальное ориентирование и определение начальных координат НТС комплектом бортового оборудования с дальнейшим вводом в бортовой вычислитель НТС значений начальных данных как вручную, так и автоматически, на втором этапе формируется район работ, где должна быть создана ЛГС, для чего в бортовой вычислитель с внешнего устройства производится загрузка пакета цифровых карт местности (ЦКМ) и выбираются необходимые файлы с ЦКМ, на третьем этапе производится прокладка маршрута на ЦКМ в соответствии с предполагаемой конфигурацией ЛГС, на четвертом этапе производится движение НТС в соответствии с проложенным маршрутом, во время которого происходит автоматическое определение координат пунктов создаваемой ЛГС, точки ЛГС при необходимости закрепляются на местности центрами с наружными знаками и для них определяются дополнительные ориентиры и особые условия состояния маршрута, для повышения точности производится коррекция НС по данным аппаратуры спутниковой навигации (АСН), либо при кратковременных остановках НТС при помощи ориентиров с известными координатами, на пятом этапе для сгущения пунктов ЛГС автоматически определяются геодезические данные точек на ЦКМ, отмеченных курсором оператора, на шестом этапе производится представление данных по сформированной ЛГС в печатном виде или электронном с возможностью их автоматизированной передачи по каналам связи объектам автоматизированной системы управления войсками (АСУВ).
Изобретение относится к навигационной технике и может быть использовано для зрительной навигации на акваториях. Сущность: на устройстве для навигации программируют временную диаграмму проблесков.

Изобретение относится к оборонной технике, в частности к методам и средствам проведения испытаний систем топопривязки и навигации, устанавливаемым на шасси наземных транспортных средств.

Изобретение относится к области навигации, а более конкретно к измерению параметров волнения посредством устройств, представляющих собой радиотехническое неконтактные измерители.

Изобретение относится к области авиационно-космического приборостроения и может быть использовано при создании бесплатформенного орбитального гирокомпаса (БОГК) с произвольной курсовой ориентацией космического аппарата (КА) на около круговой орбите.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах спутниковой навигации подвижных объектов. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого выработка спутниковой системой навигационных параметров коррекции базируется на измерениях дальности от объекта до навигационных спутников в три близких (около 1 сек) момента времени с возможностью использования только одного спутника для коррекции автономных средств навигации подвижных объектов, в котором для упрощения приемного тракта передачу кодовых сообщений (цифровой информации) осуществляют на различных частотах по одному радиоканалу связи путем формирования синхроимпульса и разрядов кода логический «0» и логическая «1», при этом передают импульсы, соответствующие одному разряду, разделенные во времени. 2 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к навигации летательных аппаратов (ЛА), и может быть использовано при осуществлении навигации ЛА, включая посадку на взлетно-посадочную полосу (ВПП). Технический результат заключается в повышении надежности и точности определения координат ЛА. Для этого комплексный способ навигации объединяет спутниковый и радиотехнический дальномерный способы навигации на основе наземных радиомаяков (НРМ), при этом прием сигналов спутников проводят как на борту ЛА, так и на ряде наземных НРМ, в том числе на НРМ у ВПП. На НРМ непрерывно уточняют базовые координаты, определяют дифференциальные поправки (ДП) к координатам и ДП к псевдодальностям, формируют пакет корректирующей информации (КИ) с упомянутыми ДП, погрешностями их определения, вычисленными данными тропосферной рефракции и уточненными базовыми координатами НРМ. По запросу с ЛА НРМ излучает по дальномерному каналу сигнал с КИ, включающей ДП только в виде ДП к координатам. На ЛА вычисляют навигационные параметры с учетом КИ, производят комплексную обработку данных и непрерывную сравнительную оценку погрешностей. При достижении зоны аэродрома и посадке, в случае меньшего значения погрешности по спутниковому способу, режим формирования последовательности запросных дальномерных сигналов ряда НРМ переводят в режим запроса только одного НРМ, расположенного у ВПП, при этом на ЛА в составе КИ передают ДП только в виде ДП к псевдодальностям. По откорректированным псевдодальностям вычисляют уточненные координаты ЛА. 8 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 прил.

Изобретение относится к военной технике, а именно к способам функционирования мобильных комплексов навигации и топопривязки в условиях взаимодействия в автоматизированной системе управления войсками (АСУВ), и может быть использовано для решения задач топогеодезической подготовки боевых действий Сухопутных войск. Топопривязчик включен в систему информационного обмена АСУВ и связан с автоматизированными рабочими местами (АРМ) объектов АСУВ, информационный обмен осуществляется по унифицированному протоколу обмена объектов АСУВ высокоточной навигационно-временной информацией, а в режиме контрольно-корректирующей станции - сформированными дифференциальными поправками, полученными в результате анализа качества навигационных полей космических навигационных систем (КНС) ГЛОНАСС и GPS, в связи с этим взаимодействие ССПД топопривязчика со средствами связи объектов АСУВ осуществляется за счет применения однотипных технических средств, обеспечивающих их техническую и информационную совместимость путем автоматизированного взаимообмена сообщениями, построенными по единой структуре с использованием единых правил формализации и единых оперативно-тактических понятий, в соответствии с планом распределения информации, на основе которого осуществляется передача информации по сети от абонента-источника до абонента-получателя, цифровая топогеодезическая информация представлена в виде цифровой картографической базы данных, содержащей информацию о местности, координаты точек локальной геодезической сети, созданной топопривязчиком, данные об оперативной обстановке, наносимые должностными лицами органов управления АСУВ, оперативную базу данных о реальном маршруте движения и взаимном расположении элементов боевого порядка, работа топопривязчика в режиме контрольно-корректирующей станции осуществляется в двух основных режимах: в режиме оперативной передачи информации и в режиме постобработки накопленных данных от космических аппаратов (КА) КНС ГЛОНАСС и GPS для последующей дифференциальной коррекции. Технический результат заключается в формировании способа функционирования топопривязчика в составе автоматизированной системы управления войсками, обеспечивающего в автоматизированном режиме определение и передачу объектам АСУВ топогеодезической и корректирующей информации по каналам системы связи и передачи данных. 1 ил.

Изобретение относится к области навигации и может быть использовано для определения местоположения и управления движением автономных необитаемых подводных аппаратов с инерциальной навигационной системой и средствами технического зрения. Технический результат - повышение точности. Для достижения данного результата при движении автономного необитаемого подводного аппарата по заданной траектории выделяют один или несколько заранее неизвестных неподвижных подводных объектов, обнаруженных средствами технического зрения, оценивают их координаты и на основе полученных данных уточняют свое собственное положение при дальнейшем движении.

Изобретение относится к системам привязки местоположения. Технический результат заключается в повышении точности кодирования местоположения. Система содержит кодер, базу данных для сохранения предварительно кодированных местоположений и результатов предыдущих попыток при кодировании этих местоположений, система при приеме местоположения, которое должно быть кодировано, сначала запрашивает базу данных, чтобы установить то, формирует ли его часть или является ли идентичным местоположение или его часть местоположению, ранее сохраненным в рамках упомянутой базы данных, причем система возвращает или ранее кодированное местоположение или его часть в случае, если кодирование уже осуществлено, либо, альтернативно, передает местоположение непрерывного пути в кодер, вывод которого в любом случае сохраняется в упомянутой базе данных вместе с этим местоположением непрерывного пути. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 21 ил., 55 табл.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к способам персональной навигации (пешеходной, автомобильной и пр.), и может быть использовано при решении задач локальной навигации (мининавигации). Технический результат - получение наиболее полной и достоверной информации о географических координатах объекта. Для этого на основании полученной инерциальной информации вычисляют по алгоритмам аналитического гиро-горизонт-широт-компасирования географической широты и параметров ориентации основания объекта: курс, тангаж и крен. При этом в дополнение к двум каналам инерциальных измерений формируют третий канал на основе идентификации магнитных свойств основания объекта, измерения вектора напряженности магнитного поля Земли (МПЗ), его коррекции и сравнения оценок векторов напряженностей МПЗ. 3 ил.

Изобретение относится к навигационным системам. Технический результат заключается в повышении защиты обновляемых картографических данных. Система содержит навигационный блок, работающий с использованием картографических данных, и носитель записи, подсоединяемый к и отсоединяемый от навигационного блока, в которой носитель записи имеет перезаписываемую область данных, в которой записываются картографические данные, и неперезаписываемую область управления, в которой записывается идентификационная информация носителя. Информация права обновления включает в себя информацию, относящуюся к праву обновления картографических данных, записанных на носителе записи, и необходимую для обновления картографических данных, записывается в области данных. Информация права обновления считывается из области данных и удаляется из этой области данных при первом доступе к данным упомянутого носителя записи посредством навигационного блока, и должный срок обновления карты, созданный на основе считанной информации права обновления, записывается в память навигационного блока вместе с идентификационной информацией упомянутого носителя, считанной из области управления. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для определения планово-высотного положения подземного магистрального трубопровода. Способ включает пропуск внутритрубного инспектирующего прибора с навигационной системой внутри трубопровода, регистрацию и запись параметров движения, вычисление координат оси трубопровода в наземном пункте обработки. На трассе стационарно размещают устройства для определения планово-высотного положения, выполняют их геодезическую привязку с помощью спутниковых систем GPS/ГЛОНАСС базовыми и подвижной станциями относительно реперов. На устройствах для определения планово-высотного положения устанавливают блоки связи с внутритрубным инспектирующим прибором, вводят в них координаты геодезической привязки, передают блоками связи корректирующие сигналы внутритрубному инспектирующему прибору. Затем накопленные данные внутритрубного прибора и геодезические координаты деформационных марок устройств для определения планово-высотного положения передают в наземный пункт обработки. Технический результат: повышение точности определения координат оси магистрального подземного трубопровода. 4 ил.

Изобретение относится к области навигации летательных аппаратов (ЛА) с использованием комплексного способа навигации, функционально объединяющего инерциальный способ навигации и спутниковый способ навигации, и может быть использовано при осуществлении навигации ЛА, в том числе навигации высокодинамичных ЛА в сложных навигационных условиях, характеризующихся повышенным уровнем изменчивости состава рабочего созвездия навигационных спутников. Способ состоит в том, что между входной и выходной обработками данных инерциальных датчиков и спутникового приемника с использованием для комплексной обработки фильтра Калмана производят промежуточную обработку, учитывающую ориентацию ЛА в пространстве. Она включает: формирование данных рабочего созвездия на основе уточненного положения ЛА и информации об ориентации ЛА, альманахе спутников, диаграмме направленности антенны спутникового приемника, а также формирование корреляционной матрицы ошибок измерений спутникового приемника на основе данных рабочего созвездия спутников. Предложен вариант способа, в котором в промежуточной обработке проводят выбор рабочего созвездия спутников, формирование векторов направления на спутники, определяют весовые коэффициенты спутников, сопоставляя направления на спутники и диаграмму направленности антенны спутникового приемника, и формируют корреляционную матрицу ошибок спутникового способа с учетом весовых коэффициентов и отношений сигнал/шум для спутников рабочего созвездия. Предложен вариант способа с целевым управлением поиском рабочего созвездия спутников. Результатом использования способа является оценивание координат ЛА с большей точностью и непрерывностью. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к блокам ориентации. Устройство содержит вращающийся трансформатор, блок датчиков первичной информации, АЦП, вычислительную машину, формирователь внешнего интерфейса, микроконтроллер с АЦП, нуль-орган, узел гальванической развязки, синхронизатор и два канала преобразования, каждый из которых содержит переключатель и последовательно соединенные буфер, подключенный ко входу нуль-органа, инвертор, компаратор, выход которого подключен к микроконтроллеру и входу управления переключателя, выход которого подключен ко входу АЦП, встроенного в микроконтроллер, а входы подключены ко входу и выходу инвертора. При этом вход буфера одного канала подключен к синусной обмотке вращающегося трансформатора. Вход буфера другого канала подключен к косинусной обмотке вращающегося трансформатора. Вход узла гальванической развязки подключен к источнику внешнего опорного напряжения, питающего обмотку возбуждения вращающегося трансформатора, входящего в состав пилотажно-навигационного комплекса. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей блока ориентации интегрированной системы резервных приборов. 1 ил.
Наверх