Блок ориентации пилотажно-навигационного комплекса и способ калибровки в нем магнитометра

Авторы патента:

G01C21/12 - выполняемые на объекте, для которого производятся навигационные измерения; апериодические вычисления

Владельцы патента RU 2545076:

Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") (RU)

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к блокам ориентации самолетов и вертолетов. Технический результат - повышение точности пилотирования ЛА за счет введения калибровки магнитометра. Существенным отличием устройства является введение первого и второго устройства интерфейса и коммутирующего устройства. Существенным отличием способа является сравнение вычисленного фильтром гиромагнитного курса с истинным магнитным курсом, полученным через первое и второе устройства интерфейса. Разность вычисленного гиромагнитного курса и истинного магнитного курса вводят в ПЗУ каждого измерительного блока, после чего, разворачивая ЛА на углы, кратные 45°, разности гиромагнитного курса по отношению к истинным вводят в ПЗУ и используют при полете ЛА. Предложенное устройство используется в датчике курса и вертикали. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к блокам ориентации самолетов и вертолетов.

Известен блок ориентации курсовой системы [1], содержащий инерциальный измерительный блок с входящими в него вычислителем, преобразователем и индукционный магнитный датчик.

Недостатком данного устройства, как и способа его реализующего, является отсутствие в нем калибровки индукционного магнитного датчика.

Известен способ компенсации девиации магнитного компаса на самолете [2], заключающийся в определении путем последовательной установки самолета на восемь основных магнитных курсов с одновременным отсчетом компасных курсов с занесением в таблицу для последующего использования в полете.

Недостатком данного способа является значительная погрешность в компенсации девиации из-за неточности установки самолета на магнитный курс.

Известен также блок ориентации [3], содержащий первый и второй инерциальные измерительные блоки, соединенные функционально с магнитометром, в котором способ калибровки заключается в том, что летательный аппарат (ЛА) устанавливают на заранее известный курс, затем магнитный курс, вычисленный по информации с магнитометра, сравнивается с тем, на котором установлен ЛА, а разность заносится в постоянное запоминающее устройство, затем разворачивая ЛА на углы 0°, 45°…315°, повторяют измерения.

Недостатком данного устройства, как и способа его калибровки является то, что из-за наличия на объекте изменяющегося во времени паразитного магнитного поля, магнитный курс, вычисленный по информации с одного магнитометра, изменяется во времени, а это при калибровке магнитометра приводит к разным значениям поправки на одном и том же курсе в разных инерциальных измерительных блоках и затем к расхождению магнитных курсов в процессе полета, а также приводит к погрешности калибровки магнитометра инерциальных измерительных блоков из-за неточности установки ЛА на известный курс.

Заявленное изобретение направлено на повышение надежности и точности пилотирования ЛА за счет введения калибровки магнитометра.

Поставленная задача достигается тем, что в блок ориентации пилотажно-навигационного комплекса (ПНК) ЛА, содержащий магнитометр и подключенные к нему первый и второй инерциальные измерительные блоки, в состав каждого из которых входят вычислитель и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), согласно изобретению дополнительно введены первое и второе устройства интерфейса и коммутирующее устройство, подключенное к первому и второму инерциальным измерительным блокам, подключенным через первое и второе устройства интерфейса к шине внешнего интерфейса.

К существенным отличиям предложенного устройства относится введение в него первого и второго устройства интерфейса и коммутирующего устройства, подключенного к первому и второму инерциальным измерительным блокам, подключенным через первое и второе устройства интерфейса к шине внешнего интерфейса.

В способе калибровки магнитометра блока ориентации ПНК, заключающемся в сравнении сформированного гиромагнитного курса с истинным магнитным курсом, согласно изобретению сначала формируют на программном уровне в вычислителях каждого инерциального измерительного блока фильтр гиромагнитного курса по значениям своего гироскопического курса и магнитного курса с магнитометра, то есть устанавливают ЛА на курс равный 0°, после чего по команде с коммутирующего устройства производят ускоренное согласование гироскопических курсов, в каждом инерциальном блоке с истинным магнитным курсом, затем вычисленный фильтром гиромагнитный курс сравнивают с истинным магнитным курсом, полученным по шине внешнего интерфейса, через первое и второе устройства интерфейса, а их разность вводят в ПЗУ каждого инерциального измерительного блока, потом разворачивают ЛА на углы, кратные 45°, также разности в значениях гиромагнитного курса по отношению к истинным вводят в ПЗУ и используют впоследствии при полете ЛА.

К существенным признакам предложенного способа калибровки магнитометра блока ориентации ПНК относятся формирование на программном уровне в вычислителях каждого инерциального измерительного блока фильтра гиромагнитного курса по значениям своего гироскопического курса и магнитного курса магнитометра, то есть устанавливают ЛА на курс равный 0°, после чего по команде с коммутирующего устройства производят ускоренное согласование гироскопических курсов в каждом инерциальном измерительном блоке с истинным магнитным курсом, затем вычисленный фильтром гиромагнитный курс сравнивают с истинным магнитным курсом, полученным по шине внешнего интерфейса, через первое и второе устройства интерфейса, а их разность вводят в ПЗУ каждого инерциального измерительного блока, потом разворачивая ЛА на углы, кратные 45°, также разности в значениях гиромагнитного курса по отношению к истинным вводят в ПЗУ и используют впоследствии при полете ЛА.

На чертеже представлена схема устройства, которое содержит магнитометр 1, первый инерциальный измерительный блок 2, второй инерциальный измерительный блок 3, первое устройство 4 интерфейса, второе устройство 5 интерфейса, коммутирующее устройство 6, шину 7 внешнего интерфейса.

В предложенном устройстве к магнитометру 1 подключены первый 2 и второй 3 инерциальные измерительные блоки, к которым подключено коммутирующее устройство 6 и первое 4, и второе 5 устройства интерфейса, подключенные к шине 7 внешнего интерфейса.

Устройство работает следующим образом.

Первый 2 и второй 3 инерциальные измерительные блоки формируют гироскопические курсы по показаниям собственных датчиков первичной информации. Затем на программном уровне в каждом инерциальном измерительном блоке формируется фильтр гиромагнитного курса по значениям своего гироскопического курса и магнитного курса магнитометра 1. Для этого устанавливают ЛА на курс равный 0° после чего по команде с коммутирующего устройства 6 производят ускоренное согласование гироскопических курсов в каждом инерциальном измерительном блоке 2 и 3 с истинным магнитным курсом. Затем вычисленный фильтром гиромагнитный курс сравнивается с истинным магнитным курсом, полученным по шине 7 внешнего интерфейса через первое 4 и второе 5 устройства интерфейса, а их разность вводится в ПЗУ каждого инерциального измерительного блока 2 и 3. Далее, разворачивая ЛА на углы, кратные 45°, также разности в значениях гиромагнитного курса по отношению к истинным вводят в ПЗУ и используют впоследствии при полете ЛА. Предложенное устройство используется в датчике курса и вертикали.

Источники информации

1. Патент США №4347730, Кл 73/1E, 1982 г.

2. Д.А. Браславский, С.С. Логунов, Д.С. Пельпор. Авиационные приборы изд. «Машиностроение», Москва, 1964 г. стр.391.

3. Патент РФ №2467288, МПК G01C 21/12 опубликованный 20.11.2012 г. (ближайший аналог).

1. Блок ориентации пилотажно-навигационного комплекса (ПНК) летательного аппарата (ЛА), содержащий магнитометр и подключенные к нему первый и второй инерциальные измерительные блоки, в состав каждого из которых входят вычислитель и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), отличающийся тем, что в него дополнительно введены первое и второе устройства интерфейса и коммутирующее устройство, подключенное к первому и второму инерциальным измерительным блокам, подключенным через первое и второе устройства интерфейса к шине внешнего интерфейса.

2. Способ калибровки магнитометра блока ориентации ПНК, заключающийся в сравнении сформированного гиромагнитного курса с истинным магнитным курсом, отличающийся тем, что сначала формируют на программном уровне в вычислителях каждого инерциального измерительного блока фильтр гиромагнитного курса по значениям своего гироскопического курса и магнитного курса с магнитометра, то есть устанавливают ЛА на курс равный 0°, после чего по команде с коммутирующего устройства производят ускоренное согласование гироскопических курсов в каждом инерциальном измерительном блоке с истинным магнитным курсом, затем вычисленный фильтром гиромагнитный курс сравнивают с истинным магнитным курсом, полученным по шине внешнего интерфейса через первое и второе устройства интерфейса, а их разности вводят в ПЗУ каждого инерциального измерительного блока, потом, разворачивая ЛА на углы, кратные 45°, разности в значениях гиромагнитного курса по отношению к истинным вводят в ПЗУ и используют впоследствии при полете ЛА.

Изобретение относится к области навигационного приборостения и может найти применение в бесплатформенных инерциальных навигационных системах (БИНС) и бесплатформенных инерциальных системах ориентации (БИСО) на трехосных волоконно-оптических гироскопах (ТВОГ) с одним общим источником излучения (ОИИ).

Бесплатформенная инерциальная курсовертикаль на чувствительных элементах средней точности // 2487318

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в бесплатформенных инерциальных системах навигации (БИНС) для различных классов носителей от наземных до авиационных, в частности в бесплатформенных системах ориентации (БСО).

Блок ориентации пилотажно-навигационного комплекса // 2467288

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к блокам ориентации самолетов и вертолетов. .

Способ определения местоположения наземных подвижных объектов // 2445576

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения координат подвижных наземных объектов, в частности автотранспортных средств, особенно в автономных навигационных системах.

Способ определения угловой ориентации космического аппарата по сигналу радионавигационного ориентира // 2367909

Изобретение относится к космической радионавигации и может применяться в измерительных средствах определения ориентации космического аппарата, предназначенных для коррекции параметров ориентации бортовой инерциальной навигационной системы (ИНС).

Способ контроля целостности широкозонных дифференциальных подсистем спутниковых радионавигационных систем // 2361231

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для повышения непрерывности обслуживания пользователей широкозонных дифференциальных подсистем (ШДПС) спутниковых радионавигационных систем (СРНС) GPS (Global Positioning System) и ГЛОНАСС (Глобальная навигационная система) в условиях воздействия внезапных неблагоприятных факторов, таких как геомагнитные возмущения, мощные кратковременные радиошумы, локальные шумы многолучевости.

Гравиметрический способ определения уклонения отвесной линии в океане на подвижном объекте // 2348009

Изобретение относится к области морской геодезии и может быть использовано для определения уклонения отвесной линии (УОЛ) в океане на подвижном объекте в целях навигационно-гидрографического обеспечения его навигационного комплекса.

Навигационно-топографический внутритрубный инспектирующий снаряд // 2321828

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для проверки пространственного положения магистральных трубопроводов большой протяженности и привязки их продольной оси к топографическим или географическим картам.

Способ выставки осей подвижного объекта // 2320963

Изобретение относится к области внутритрубных инспектирующих снарядов, предназначенных для автономного определения геодезических координат трассы подземных газо- и нефтепроводов.

Способ определения навигационных параметров летательного аппарата и устройство для его осуществления // 2313067

Изобретение относится к области определения пилотажно-навигационных параметров ЛА. .

Способ автоматизированного управления роботизированным средством по радиоканалу // 2550536

Изобретение относится к наземным робототехническим средствам транспорта груза в заданную точку пространства, а также доставке роботизированного средства в заданное место для выполнения им иных функций без присутствия человека. Техническим результатом является повышение эффективности управления роботизированным средством. В заявленном способе оператор на снимках отмечает ориентир, а также дает команду роботизированному средству о движении на заданное расстояние по отношению к выделенному ориентиру и задает траекторию движении. Далее через бортовое устройство управления роботизированное средство разворачивают для движения по заданной траектории, при этом отслеживают движение образа-ориентира на цифровых снимках с бортовых видеокамер. Далее осуществляют движение по заданной траектории, при этом постоянно вычисляют расстояние до ориентира, а также положение ориентира в поле зрения видеокамер и его масштаб при правильной траектории движения, причем при движении роботизированного средства с помощью устройства управления минимизируют разницу между ожидаемым положением центра ориентира или его оконечными точками и реально наблюдаемым положением центра ориентира или его оконечными точками. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ измерения курса летательного аппарата // 2556286

Изобретение относится к измерительным системам и может быть использовано при измерении курса летательного аппарата. Новизна способа заключается в том, что в оптико-электронной системе переднего обзора измеряют углы ориентации относительно строительных осей ЛА гиростабилизированного поля зрения телевизионного (ТВ) или тепловизионного (ТП) датчика изображений (ДИ), в котором оптическое изображение формируется в фокальной плоскости и считывается матричными чувствительными элементами, выделяют по ТВ/ТП изображениям опорные точки на поверхности Земли для их дальнейшего сопровождения, фиксируют траектории перемещения изображений опорных точек по фокальной плоскости ДИ, сопровождая их на последовательности кадров и регистрируя их координаты, моменты времени формирования соответствующих кадров, углы ориентации поля зрения ДИ относительно строительных осей ЛА, показания датчиков ускорений и формируемые с помощью СНС и ИНС оценки составляющих вектора скорости по строительным осям ЛА в эти моменты времени, выделяют на траекториях пары одновременно формируемых участков, для каждой пары выделенных участков траекторий определяют координаты точки схождения как точки пересечения продолжений хорд, стягивающих эти участки, определяют параметры угловых положений линий визирования, проходящих через полученные точки схождения, и центр проекции, который используется в ДИ для формирования оптического изображения, находя тем самым направления векторов средних скоростей ЛА на интервалах времени формирования выделенных пар участков траекторий движения изображений опорных точек по фокальной плоскости, используя зарегистрированные данные корректируют полученные направления векторов средних скоростей ЛА, приводя их к текущему моменту времени, определяют параметры углового положения вектора скорости ЛА в текущий момент времени относительно системы координат, связанной с полем зрения ДИ, как результат осреднения скорректированных параметров углового положения векторов средних скоростей ЛА, по найденным параметрам углового положения вектора скорости ЛА, углам ориентации поля зрения ДИ относительно строительных осей ЛА и углам крена и тангажа в текущий момент времени определяют углы, задающие направление полета относительно строительных осей ЛА и направление вектора путевой скорости ЛА относительно проекции продольной оси ЛА на горизонтальную плоскость (угол сноса). Технический результат заключается в повышении точности измерения курса летательного аппарата. 1 н.п. ф-лы, 3 ил.

Способ определения угла крена объекта, стабилизированного вращением // 2561795

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способу определения углового положения (в частности, угла крена) объекта, стабилизированного вращением (ОСВ), в пространстве. Способ определения угла крена объекта, стабилизированного вращением (ОСВ), заключается в том, что начиная с момента начала движения t0, на который известен априори угол крена объекта φнач, измеряют угловую скорость вращения ОСВ ω(t), путем интегрирования которой по времени от момента τ0 до конечного известного момента tk определяют величину изменения угла крена объекта, а величину угла крена φ(tk) на момент tk определяют согласно выражению: . При этом производят наблюдение за физическим параметром P(t), функционально связанным с изменением угла крена ОСВ, формируют, по меньшей мере, два раза момент τ0, являющийся характерной точкой на графике изменения физического параметра, например переходом физического параметра P(t) через «ноль» на участке установившегося движения. А интегрирование угловой скорости вращения ОСВ по времени осуществляют от момента начала движения t0 до первого сформированного момента τ0 нач и фиксируют величину интеграла - . Причем наблюдение за физическим параметром P(t) прекращают до возобновления в момент сформированного последующего второго момента τ0 посл, максимально приближенного к моменту tk, при этом изменение угла крена Δφ(t) относительно момента τ0 посл вычисляют согласно выражению: , где τ - измеренное время от τ0 посл до момента tk; Тпосл - измеренный период вращения в процессе формирования момента τ0 посл, а величину угла крена объекта φ(tk) на момент tk определяют согласно выражению: . Изобретение обеспечивает повышение точности определения угла крена ОСВ. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Навигационный комплекс подвижного объекта // 2563326

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах морской геодезии. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого дополнительно введена косвенная стабилизированная в горизонте платформа, на которой установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, четыре акселерометра с вертикальной осью чувствительности и с механизмом их перемещения в горизонте первой пары акселерометров навстречу друг другу по заданному направлению и второй пары акселерометров навстречу друг другу по направлению, перпендикулярному заданному направлению перемещения первой пары акселерометров, измеритель линейной скорости перемещения акселерометров относительно подвижного объекта, регистратор моментов встречи двух акселерометров на траверзе первой и второй пары, при этом все устройства функционально связаны через введенный блок управления с бортовым вычислителем, в котором вычисляют искомые значения составляющих уклонения отвесной линии в меридиане и в первом вертикале. 3 ил.

Способ инерциальной навигации и устройство для его осуществления // 2572403

Изобретение относится к области навигационных измерений и может быть использовано для определения координат местоположения подвижного объекта, например летательного аппарата (ЛА). Для достижения этой цели дополнительно осуществляют компенсацию погрешностей блока акселерометров за счет погрешностей акселерометров второго блока путем разворота чувствительных элементов до достижения максимума разности показаний акселерометров, приведенных к единой системе координат. Устройство является инерциальной навигационной мультисистемой, содержащей два навигационных вычислителя, два блока гироскопов, два блока акселерометров и систему управления пространственным положением блоками чувствительных элементов. Технический результат - повышение точности определения пилотажных и навигационных параметров полета летательного аппарата. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Меточный датчик аэродинамического угла и истинной воздушной скорости // 2585126

Изобретение относится к устройствам для измерения величины (модуля) и угла направления (аэродинамического угла) вектора истинной воздушной скорости, а также других высотно-скоростных параметров летательного аппарата (ЛА), определяющих движение ЛА относительно окружающей воздушной среды. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Предложенное устройство содержит генератор ионных меток, канал регистрации ионных меток в виде системы приемных электродов, расположенных по окружности с центром в точке генерации ионных меток, и блока предварительных усилителей, измерительную схему в виде канала определения рабочего сектора, являющегося каналом грубого отсчета, канала точного измерения угла в рабочем секторе и канала истинной воздушной скорости, подключенных ко входу вычислительного устройства, выходы которого являются цифровыми выходами по аэродинамическому углу и истинной воздушной скорости. 4 ил.

Способ двухканального управления ориентацией объектов с шестью степенями свободы пространственного движения // 2629922

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применение в системах управления полностью свободными в пространстве объектами с шестью степенями свободы пространственного движения, например воздушными и космическими летательными аппаратами, ракетами, снарядами, боевыми элементами, торпедами и другими подводными аппаратами. Технический результат - упрощение способа за счет уменьшения числа каналов управления до двух и формирования измерительных сигналов на основе использования только одного сферического гироскопа. Для этого предлагается двухканальный способ наведения, основанный на формировании измерительных сигналов с помощью только одного сферического гироскопа в виде трех полиортогональных синусно-косинусных сигналов, которые в своих информативных признаках и параметрах несут информацию о значениях и знаках угловых положений как в ортонормированной прямоугольной декартовой системе координат, так и в единичной сферической, связанных с объектом относительно неподвижной системы координат, представляющей внешнее пространство. Из этих сигналов выделяют экваториальный и азимутальный угловые положения объекта, определяют их отклонения и знаки отклонений от заданных значений, формируют по двум каналам сигналы управления, пропорциональные отклонениям экваториального и азимутального углов, и подают их на реверсивные рулевые органы первого и второго каналов, моменты сил рулей которых расположены в экваториальной и азимутальной плоскостях, а направление вращения соответствует знакам отклонений. При этом способ при его реализации позволит уменьшить затраты технических средств бортовой аппаратуры, снизить массогабариты и стоимость объектов, а это важно для сверх- и гиперзвуковых ракет, так как позволит увеличить долю топлива и соответственно коэффициент тяги. 3 ил.

Способ контроля достоверности и устройство объединения/консолидации с множеством модулей обработки // 2634693

Изобретение относится к области радионавигации. Техническим результатом является повышение точности измерений. Объектом изобретения является способ контроля достоверности значения навигационных данных, выдаваемых устройством объединения/консолидации, содержащим множество модулей обработки, каждый из которых вырабатывает навигационное решение на основании измерений, поступающих от одного или нескольких независимых навигационных устройств. В способе контроля для каждого модуля обработки определяют радиус безопасности, соответствующий заданной вероятности отказа, определяют по меньшей мере одну консолидированную зону, которая объединяет зоны безопасности с центром, соответствующим значениям решений, сформированным на выходе модулей обработки, и зоны безопасности соответствуют радиусам безопасности, определенным для этих модулей, при этом радиус безопасности указанного устройства объединения/консолидации для указанной вероятности отказа определяют таким образом, чтобы он соответствовал указанной консолидированной зоне. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

Способ навигации и динамического позиционирования судна // 2642147

Изобретение относится к судовождению и может быть использовано при комбинированных навигационных измерениях в комплексных средствах автоматического управления движением судов, преимущественно в системах динамического позиционирования судов. Способ навигации морского объекта, при котором формируют гидроакустическую навигационную систему (ГАНС), содержащую навигационную базу из М приемоответчиков гидроакустических сигналов, на объекте навигации размещают гидроакустический приемопередатчик, посредством которого измеряют временные интервалы распространения сигналов, причем гидроакустические приемоответчики размещают на подводной части дрейфующих буев, расположенных на водной поверхности, надводные части дрейфующих буев оснащают приемниками спутниковой радионавигационной системы (СРНС), определяют навигационные параметры объекта относительно навигационной базы ГАНС с определенными по СРНС координатами дрейфующих буев и преобразуют в геодезические ординаты объекта навигации. При этом в качестве объекта навигации используют плавучее средство, например судно или плавучую буровую установку (ПБУ), снабженное приемниками СРНС, аппаратурой инерциальной навигационной системы (ИНС), судно дополнительно оснащают средством навигации по радиосигналам локальной радионавигационной системы (РНС), сформированной на дрейфующих буях, а геодезические координаты судна (или ПБУ), составляющие вектора скорости и угловую ориентацию (курсовой угол), определяют путем комплексной обработки навигационной информации от СРНС, ИНС, ГАНС и локальной РНС. Технический результат заключается в повышении точности, надежности и достоверности позиционирования надводных объектов посредством создания избыточных измерений при расширении функциональных возможностей гидроакустической навигационной системы, а также при расширении арсенала средств динамического позиционирования. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.