Способ навигации автономного необитаемого подводного аппарата

Изобретение относится к области навигации и может найти применение в системах навигации автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА). Технический результат - снижение трудозатрат при производстве подводных работ с использованием АНПА. Для этого осуществляют определение координат места по подводным ориентирам путем измерения рельефа дна бортовой акустической аппаратурой, формирование регулярной сетки точек измеренных глубин и сравнение полученных значений глубин с эталонными глубинами, в котором при определении координат места по подводным ориентирам определяют скорость погружения автономного необитаемого подводного аппарата посредством лага для измерения скорости автономного необитаемого подводного аппарата относительно водной поверхности. При этом выполняют измерения гидрологических параметров посредством гидролокатора бокового обзора, профилографа, измерителей температуры и электропроводности, и скорости звука в морской среде, по измеренным глубинам восстанавливают рельеф местности путем построения деревьев Кронрода-Риба при сравнении измеренных значений глубин с эталонными значениями. При совпадении координат критических глубин вводят их для корректировки инерциальной навигационной системы автономного необитаемого подводного аппарата. 3 ил.

 

Изобретение относится к области навигации, а более конкретно к способам навигации автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА) как составным элементам комплексной поисково-спасательной системы, предназначенной для выполнения работ на шельфе в условиях высоких широт.

В известных системах навигации подводного автономного необитаемого аппарата задачи приведения и стыковки под водой решаются при наличии акустического (Allen В., Austin Т., Forrester N. et al. Autonomous Docking Demonstrations with Enhanced REMUS Technology // Proc. of OCEANS'06 MTS/IEEE. Boston, MA, 18-21 September, 2006. USA CD-ROM. ISBN 1-4244-0115-1. Utley C, Lee H. Signal Processing Algorithms for High-Precision Three-Dimensional Navigation and Guidance of Unmanned Undersea Vehicles (UUV) // Proc. of OCEANS'06 MTS/IEEE. Boston, MA, 18-21 September, 2006. USA CD-ROM. ISBN 1-4244-0115-1. Grant M. de Goede, Donald Norris. Recovering Unmanned Undersea Vehicles With a Homing and Docking Sonar // Proc. of OCEANS 2005 MTS/IEEE. Washington, D.C., USA, 18-23 September 2005. USA CD-ROM. ISBN 0-933957-33-5. [1-3]) или визуального (оптического) контакта в ближней зоне приведения (Inzartsev A.V., Matvienko Yu.V., Pavin A.M., Vaulin Yu.V., Scherbatyuk A.Ph. Algorithms of Autonomous Docking System Operation for Long Term AUV // Proc. of 14th Int. Symp. on Unmanned Untethered Submersible Technology (UUST05), Durham, New Hampshire, USA, August 21-24, 2005. Ваулин Ю.В., Инзарцев A.B., Матвиенко A.B., Павин A.M., Щербатюк А.Ф. Исследование работы элементов системы приведения автономного необитаемого подводного аппарата // Матер, междунар. науч.-техн. конф. «Технические проблемы освоения мирового океана». Владивосток, 14-17 сентября, 2005. Владивосток: Дальнаука, 2005, с.40-45 [4, 5]). При работе АНПА с большой автономностью и дальностью хода необходимо обеспечивать возвращение АНПА к обеспечивающему судну после выполнения длительной миссии. В этих условиях важно организовать приведение АНПА в ближнюю зону с учетом того, что накапливающиеся ошибки бортовой автономной навигации могут составлять сотни и тысячи метров.

Один из вариантов решения данной задачи связан с приведением аппарата на гидроакустический маяк, выполненный в виде буксируемой антенны или буксируемого антенного модуля, входящего в состав судовой гидроакустической навигационной системы (ГАНС) (Киселев Л.В., Инзарцев А.В., Матвиенко Ю.В., Ваулин Ю.В. Навигация и управление в подводном пространстве // Мехатроника, автоматизация, управление. 2004. №11, с.35-42 [6]). Данный подход не требует установки на аппарат дополнительного оборудования, а сводится к модификации программного обеспечения системы управления с использованием имеющихся на борту данных от приемников ГАНС. Однако использование обеспечивающего судна с буксируемым антенным модулем для выполнения посредством измерительной аппаратуры, установленной на подводном аппарате исследовательских и изыскательских работ, практически исключает использование подводных аппаратов при наличии сплоченного или дрейфующего льда, т.е. в арктических районах.

Известен также способ навигации подводного аппарата (А.М. Павин. Автоматическое приведение автономного подводного робота к гидроакустическому маяку // Подводные исследования и роботехника. 2008, №5 (1), с.32-38. [7]), который реализуется следующим образом. На подводный аппарат устанавливают средства навигации, которые включают бортовую автономную навигационную систему, обеспечивающую определение координат по принципу счисления пути; гидроакустические и спутниковые системы навигации, позволяющие определять локальные или абсолютные координаты автономного АНПА и обеспечивающего судна.

Система счисления пути, в работе которой используется информация навигационно-пилотажных датчиков-измерителей глубины, составляющих поступательной и угловой скоростей, углов курса, крена и дифферента, дает накапливающуюся ошибку порядка нескольких десятков метров за час работы в зависимости от типа используемого измерителя скорости (доплеровского или относительного лага).

Аналогично задача навигации подводных объектов решается и в известных технических решениях (патенты RU 2119172 С1, 20.09.1998 [8], RU 2084923 C1, 20.07.1997 [9], RU 52197 U1, 10.03.2006 [10], RU 102814 U1, 10.03.2011 [11], EP 1275012 B1, 15.01.2003 [12], US 20110051555 A1, 03.03.2011 [13], RU №2460043 C1, 27.08.2012 [14], RU №2456634 C1, 20.07.2012 [15]).

Увеличение отношения сигнал/шум достигается двумя способами: увеличением мощности сигнала и снижением уровня шума. Как правило, в источниках анализируемых звуковых сигналов для УКБ антенн используются пьезокерамические излучающие элементы, работающие на пределе излучаемой мощности, поэтому единственным способом усиления сигнала является увеличение его энергии за счет увеличения длительности. Увеличение длительности в тональном режиме приводит к снижению точности измерения времени пробега волны и тем самым к ухудшению характеристик навигации в целом. Единственным реальным способом увеличения энергии сигнала без ухудшения разрешающей способности системы по дальности является использование сложных сигналов. Такие системы известны, например типа «POSIDONIA» компании IXSEA OCEANO. Однако использование сложных сигналов требует, с одной стороны, значительного повышения производительности процессоров в транспондерах и бортовой антенне, а с другой, сокращает время жизни акустических ответчиков в автономном режиме при фиксированном ресурсе источников питания.

Окружающий шум в точке приема имеет сложный частотный и пространственный спектры, и его эффективный уровень может быть снижен за счет ограничения чувствительности приемников в областях, заведомо не содержащих полезной информации. Ограничение чувствительности в частотной области достигается оптимальной фильтрацией сигналов, ограничение чувствительности в пространственной области - пассивным или активным формированием диаграммы направленности. Пассивное формирование достигается применением отражающих и заглушающих элементов в конструкции антенны, которые ослабляют звуковые волны с нежелательных направлений. Такой способ применяется в большинстве известных УКБ систем и является весьма эффективным и относительно дешевым, однако не позволяет максимально сузить пространственный спектр анализируемого сигнала и добиться минимально возможного уровня шума. Активное формирование направленности достигается использованием многоэлементных фазируемых решеток и применяется, например, в системе «HIPAP-500» компании Kongsberg. Этот способ формирования диаграммы приема дает наилучшие результаты, однако реализация антенн такого типа является очень сложной и дорогостоящей задачей. Так, в системе HIPAP-500 используют сотни независимых приемных каналов, по которым осуществляются синхронный прием и обработка в реальном времени поступающей информации.

Известные способы навигации [1-15] АНПА включают определение места (координат) по маякам-ответчикам, и отягощены необходимостью установки маяков-ответчиков, их привязки к месту установки. Выполнение данных работ отягощено существенными трудозатратами и не во всех случаях позволяет достичь необходимого результата.

Известны также способы навигации подводных аппаратов (навигационная система TERCOM (Terrain Contour Matching) britannica.com>EBehecked/topic/587825/Tercom [16]) по рельефу дна.

При автономной навигации движущегося подводного аппарата управляющие воздействия формируются по принципу обратной связи в виде функций от измеряемых величин. Во время движения в системе счисления координат - в инерциальной навигационной системе (ИНС), построенной на гироскопах и акселерометрах, накапливаются большие погрешности, поэтому реализующаяся траектория может значительно отличаться от истинной.

Эффективным средством коррекции накопленных ошибок является использование информации о рельефе дна, наблюдаемого в процессе движения.

Все существующие способы навигации подводных аппаратов по рельефу дна имеют общее ядро. Оно состоит в следующем. Имеются эталонные значения глубин. Они представляют собой эталонную регулярную сетку точек глубин, полученную по предварительным измерениям рельефа дна. Подводный аппарат в процессе навигации измеряет рельеф дна бортовой акустической аппаратурой, формирует регулярную сетку точек измеренных глубин и затем сравнивает полученные значения глубин с эталонными.

Для всех существующих методов общим принципом методов сравнения является корреляционно-экстремальный подход, который основан на поиске экстремума некоторого функционала сравнения полученных измерений рельефа дна с априорной (эталонной) информацией о нем, хранящейся в памяти бортового вычислительного устройства.

Классический алгоритм корреляционной обработки для оценки сходства измеренных глубин на борту подводного аппарата с эталонными основан на вычислении функции взаимной корреляции с последующим поиском ее максимума:

K ( p , q ) = 1 N M x = 0 N 1 y = 0 M 1 f s h ( x , y ) f t h ( x + p , y + q ) , ( 1 )

где x, y - плановые координаты района навигации, fsh(x, y), fth(x, y) - регулярные сетки эталонных и текущих измерений глубин, p, q - линейные величины возможного смещения сетки глубин текущих измерений, N, M - число столбцов и строк в сетке.

В основу системы TERCOM положен следующий принцип: географическое положение любой точки земной поверхности (дна моря) описывается единственным образом с помощью вертикальных профилей глубин. Такая система также требует предварительного картографирования профилей поверхности рельефа дна того района, над которым подводный аппарат будет использоваться. Предварительно определенные данные о рельефе района полетов запоминаются в цифровом виде в бортовом запоминающем устройстве. Во время плавания система TERCOM измеряет вертикальный профиль рельефа дна вдоль истинной траектории полета с помощью эхолота. Вычитая текущую глубину, измеренную датчиком давления, система определяет профиль рельефа дна вдоль траектории плавания и организует поиск в памяти вычислителя наиболее "похожего", заранее запомненного профиля с известными координатами.

Очевидно, что все существующие корреляционно-экстремальные навигационные системы без исключения чувствительны к взаимным геометрическим искажениям, то есть к взаимному повороту, сдвигу и изменению масштаба. Действительно, подводный аппарат не может абсолютно точно и постоянно следовать в определенном направлении и на постоянном уровне от поверхности моря. Поэтому принципиально невозможно согласовать направления эталонной сетки глубин и направления плавания, а также выдержать согласование пространственных масштабов измерения глубин. Все это существенно ограничивает точность этих методов. Кроме того, коэффициент корреляции, являясь интегральным параметром, не дает возможности различить траектории с близкими значениями коэффициентов корреляции.

Задачей заявляемого технического решения является снижение трудозатрат при производстве подводных работ с использованием АНПА.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе навигации автономного необитаемого подводного аппарата, включающем определение координат места по подводным ориентирам путем измерения рельефа дна бортовой акустической аппаратурой, формирование регулярной сетки точек измеренных глубин и сравнение полученных значений глубин с эталонными глубинами, в котором при определении координат места по подводным ориентирам определяют скорость погружения автономного необитаемого подводного аппарата посредством лага для измерения скорости автономного необитаемого подводного аппарата относительно водной поверхности, который выполнен в виде индукционного измерителя продольной и поперечной составляющих скорости и угла дрейфа и дополнительно снабжен n приемными датчиками, расположенными в носовой и кормовой частях корпуса автономного необитаемого подводного аппарата, выполняют измерения гидрологических параметров посредством гидролокатора бокового обзора, профилографа, измерителей температуры и электропроводности, и скорости звука в морской среде, по измеренным глубинам восстанавливают рельеф местности, путем построения деревьев Кронрода-Риба, при сравнении измеренных значений глубин с эталонными значениями, при совпадении координат критических глубин, вводят их для корректировки инерциальной навигационной системы автономного необитаемого подводного аппарата.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами (фиг. 1-3).

Фиг. 1. Принцип работы системы TERCOM.

Фиг. 2. Система навигации автономного необитаемого подводного аппарата 1, которая включает блоки гидроакустической системы телеуправления и связи 2, навигационно-пилотажные датчики 3, локальную вычислительную сеть 4, гидроакустический доплеровский лаг 5 для измерения скорости автономного необитаемого подводного аппарата относительно морского дна, лаг 6 для измерения скорости автономного необитаемого подводного аппарата относительно водной поверхности, инерциальную навигационную систему 7, магнитный компас 8, гирокомпас 9, измеритель глубины 10, систему управления 11 рулевыми механизмами 12, а еще автономный необитаемый подводный аппарат оснащен аппаратурой для выполнения гидрологических исследований, включающей гидролокатор бокового обзора 13, профилограф 14, измерители 15 температуры и электропроводности морской среды, фотокамеры 16, мобильный измеритель 17 скорости звука, электронную картографическую навигационную информационную систему 18 и видео-плоттер 19, многолучевой эхолот 20.

Лаг 6 для измерения скорости автономного необитаемого подводного аппарата относительно водной поверхности выполнен в виде индукционного измерителя продольной и поперечной составляющих скорости и угла дрейфа и дополнительно снабжен n приемными датчиками, расположенными в носовой и кормовой частях корпуса автономного необитаемого подводного аппарата для определения скорости погружения автономного необитаемого подводного аппарата.

Гирокомпас 9 выполнен в виде корректируемого гирокомпаса, построенного на базе динамически настраиваемого гироскопа и кварцевых акселерометров.

Инерциальная навигационная система 7 построена на основе прецизионного гироскопа с электростатическим подвесом ротора.

Многолучевой эхолот 20 служит для измерения глубин в некоторой полосе по курсу плавания подводного аппарата.

Фиг. 3. Граф Кронрода-Риба 21 для функций вида 22 и 23. Вложение графа Кронрода-Риба 21 в плоскость 24 контурного рисунка функции, точки (I,H,J) - максимумы, точки (D,A,D,L) - минимумы, точки (F,E,C,K) - седла.

Исключить выявленные проблемы в задаче навигации по рельефу можно путем использования структуры рельефа дна дискретно описывающей картографическое представление рельефа дна. Эта структура возникает при условии, что поверхность рельефа дна можно интерпретировать в виде гладкой двумерной функции, у которой существуют только изолированные простые критические точки: минимумы, максимумы и седловые (Жуков Ю.Н. Математические инструменты описания картографического отображения рельефа Земли // Навигация и гидрография, 2011, №32, стр.60-69 [17]).

Этим терминам в геоморфологии соответствуют географические понятия вершины горы, положения максимума впадины и перевала. Указанные критические точки упорядочиваются специальным образом. Это упорядочение позволяет критические точки организовать в виде специального графа, называемого деревом Кронрода-Риба. Иллюстративный пример этой структуры представлен на фиг.3.

При таком способе описания рельефа дна положение подводного объекта определяется по степени сходства двух структур деревьев Кронрода-Риба. Одно дерево - эталонное, другое строится на борту подводного аппарата. При этом сравниваются координаты местоположения критических точек, их глубины и наличия ребер связей между ними.

Основное преимущество применения этого способа состоит в том, что в этом случае необходимо только сравнение точечных объектов (их координаты и глубины) между собой. Этих объектов незначительное число, они представляют собой естественные особенности поверхности рельефа. И главное, очевидно, что при этом полностью отсутствуют присущие традиционным методам проблемы с пространственной ориентацией подводного аппарата и различным пространственным масштабом измерений глубин.

Способ реализуется следующим образом.

При проведении исследований, например, на акватории размещения подводного объекта хозяйственной деятельности, перед спуском на воду АНПА в инерциальную навигационную систему 7 автономного необитаемого подводного аппарата 1 вводят координаты места его погружения, в электронную картографическую навигационную информационную систему 18 загружают цифровые карты рельефа дна, критические точки (горы, впадины и перевалы), содержащие эталонные деревья Кронрода-Риба.

По заданной программе выполняют плавание и измерение гидрологических параметров посредством аппаратуры для выполнения гидрологических исследований, включающей гидролокатор бокового обзора 13, профилограф 14, измерители 15 температуры и электропроводности морской среды, фотокамеры 16, мобильный измеритель 17 скорости звука.

Плавание выполняют с использованием информации от навигационно-пилотажных датчиков 3, гидроакустического доплеровского лага 5, лага 6 для измерения скорости автономного необитаемого подводного аппарата относительно водной поверхности, инерциальной навигационной системы 7, магнитного компаса 8, гирокомпаса 9, измерителя глубины 10, системы управления 11 рулевыми механизмами 12. При этом посредством многолучевого эхолота 20 и видео-плоттера 19 выполняют батиметрическую съемку. По измеренным глубинам восстанавливают рельеф местности с построением деревьев Кронрода-Риба и сравнивают их с эталонными значениями. При совпадении координат критических точек вводят их для корректировки инерциальной навигационной системы 7.

В предлагаемый способ навигации автономного необитаемого подводного аппарата, путем сравнения двух представлений рельефа дна (эталонного и непосредственно измеренного) для задачи навигации подводного аппарата, в отличие от традиционных способов сравнение осуществляется между регулярными массивами точек глубин, представляющих непрерывную поверхность рельефа дна. Принципиальной особенностью предлагаемого способа является дискретное представление поверхности рельефа дна в виде специальной структуры. При этом исключаются погрешности за счет рысканья по курсу движения подводного аппарата и разномасштабности эталонных и измеренных данных о рельефе дна.

Реализация способа технической сложности не представляет, так как способ может быть реализован на штатной судовой аппаратуре.

Источники информации

1. Allen В., Austin Т., Forrester N. et al. Autonomous Docking Demonstrations with Enhanced REMUS Technology // Proc. of OCEANS'06 MTS/IEEE. Boston, MA, 18-21 September, 2006. USA CD-ROM. ISBN 1-4244-0115-1.

2. Utley C, Lee H. Signal Processing Algorithms for High-Precision Three-Dimensional Navigation and Guidance of Unmanned Undersea Vehicles (UUV) // Proc. of OCEANS'06 MTS/IEEE. Boston, MA, 18-21 September, 2006. USA CD-ROM. ISBN 1-4244-0115-1.

3. Grant M. de Goede, Donald Norris. Recovering Unmanned Undersea Vehicles With a Homing and Docking Sonar // Proc. of OCEANS 2005 MTS/IEEE. Washington, D.C., USA, 18-23 September 2005. USA CD-ROM. ISBN 0-933957-33-5.

4. Inzartsev A.V., Matvienko Yu.V., Pavin A.M., Vaulin Yu.V., Scherbatyuk A.Ph. Algorithms of Autonomous Docking System Operation for Long Term AUV // Proc. of 14th Int. Symp. on Unmanned Untethered Submersible Technology (UUST05), Durham, New Hampshire, USA, August 21-24, 2005.

5. Ваулин Ю.В., Инзарцев A.B., Матвиенко A.B., Павин A.M., Щербатюк А.Ф. Исследование работы элементов системы приведения автономного необитаемого подводного аппарата // Матер, междунар. науч.-техн. конф. «Технические проблемы освоения мирового океана». Владивосток, 14-17 сентября, 2005. Владивосток: Дальнаука, 2005, с.40-45.

6. Киселев Л.В., Инзарцев А.В., Матвиенко Ю.В., Ваулин Ю.В. Навигация и управление в подводном пространстве // Мехатроника, автоматизация, управление. 2004. №11, с.35-42.

7. А.М. Павин. Автоматическое приведение автономного подводного робота к гидроакустическому маяку // Подводные исследования и роботехника. 2008, №5(1), с.32-38.

8. Патент RU №2119172 C1, 20.09.1998.

9. Патент RU №2084923 C1, 20.07.1997.

10. Патент RU №52197 U1, 10.03.2006.

11. Патент RU №102814 U1, 10.03.2011.

12. Патент EP №1275012 B1, 15.01.2003.

13. Заявка US №20110051555 A1, 03.03.2011.

14. Патент RU №2460043 C1, 27.08.2012.

15. Патент RU №2456634 C1, 20.07.2012.

16. Система TERCOM (britannica.com>EBehecked/topic/587825/Tercom).

17. Жуков Ю.Н. Математические инструменты описания картографического отображения рельефа Земли // Навигация и гидрография, 2011, №32, с.60-69.

Способ навигации автономного необитаемого подводного аппарата, включающий определение координат места по подводным ориентирам, путем измерения рельефа дна бортовой акустической аппаратурой, формирование регулярной сетки точек измеренных глубин и сравнение полученных значений глубин с эталонными глубинами, отличающийся тем, что при определении координат места по подводным ориентирам определяют скорость погружения автономного необитаемого подводного аппарата посредством лага для измерения скорости автономного необитаемого подводного аппарата относительно водной поверхности, который выполнен в виде индукционного измерителя продольной и поперечной составляющих скорости и угла дрейфа и дополнительно снабжен n приемными датчиками, расположенными в носовой и кормовой частях корпуса автономного необитаемого подводного аппарата, выполняют измерения гидрологических параметров посредством гидролокатора бокового обзора, профилографа, измерителей температуры и электропроводности и скорости звука в морской среде, по измеренным глубинам восстанавливают рельеф местности путем построения деревьев Кронрода-Риба, при сравнении измеренных значений глубин с эталонными значениями при совпадении координат критических глубин вводят их для корректировки инерциальной навигационной системы автономного необитаемого подводного аппарата.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах навигации и ориентации, в частности для коррекции погрешностей, численных критериев степени наблюдаемости навигационных комплексов (НК) с инерциальной навигационной системой (ИНС).

Изобретение относится к авиационному приборостроению. Предложенный навигационный комплекс предназначен для обеспечения высокоточной навигации на основе комплексной обработки информации (КОИ) систем навигации по искусственным полям Земли (СНИПЗ) и нескольких физических полей Земли (ФПЗ).

Изобретение относится к области определения высоты парашютной системы над поверхностью земли. Способ определения высоты парашютной системы заключается в определении высоты полета самолета и высоты снижения до раскрытия парашюта.

Группа изобретений относится к автономным цифровым интегрированным комплексам бортового электронного оборудования многодвигательных воздушных судов. Бортовая система информационной поддержки содержит модуль динамики взлета, модуль высотно-скоростных и метеорологических параметров, модуль летно-технических характеристик, модуль аэродинамики, модуль тяги силовых установок, модуль базы данных аэродромов и мировую базу данных рельефа подстилающей поверхности EGPWS повышенной точности в 3D формате и минимальных безопасных высот, модуль анализа и принятия решений и другие модули.

Изобретения относятся к области приборостроения, являются средствами навигации, у которых система ориентации интегрирована с гидростатическим блоком наклона (ГБН) и трехосевым компасом, и могут быть использованы.для морских объектов. Единый технический результат группы изобретений - повышение точности определения выходных навигационных параметров бесплатформенной инерциальной системы ориентации (углов ориентации, линейных скоростей и координат местоположения) за счет определения углов наклона между связанной и навигационной системами координат и определения угла азимута. Сущность изобретения-устройства: бесплатформенный навигационный комплекс содержит инерциальную систему ориентации (ИСО) на "грубых" чувствительных элементах, которая подключена к вычислительной платформе и включает расположенные по трем ортогональным осям ИСО три акселерометра и три датчика угловых скоростей.

Изобретение относится к области техники навигации наземных транспортных средств и представляет собой объединение аппаратуры счисления координат (АСК) и спутниковой навигационной аппаратуры (СНА).

Изобретение относится к информационно-вычислительным системам и устройствам, обеспечивающим решение задач дистанционного управления движением подвижных объектов по заданному алгоритму в автоматическом и ручном режимах.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в системах контроля целостности выходных сигналов бортовых спутниковых навигационных приемников.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в бортовых телевизионных или радиотехнических системах летательных аппаратов. Технический результат - повышение точности автономной работы инерциальной навигационной системы при прерывании радиосвязи с внешней неавтономной радионавигационной системой.

Изобретение относится к области авиации, в частности к устройствам отображения информации. Командно-пилотажный индикатор вертолета содержит экран, на котором индицируются неподвижный относительно центра отсчетный индекс «Самолет», обозначающий текущее положение вертолета в пространстве, и подвижный индекс "Лидер", имеющий возможность поворота вокруг своего центра симметрии, а также перемещения по вертикали и горизонтали относительно индекса "Самолет" и обозначающий требуемое положение в пространстве, генератор символов, соединенный с экраном, средства управления подвижным индексом "Лидер", выполненные в виде блока вычисления характеристик "Лидера".

Изобретение относится к навигационной технике и может быть использовано при проектировании инерциальных и интегрированных навигационных систем. Технический результат - повышение надежности. Для этого вычислитель начальных данных частью входов подключен к выходам измерителя проекций абсолютной угловой скорости и измерителя проекций вектора кажущегося ускорения, а его выходы соединены с входами вычислителя навигационных параметров и блока комплексирования информации. Остальные входы блока комплексирования информации соединены с одноименными входами вычислителя навигационных параметров и подключены непосредственно к выходам измерителя проекций кажущегося ускорения и к выходам блока обнаружения, локализации и компенсации отказа, две группы входов которого соединены соответственно с выходами измерителя проекций абсолютной угловой скорости и с выходами вспомогательного измерителя проекций абсолютной угловой скорости. Выходы системы непосредственно связаны с выходами блока комплексирования информации и вычислителя навигационных параметров. 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применение в системах мультимодальной навигации. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого информацию о маршруте получают с использованием первого и второго навигационных устройств. На первом устройстве получают информацию о пункте назначения, определяют навигационный маршрут передвижения до этого пункта назначения. При этом на разных участках маршрута предусмотрено использование разных видов передвижения и вывод маршрута, соответствующего одному виду передвижения. Устанавливают соединение первого устройства со вторым устройством. Получают информацию о событии, определяющем смену вида передвижения. Передают информацию о маршруте на второе устройство и выводят навигационный маршрут, соответствующий другому виду передвижения на втором устройстве. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может быть использовано в бесплатформенных инерциальных системах, в частности в гировертикалях, курсовертикалях и навигационных системах при измерении углов крена и тангажа подвижного объекта. Технический результат - повышение надежности. Для этого осуществляют измерение угловых скоростей и линейных ускорений, преобразование приращения углов крена и тангажа из связанной системы координат в инерциальную, вычисление и компенсацию ошибок определения углов крена и тангажа при допустимых для управления цифровой платформой значениях величин линейных ускорений в инерциальной системе координат, при этом обеспечена возможность выполнения вычисления и компенсации ошибок определения углов крена и тангажа при превышении допустимых для управления цифровой платформой значений величин линейных ускорений в инерциальной системе координат, за счет чего обеспечивается восстанавливаемость управления цифровой платформой после работы гировертикали в неуправляемом режиме, а это повышает надежность работы системы управления воздушным судном. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для видеоконтроля водных акваторий с обеспечением регистрации нештатных ситуаций, связанных с движением судов по несанкционированным курсам или их нахождением в запретных зонах. Заявленное устройство содержит, по меньшей мере, одну поворотную видеокамеру видимого диапазона с Ethernet-интерфейсом и ПЗС-матрицей, устройства архивации и обработки видеоданных, обнаружения, идентификации и распознавания объектов операторов. При этом с целью постановки светящихся реперных точек, образующих опорную сетку для определения координат наблюдаемых объектов, дополнительно вводятся малогабаритные лазерные источники света. Технический результат - упрощение конструкции и повышение надежности эксплуатации при условии обеспечения возможности непрерывного определения географических координат объектов на водной поверхности контролируемой акватории. 1 ил.

Изобретение относится к навигационной технике, а именно к способам бесплатформенной инерционной навигации малогабаритных движущихся объектов. Способ бесплатформенной инерциальной навигации заключается в том, что на борту подвижного объекта устанавливают микромеханические гироскопы и акселерометры, ориентируют их оси чувствительности относительно трех ортогональных его осей, затем гироскопами измеряют проекции вектора угловых скоростей, акселерометрами - проекции вектора действующего ускорения на оси координат объекта, полученные выходные сигналы фильтруют и вычисляют навигационные параметры и параметры ориентации, введена последовательность действий, при этом на борту подвижного объекта устанавливают n тетрад микромеханических гироскопов и n тетрад микромеханических акселерометров, которые располагают осями чувствительности вдоль диагоналей куба одной механической базы, грани которой ориентируют параллельно ортогональным осям объекта, а измеренные выходные сигналы тетрад преобразуют в проекции сигналов, действующих на ортогональную систему координат объекта. Технический результат - снижение погрешностей измерения совокупности примененных в способе микромеханических чувствительных элементов. 1 ил.

Предложенное изобретение относится к навигационной технике наземных транспортных средств, летательных аппаратов и судов. Бесплатформенная аппаратура счисления координат содержит блок датчиков проекций абсолютной угловой скорости на оси системы координат транспортного средства (СК ТС), вычислитель проекций относительной угловой скорости на оси СК ТС, вычислитель проекций скорости изменения углов Эйлера Крылова (УЭК) на оси геодезической системы координат (ГСК), вычислитель приращений УЭК и вычислитель текущих значений УЭК, блок датчиков проекций скорости на оси СК ТС, соответствующим образом соединенные между собой. Предложенное изобретение направлено на увеличение точности счисления координат и устранение погрешностей координат, колеблющихся с частотой Шулера, причем одновременно уменьшается объем вычислений. 2 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в составе комплексов навигационно-пилотажного оборудования летательных аппаратов (ЛА). Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого унифицированный навигационный комплекс ЛА содержит взаимосоединенные по цифровым каналам информационного обмена (КИО) комплект навигационно-пилотажных систем (НПС) и бортовую цифровую вычислительную систему (БЦВС), причем комплект НПС включает навигационно-пилотажные системы (НПС) различных физических принципов действия, такие как инерциальные навигационные системы и курсовертикали, системы воздушных сигналов, спутниковые навигационные системы, радиотехнические системы ближней и дальней навигации, доплеровские измерители путевой скорости, радиовысотомеры, системы визуальной коррекции, корреляционно-экстремальные навигационные системы и радиотехнические системы посадки, а БЦВС включает вычислительно-логические функциональные модули (ФМ) ввода-вывода информации, подготовки комплекса, первичной обработки информации, комплексной обработки информации, определения параметров Земли, определения навигационных параметров, расчета параметров ортодромии, преобразования координат, определения управляющих параметров, контроля комплекса, управления режимами работы комплекса, информационного обеспечения принятия решений и формирования выходных параметров, дополнен введенными в состав БЦВС ФМ сканирования и идентификации подключенных к КИО НПС, ФМ базы данных протоколов информационного взаимодействия НПС и ФМ унификации входной информации от НПС. 3 ил.

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может быть использовано в составе комплексов пилотажно-навигационного оборудования летательных аппаратов (ЛА). Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого использованы соединенные входами-выходами две инерциальные навигационные системы (ИНС1 и ИНС2), корректирующая система (КС), два фильтра комплексной обработки информации ИНС1, ИНС2 и КС, пульта управления и блока коммутации. При этом дополнительно введены блоки сравнения и анализа текущих параметров и погрешностей ИНС1 и ИНС2, блок памяти полетного задания, блок прогнозирования траектории и параметров полета, два блока прогнозирования погрешностей ИНС1, ИНС2 и два блока памяти. С помощью вновь введенных блоков моделируют полет ЛА от точки текущего местоположения ЛА до заданной точки маршрута или на заданный интервал времени. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может быть использовано в составе комплексов пилотажно-навигационного оборудования летательных аппаратов (ЛА). Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого использованы взаимосоединенные входами-выходами по каналу информационного обмена комплект многофункциональных индикаторов, комплект навигационно-пилотажных средств, переносной носитель исходных данных, вычислительная система, включающая взаимосоединенные входами-выходами по магистрали вычислительного информационного обмена вычислительно-логические модули объединенной базы данных (ОБД), формирования навигационно-пилотажных параметров (ФНПП), формирования отображаемой информации (ФОИ), формирования управляющих сигналов (ФУС), ввода-вывода и управления информационным обменом (ВВУИО). Комплексная система навигации и управления ЛА дополнительно снабжена введенными в состав вычислительной системы вычислительно-логическими модулями оценки положения ЛА относительно навигационной точки и формирования фиктивного угла сноса. 4 ил.
Изобретение, характеризуемое как способ повышения точности начальной выставки бесплатформенной инерциальной системы (БИНС) во время нахождения летательного аппарата (ЛА) на аэродроме, после начальной выставки и перехода БИНС в режим навигации, за все время нахождения ЛА на аэродроме, осуществляют совместную обработку информации инерциального счисления и внешней информации, поступающей, по меньшей мере, от спутниковой навигационной системы (СНС), относится к области инерциальной навигации и может быть использовано в авиационных БИНС. Упомянутая обработка информации включает формирование оценок поправок к калибровочным величинам первичных погрешностей БИНС и формирование оценок поправок к выходным параметрам инерциального счисления. Совместная обработка информации дополнительно включает фильтрацию полученных упомянутых оценок поправок по условиям наблюдаемости и достоверности, причем оценки поправок, удовлетворяющие упомянутым критериям, и/или нулевые значения для оценок, не удовлетворяющих упомянутым критериям, вносят в качестве соответствующих оценок поправок к калибровочным величинам первичных погрешностей БИНС и оценок поправок к выходным параметрам инерциального счисления, включая углы ориентации, определенные на этапе начальной выставки, непосредственно в момент отрыва ЛА от взлетно-посадочной полосы. Технический результат - повышение точности начальной выставки БИНС. 2 н. и 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области навигации и может найти применение в системах навигации автономных необитаемых подводных аппаратов. Технический результат - снижение трудозатрат при производстве подводных работ с использованием АНПА. Для этого осуществляют определение координат места по подводным ориентирам путем измерения рельефа дна бортовой акустической аппаратурой, формирование регулярной сетки точек измеренных глубин и сравнение полученных значений глубин с эталонными глубинами, в котором при определении координат места по подводным ориентирам определяют скорость погружения автономного необитаемого подводного аппарата посредством лага для измерения скорости автономного необитаемого подводного аппарата относительно водной поверхности. При этом выполняют измерения гидрологических параметров посредством гидролокатора бокового обзора, профилографа, измерителей температуры и электропроводности, и скорости звука в морской среде, по измеренным глубинам восстанавливают рельеф местности путем построения деревьев Кронрода-Риба при сравнении измеренных значений глубин с эталонными значениями. При совпадении координат критических глубин вводят их для корректировки инерциальной навигационной системы автономного необитаемого подводного аппарата. 3 ил.

Наверх