Навигационное устройство

 

Изобретение относится к области навигационного приборостроения. Цель изобретения - повышение точности выхода в заданную точку. Устройство содержит датчик угловой ориентации, датчик перемещения, вычислитель текущих координат, включающий преобразователь "фаза - интервал", блок умножения, блок оперативной памяти, реверсивные счетчики, блок управления реверсивными счетчиками, устройство управления, блок ввода начальных данных, коммутатор, вычислитель "азимут - дальность", включающий блок процессоров, дешифратор команд и операндов, блок постоянной памяти, программный счетчик и блок индикации. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения, использующего азимутальную ориентацию в магнитном поле Земли и позволяющего выполнять режим навигации, связанный с движением оператора в заданном направлении и выходом в заданную точку горизонтальной прямоугольной системы координат.

Известно устройство для регистрации расстояния и направления, содержащее постоянный магнит, вращающийся во внешнем магнитном поле Земли, имеющий общую ось вращения с механическим индикатором пройденного расстояния в направлениях, кратных 45^о, электромеханический датчик шага, управляющий индикатором.

Данное устройство имеет низкую точность и надежность, ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким является устройство, содержащее датчик угловой ориентации, преобразователь скорости движения, являющийся датчиком перемещения, аналоговое вычислительное устройство, включающее вычислитель координат и измеритель отклонения от курса, индикаторное устройство и устройство управления.

Недостатки известного навигационного устройства: при отклонении объекта от заданного начального направления не обеспечивается автоматический расчет направления на цель в каждой точке траектории движения. Имеющийся измеритель отклонения от курса при коррекции направления движения позволяет выходить только на параллельный курс, что приводит к большим погрешностям выхода в заданную точку; не решаются задачи по автоматическому расчету расстояния, пройденного в заданном направлении и значений текущих координат; устройство управления не осуществляет ввод начальных координат, тем самым вычисление текущих координат производится в виде приращений, что требует дополнительных вычислений.

Цель изобретения повышение точности выхода в заданную точку.

Это достигается тем, что в навигационное устройство дополнительно введены блок ввода начальных данных и последовательно соединенные коммутатор и вычислитель "азимут-дальность", второй вход которого соединен с третьим выходом устройства управления, а два выхода соответственно со вторым входом блока индикации и первым входом коммутатора, два других входа которого и второй выход соединены соответственно с выходом вычислителя текущих координат, четвертым выходом устройства управления и третьим входом блока индикации. Вход и выход блока ввода начальных данных соединены соответственно с пятым выходом устройства управления и четвертым входом вычислителя текущих координат.

На фиг. 1 представлена блок-схема навигационного устройства; на фиг.2 блок-схема вычислителя текущих координат; на фиг.3 блок-схема вычислителя "азимут-дальность".

Навигационное устройство содержит датчик 1 угловой ориентации, датчик 2 перемещения, вычислитель 3 текущих координат, устройство 4 управления, блок 5 ввода начальных данных, коммутатор 6, вычислитель 7 "азимут-дальность" и блок 8 индикации. Вычислитель 3 текущих координат содержит преобразователь 9 "фаза-интервал", блок 10 умножения, блок 11 оперативной памяти, реверсивные счетчики 12, 13 и блок 14 управления реверсивными счетчиками. Вычислитель 7 "азимут-дальность" содержит блок 15 процессоров, дешифратор 16 команд и операндов, блок 17 постоянной памяти и программный счетчик 18.

Блок ввода начальных данных 5 обеспечивает ввод координат точки начала движения, вычисление текущих координат в виде абсолютных значений. Вычислитель "азимут-дальность" выполняет автоматическое программное вычисление пройденного пути в заданном направлении, расстояния от исходной точки до места нахождения оператора, а также значений дирекционного угла и расстояние до цели.

Навигационное устройство работает следующим образом.

Исходная информация (координаты заданной точки), начальный дирекционный угол, масштабный коэффициент m, являющийся эквивалентом перемещения объекта за единичный цикл, а также координаты начальной точки заносятся по команде с устройства 4 управления блоком 5 ввода начальных данных соответственно в блок 11 оперативной памяти и реверсивные счетчики 12, 13 вычислителя 3 текущих координат. Контроль вводимых параметров осуществляется по табло блока 8 индикации. При наличии движения объекта датчиком 2 перемещения вырабатывается импульсный сигнал, запускающий преобразователь 9 "фаза-интервал" вычислителя 3 текущих координат. В преобразователе 9 используется фазометрический метод преобразования выходного сигнала датчика 1 угловой ориентации во временные интервалы, пропорциональные значениям синуса и косинуса угла между осевой линией датчика угловой ориентации и северным направлением магнитного меридиана земли. Эти временные интервалы заполняются счетными импульсами, число которых перемножается в блоке 10 с цифровым кодом масштабного коэффициента m, хранимого в блоке 11 оперативной памяти вычислителя 3. Полученные импульсные последовательности подсчитываются реверсивными счетчиками 12, 13 и по алгоритму блока управления реверсивными счетчиками 14 определяется положение вектора перемещения на плоскости (знак синуса и косинуса угла направления движения).

Число импульсов N и N записываемых в реверсивные счетчики 12, 13, соответствует действительным приращениям координат Δ X_iΔy_i: N Δ x_i m˙cosα_i N= Δ y_i m˙sinα_i α_i=ϕ_i+σ-γ где α дирекционный угол i-го цикла движения, i номер цикла движения, ϕ магнитный азимут, σ поправка на магнитное склонение,
γ поправка на сближение меридианов.

Поправка на магнитное склонение σ и сближение меридианов γ учитывается соответствующей начальной установкой датчика угловой ориентации.

Текущие значения прямоугольных координат объекта xi и y_i, накапливаемые в реверсивных счетчиках 12, 13, соответствуют
x_i=x_н+Δx=x_н+m·cosα_j
y_i=y_н+Δy=y_н+m·sinα_j где х_н, у_н координаты исходящей точки,
Δ х, Δу суммарные приращения координат.

После вычисления текущих координат объекта по команде с устройства 4 управления с помощью вычислителя 7 "азимут-дальность" рассчитываются новые навигационные параметры, позволяющие более точно провести ориентирование и выход в заданную точку:
L_ц дальность до заданной точки (цели):
L_ц= где х_ц, у_ц координаты заданной точки;
направление (дирекционный угол) на цель;
=arcsin
L_i расстояние, пройденное до точки нахождения оператора (объекта передвижения):
L_i=
L расстояние, пройденное в заданном направлении (в направлении начального дирекционного угла α_ц):
L=L_i·cos-arctg
Информация о координатах оператора записывается в блок 15 микропроцессоров вычислителя 7. По команде с устройства 4 управления обнуляется программный счетчик 18 и начинается процесс расчета "азимут-дальность" по программе, хранящейся в блоке 17 постоянной памяти.

Дешифрация команд управления работой блока 15 процессоров осуществляется дешифратором 16 команд и операндов. Результаты вычислений выводятся на табло блока 8 индикации. Порядок ввода-вывода данных из вычислителя 3 текущих координат и вычислителя 7 "азимут-дальность" осуществляется по командам с устройства 4 управления, а необходимая коммутация с помощью коммутатора 6.

Устройство позволяет повысить точность и надежность выполнения режима навигации, связанного с движением оператора в заданном направлении и выходом в заданную точку горизонтальной прямоугольной системы координат.

Формула изобретения

1. НАВИГАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее датчики угловой ориентации и перемещений, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя текущих координат, третий вход которого соединен с первым выходом устройства управления, а также блок индикации, первый вход которого соединен с вторым выходом устройства управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности выхода в заданную точку, в него введены блок ввода начальных данных и последовательно соединенные коммутатор и вычислитель азимут-дальность, второй вход которого соединен с третьим выходом устройства управления, а два выхода - соответственно с вторым входом блока индикации и первым входом коммутатора, два других входа которого и второй выход соединены соответственно с выходом вычислителя текущих координат, четвертым выходом устройства управления и третьим входом блока индикации, а вход и выход блока ввода начальных данных соединены соответственно с пятым выходом устройства управления и четвертым входом вычислителя текущих координат.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вычислитель текущих координат выполнен в виде последовательно соединенных преобразователя фаза-интервал, блока умножения и блока управления реверсивными счетчиками, выход которого соединен с первыми входами первого и второго реверсивных счетчиков, а также блока оперативной памяти, вход которого соединен с четвертым входом вычислителя текущих координат, а выход с вторыми входами блока умножения и блока управления реверсивными счетчиками первый, второй и третий входы вычислителя текущих координат соединены с тремя входами преобразователя фаза-интервал, а третий вход также с третьим входом блока управления реверсивными счетчиками, выход блока умножения соединен с вторыми входами реверсивных счетчиков, выходы и третьи входы которых соединены соответственно с выходом и четвертым входом вычислителя текущих координат.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вычислитель азимут-дальность выполнен в виде последовательно соединенных программного счетчика, блока постоянной памяти, дешифратора команд и операндов, блока процессоров, второй вход которого и вход программного счетчика соединен с вторым входом вычислителя азимут-дальность, первый вход, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым входом и выходом дешифратора команд и операндов и выходом блока процессоров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3