Комплексная корреляционно-экстремальная навигационная система

Изобретение относится к авиационному приборостроению. Предложенная комплексная корреляционно-экстремальная навигационная система (КЭНС) предназначена для обеспечения автономной высокоточной коррекции на основе использования информации о нескольких поверхностных физических полях Земли, полученной датчиками технического зрения. В состав комплексной КЭНС входят инерциальная навигационная система, инфракрасный (ИК) радиометр, радиолокационная станция (РЛС), преобразователь сигналов, бортовая цифровая вычислительная машина, Блок формирования комплексного текущего изображения (ТИ), Блок пороговой обработки ТИ, Блок хранения данных и Блок формирования эталонного изображения. Данная комплексная КЭНС позволяет снизить объем хранения эталонной информации, снять ограничения на выбор участков кадровой коррекции и сократить время расчетов, что в целом обеспечивает возможность проведения непрерывной коррекции и повышение точности навигации. Предложенные в комплексной КЭНС подходы позволяют использовать помимо ИК-радиометра и РЛС датчики технического зрения, работающие в любом спектральном диапазоне, в том числе оптико-электронные системы и лазерные локаторы (лидары).

 

Изобретение относится к области авиационного приборостроения, в частности к комплексам навигации летательных аппаратов (ЛА).

В наиболее близком аналоге [И.Н. Белоглазов, Г.И. Джанджгава, Г.П. Чигин. Основы навигации по физическим полям, Москва, «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1985 г., стр.28-29] представлена Комплексная инфракрасная корреляционная система навигации и наведения ATIPUS (Airborne Thermal Infrared Position Updating System), состоящая из инерциальной навигационной системы (ИНС), датчика физического поля Земли (ФПЗ) - инфракрасного (ИК) радиометра, дополнительной корректирующей системы - радиолокационной станции (РЛС), преобразователя сигналов и бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ). Принцип действия данной комплексной КЭНС состоит в том, что входная информация в виде сигналов ФПЗ (теплового излучения), формируемых датчиком ФПЗ (ИК-радиометром), преобразуется в цифровую форму в блоке преобразователя сигналов, откуда поступает в БЦВМ для последующей обработки. После обработки входного сигнала определяется выходной сигнал коррекции путем сравнения преобразованного в цифровую форму текущего сигнала с эталонной картой (матрицей теплового излучения) данного участка местности, хранящейся в БЦВМ. Вырабатываемый в БЦВМ сигнал коррекции в дальнейшем используется для коррекции показаний инерциальной системы.

В данной системе предусмотрено использование независимых методов коррекции по ИК- и радиолокационному изображению.

Недостатком наиболее близкого аналога являются:

- необходимость хранения эталонов для каждого ФПЗ (теплового и радиолокационного), используемых при кадровой коррекции;

- ограничения на выбор участков кадровой коррекции с учетом сведения к минимуму возможных сезонных изменений характеристик подстилающей поверхности;

- большое время расчета сигнала коррекции, связанное с растровым представлением текущего и эталонного изображений.

Задачей изобретения является снижение объема хранения эталонной информации, снятие ограничений на выбор участков кадровой коррекции и сокращение времени расчетов, что в целом обеспечивает возможность проведения непрерывной коррекции и повышение точности навигации.

Достигается указанный результат тем, что в комплексную КЭНС, содержащую инерциальную навигационную систему, ИК-радиометр, РЛС, преобразователь сигналов и БЦВМ, дополнительно вводятся последовательно соединенные Блок формирования комплексного текущего изображения (ТИ) и Блок пороговой обработки ТИ, а также последовательно соединенные Блок хранения данных и Блок формирования эталонного изображения (ЭИ), причем вход Блока формирования комплексного ТИ подключен к выходу преобразователя сигналов, выходы Блока пороговой обработки ТИ и Блока формирования ЭИ - к входу БЦВМ, выход ИНС - ко входу Блока формирования ЭИ, а вход ИНС - к выходу БЦВМ, выходы ИК-радиометра и РЛС подключены ко входу преобразователя сигналов.

На фигуре 1 представлена блок-схема комплексной КЭНС, содержащей: 1 - инерциальную навигационную систему (ИНС), 2 - ИК-радиометр, 3 - РЛС, 4 - Преобразователь сигналов, 5 - Блок формирования комплексного ТИ, 6 - Блок пороговой обработки ТИ, 7 - Блок хранения данных, 8 - Блок формирования ЭИ, 9 - БЦВМ.

Информационный обмен между входами-выходами блоков осуществляется по линиям связи, показанным на чертеже сплошной линией. Линии связи представляют собой известные (описанные, например, в книге [Преснухин Л.Н., Нестеров П.В. Цифровые вычислительные машины. - М.: Высшая школа, 1981 г., стр.21-24, 394-406] линии связи и информационного обмена, например, по последовательному коду, по параллельному коду, мультиплексные, RS232 и др.

ИНС 1 обеспечивает измерение географических координат, скоростей и угловых эволюций летательного аппарата. ИНС 1 может быть построена в соответствии с известными принципами, изложенными, например, в [И.И. Помыкаев, В.П. Селезнев, Л.А. Дмитроченко «Навигационные приборы и системы. Издательство «Машиносторение», 1983 г., стр.226-329].

ИК-радиометр 2 обеспечивает измерение сигналов теплового излучения местности. ИК-изображение формируется за счет поступательного движения объекта вдоль траектории движения и вращения зеркала антенны (сканирования) в перпендикулярном направлении. ИК-радиометр может быть построен аналогично радиометру системы RAC (Radiometric Area Correlator) фирмы Lockhead, [И.Н. Белоглазов, Г.И. Джанджгава, Г.П. Чигин. Основы навигации по физическим полям, Москва, «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1985 г., стр.28].

РЛС 3 обеспечивает измерение радиолокационного поля Земли. РЛС может быть построена аналогично РЛС «Обзор» разработки фирмы «Ленинец» г.Санкт-Петербург [Под редакцией Е.А. Федосова. Авиация ВВС России и научно-технический прогресс. Боевые комплексы и системы вчера, сегодня, завтра. Дрофа. Москва, 2005, стр.633-639].

Преобразователь сигналов 4 обеспечивает коммутацию и преобразование в цифровую форму выходных сигналов ИК-радиометра и РЛС. Преобразование сигналов ИК-радиометра и РЛС проводится на основе принципов обработки телевизионных изображений, изложенных, например, в [Под редакцией П.В. Шмакова. Телевидение. Москва «Связь» 1979 г., стр.394-410].

Блок формирования комплексного ТИ 5 предназначен для совмещения цифровых изображений ИК-радиометра и РЛС и формирования комплексного текущего изображения. Данный блок может быть реализован на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС), на базе которых последовательно осуществляются следующие операции:

- подавление шумов на каждом изображении (ИК-радиометра и РЛС);

- улучшение каждого изображения путем усиления его контрастов;

- калибровка и изменение размеров изображений с целью приведения их к попиксельному совпадению;

- совмещение изображений методом смешивания цветов пикселей;

- сглаживание для устранения эффекта расфокусирования комплексного изображения;

- фильтрация комплексного изображения для повышения его резкости.

В качестве ПЛИС можно использовать микросхемы серии Kintex-7 фирмы Xilinx [Xilinx Redefines Power, Performance, and Design Productivity with Three Innovative 28 nm FPGA Families: Virtex-7, Kintex-7, and Artix-7 Devices. Xilinx WP373 (v1.4) October 15, 2012]. Выбранная микросхема совместима по выводам с другими микросхемами фирмы Xilinx и при необходимости может быть заменена на более дешевый или более мощный вариант.

Подавление шумов может быть выполнено по типу медианного фильтра [Р. Гонсалес, Р. Вудс. Цифровая обработка изображений. Техносфера, Москва, 2006, стр.194-195]. Фильтр осуществляет замену значения пикселя на значение медианы распределения яркостей всех пикселей в его окрестности (включая и исходный). Чтобы выполнить медианную фильтрацию, например, для окрестности 3х3 элементов элемента изображения, необходимо сначала упорядочить по возрастанию значения яркостей пикселей внутри окрестности и затем присвоить компоненты цвета пятого значения медианы обрабатываемому элементу.

Для монохромных изображений яркость пикселя эквивалентна коду компоненты G, а для цветных изображений яркость пикселя может определяться, например, апробированным авторами выражением:

Y=(0.3*R+0.59*0+0.11*В)

где: R, G, В - значения цветовых компонент.

Принцип улучшения изображения путем усиления его контрастов основан на анализе гистограммы яркостей входного изображения (эквализация гисторгамм) [Р. Гонсалес, Р.Вудс. Цифровая обработка изображений. Техносфера, Москва, 2006, стр.150-166]. Сущность преобразования состоит в построении такой передаточной функции, в которой пикселю входного изображения с минимальной яркостью присваивается нулевое значение яркости, пикселю изображения, имеющего максимальную яркость, присваивается сто процентная яркость, а пикселям с промежуточными значениями яркости присваиваются значения, интерполированные по крутизне полученной функции.

Функция преобразования может быть линейной, но в некоторых случаях улучшение изображения, основанное на линейной функции преобразования, не является наилучшим подходом. В частности, иногда полезно получить иную форму гистограммы для обрабатываемого изображения.

Эквализация гисторгамм изображений также позволяет выровнять яркости разноспектральных изображений, что очень важно для дальнейшей обработки.

Калибровка и изменение размеров изображения с целью приведения их к попиксельному совпадению изображений от ИК-радиометра и РЛС проводится следующим образом.

Для проведения калибровки необходимо выделить на изображениях реперные точки (наиболее яркие и темные элементы изображения). Для этого можно воспользоваться методами пороговой обработки [Р. Гонсалес, Р. Вудс. Цифровая обработка изображений. Техносфера, Москва, 2006, стр.850-874].

Совмещение реперных точек осуществляется за счет применения аффинных преобразований (масштабирование, смещение, поворот) к координатам реперных точек одного из изображений. Целесообразно в качестве обрабатываемого (первого) изображения выбрать то, в котором выделилось меньшее количество опорных точек.

Оптимальный вариант совмещения выбирается по методу наименьших квадратов. Порядок расчетов следующий. Для каждого из возможных вариантов аффинных преобразований перебираются все реперные точки первого изображения. Для каждой из этих точек ищется ближайшая точка на втором изображении, и запоминается расстояние между ними. Далее рассчитывается и запоминается сумма квадратов разностей расстояний между реперными точками двух изображений для данного варианта аффинных преобразований. Оптимальным параметрам масштабирования, смещения и поворота соответствует минимальная сумма квадратов разностей расстояний между реперными точками двух изображений.

Соответствующие найденному оптимальному варианту аффинные преобразования применяют ко всему первому изображению. При этом используется метод билинейной интерполяции значения цветовых компонент изображения в ближайших соседних точках [Р. Гонсалес, Р. Вудс. Цифровая обработка изображений. Техносфера, Москва, 2006, стр.114-116].

Совмещение изображений методом смешивания цветов пикселей описано в [Мейсон ву, Джеки Нейдер, Том Девис, Дейв Шрайнер. OpenGL. Официальное руководство программиста. Издание DiaSoft. Москва. Санкт-Петербург. Киев. 2002, стр.206-211].

Сглаживание для устранения эффекта расфокусирования комплексного изображения может быть реализовано сглаживающими пространственными фильтрами, описанными в [Р. Гонсалес, Р. Вудс. Цифровая обработка изображений. Техносфера, Москва, 2006, стр.189-196].

Фильтрация комплексного изображения для повышения его резкости осуществляется пространственной фильтрацией повышения резкости, описанной в [Р. Гонсалес, Р. Вудс. Цифровая обработка изображений. Техносфера, Москва, 2006, стр.196-213].

Применение последних двух этапов обработки комплексного изображения (сглаживание и фильтрация) является новым подходом, предложенным и апробированным авторами.

Блок пороговой обработки ТИ 6 предназначен для выделения контуров на комплексном изображении с целью приведения к бинарному виду. Представленное таким образом ТИ имеет меньшую зависимость от различного рода искажений, метеорологических или сезонных условий. Данный блок может быть выполнен на вышеописанных ПЛИС, в которых реализуются операторы градиента [Р. Гонсалес, Р. Вудс. Цифровая обработка изображений. Техносфера, Москва, 2006, стр.825-836]. Наиболее широко используется для выделения границ маски операторов Канни, Собела и Превитта. Наиболее предпочтителен метод Канни (Canny), представляющий собой совокупность других методов. Он состоит из следующих этапов:

1) Изображение сглаживается (обычно с помощью фильтра Гаусса).

2) Находятся края на изображении (обычно используется метод Собеля или Робертса).

3) Находится направление градиента в каждой точке.

4) Значения углов округляются.

5) Проверяется, является ли значение градиента локальным максимумом в этом направлении, если точка не на краю, то ее значение устанавливается в 0, эту фазу также называют тонкими краями "thin edges" или не максимальным подавлением «non-maximum suppression».

6) Изображение обрабатывается двумя порогами. Если значение градиента в точке выше некоторого порога T1, то эта точка считается границей. Далее смотрятся точки вокруг найденной границы и, если значения их градиентов выше некоторого порога Т2, то они также считаются границей.

Блок хранения данных 7 предназначен для хранения эталонной информации, подготовленной специальным образом, обладающим новизной. Известно, что элементы изображения в ИК- и радиолокационном диапазоне представляют собой множество значений яркости, среди которых можно выделить однородные области, соответствующие определенным объектам на топографической карте. На основе анализа и сравнения изображений ИК- и радиолокационного диапазонов с цифровой топографической картой местности, авторами был составлен классификатор картографической информации. Данный Классификатор определяет перечень объектов, порождающих стабильные границы с окружающим фоном. В Классификатор попали различные линейные объекты и границы площадных объектов. Среди них объекты как созданные человеком - дороги, границы кварталов в населенных пунктах, так и естественные границы - береговые линии, контуры лесных массивов.

Эталонная информация подготавливается следующим образом. За основу берется цифровая карта местности (ЦКМ) векторного формата, например, SXF (Storage and eXchange Format). SXF - открытый формат цифровой информации о местности, предназначенный для применения в геоинформационных системах и утвержденный в качестве основного обменного формата цифровой информации о местности в Вооруженных Силах и ряде федеральных служб РФ. Информация об объектах в формате SXF хранится в виде координат вершин линий или полигональных объектов (широта, долгота и высота). В таком виде ЦКМ несколько избыточна для использования в качестве эталона, поэтому из данной карты выбираются только те контуры объектов, которые вошли в вышеупомянутый Классификатор.

Помимо ЦКМ при подготовке эталонной информации используются фотоснимки той же местности. Первоначально проводится процедура выделения границ на фотоснимках, например методом Канни. После чего выполняется процедура сравнения контуров ЦКМ и полученных границ на фотоснимках. Координаты пикселов границ на фотоснимках в «коридоре» шириной Dpix вдоль контуров ЦКМ заносятся в эталонную информацию. Таким образом, в предлагаемой КЭНС:

- нет необходимости хранения эталонов для каждого ФПЗ (теплового и радиолокационного);

- сведены к минимуму возможные сезонные изменения характеристик подстилающей поверхности;

- эталонная информация хранится в векторном виде, что позволяет снизить как объем хранимой эталонной информации, так и время корреляционно-экстремальной обработки.

Блок формирования ЭИ 8 предназначен для 3D преобразования эталонной информации в ЭИ в соответствии с координатами (высотой, географическими широтой и долготой) и угловыми эволюциями ЛА (креном, тангажом и курсом), поступающими от ИНС, шагом перебора по вышеупомянутым 6-и параметрам и характеристиками моделируемого датчика технического зрения (угол обзора, форматное соотношение высоты кадра к ширине). Авторами предлагается получать эталонное изображение с использованием 3D преобразований, аппаратно поддерживаемых в современных графических процессорах на базе функций открытой библиотеки OpenGL [Мейсон ву, Джеки Нейдер, Том Девис, Дейв Шрайнер. OpenGL. Официальное руководство программиста. Издание DiaSoft. Москва. Санкт-Петербург. Киев. 2002, стр.206-211]. Блок формирования ЭИ 8 можно выполнить с использованием графического процессора на основе семейства микросхем фирмы AMD [Radeon R5xx Acceleration, Revision 1.5, June 8, 2010], реализующих функции стандартной библиотеки OpenGL.

БЦВМ 9 предназначена для вычисления функционала, определяющего меру сходства эталонного и текущего изображений. Для бинарных изображений наиболее целесообразно использовать парные критериальные функции [Баклицкий В.К., Бочкарев A.M., Мусьяков М.П. Методы фильтрации сигналов в корреляционно-экстремальных системах навигации. М.: Радио и связь, 1986, стр.94-96]. Отличительной чертой предлагаемого метода является то, что сравнение изображений производится последовательно по всем ненулевым элементам (границам) ЭИ. Данный подход позволяет, с одной стороны, исключить из рассмотрения шумы на ТИ, с другой стороны, сократить количество вычислений за счет обработки только ненулевых элементов ЭИ. Суть вычислений состоит в следующем. Если каждый элемент ЭИ при сдвиге (х,у) относительно ТИ имеет уровень квантования яркости i, а каждый элемент ТИ имеет уровень j, то парная функция Fij(x,y), 0≤i,j≤2n-1 увеличивается на 1. Здесь 2n - число уровней квантования. Следовательно, при бинарном изображении функция Fij(x,y) равна числу совпавших границ. Такая парная функция называется простейшей.

Примером более сложной критериальной парной функции является функция F1 [Баклицкий В.К., Бочкарев A.M., Мусьяков М.П. Методы фильтрации сигналов в корреляционно-экстремальных системах навигации. М.: Радио и связь, 1986. стр.95], вычисляющая отношение общего числа совпадений Fii к общему числу возможных совпадений N.

F 1 ( x , y ) = 1 N i = 0 2 n 1 F i i .

Так как при поиске (переборе по 6-и параметрам: 3-м координатам и 3-м углам эволюции) и вычислении экстремума функционала требуется производить множество однотипных операций, БЦВМ 9 целесообразно выполнить на вышеописанных ПЛИС.

Следует отметить, что предложенные в комплексной КЭНС подходы позволяют использовать помимо ИК-радиометра и РЛС датчики технического зрения, работающие в любом спектральном диапазоне, в том числе оптико-электронные системы и лазерные локаторы (лидары).

Комплексная корреляционно-экстремальная навигационная система, содержащая инерциальную навигационную систему (ИНС), инфракрасный (ИК) радиометр, радиолокационную станцию (РЛС), преобразователь сигналов и бортовую цифровую вычислительную систему (БЦВМ), отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены последовательно соединенные Блок формирования комплексного текущего изображения (ТИ) и Блок пороговой обработки ТИ, а также последовательно соединенные Блок хранения данных и Блок формирования эталонного изображения (ЭИ), причем вход Блока формирования комплексного ТИ подключен к выходу преобразователя сигналов, выходы Блока пороговой обработки ТИ и Блока формирования ЭИ - к входу БЦВМ, выход ИНС - ко входу Блока формирования ЭИ, а вход ИНС - к выходу БЦВМ, выходы ИК-радиометра и РЛС подключены ко входу преобразователя сигналов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в бортовых системах продольного эшелонирования самолетов. Технический результат - повышение безопасности.

Многофункциональный тяжелый транспортный вертолет круглосуточного действия содержит фюзеляж с силовой установкой, общевертолетное оборудование, средства механизации вертолета, органы оперативного управления.

Изобретение относится к средствам информационного обмена и управления. Информационно-управляющая система робототехнического комплекса содержит магистрали обмена, датчики и вычислительную систему.

Изобретение относится к бортовому оборудованию летательных аппаратов. Комплекс бортового оборудования вертолета содержит комплексную систему электронной индикации и сигнализации, пилотажный комплекс вертолета, пилотажно-навигационную аппаратуру, систему управления общевертолетным оборудованием, информационный комплекс высотно-скоростных параметров, пульты управления общевертолетным оборудованием, систему регулирования внутрикабинного освещения, интегрированную систему резервных приборов, ответчик системы управления воздушным движением, малогабаритную систему сбора и регистрации, комплекс средств связи, генератор цифровых карт, метеонавигационную радиолокационную систему, систему раннего предупреждения близости земли, бортовую систему диагностики вертолета, комплект внутреннего светотехнического и светосигнального оборудования, пульты-вычислители навигационные, аварийные спасательные радиомаяки, систему табло аварийной и уведомляющей сигнализации, основной канал информационного обмена, аудиоканал информационного обмена.

Изобретения относятся к области приборостроения и могут применяться в системах навигации летательных аппаратов (ЛА). Задачей, на которую направлены данные изобретения, является повышение надежности и точности системы за счет восстановления рабочего состояния после кратковременного пропадания напряжения питания в полете ЛА.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в инерциальных навигационных системах (ИНС) авиационных и наземных носителей. Задача - существенное повышение точности счисления скоростей и координат движущегося объекта с малогабаритной бесплатформенной ИНС (БИНС) средней точности в автономном режиме без использования постоянно обновляемых в реальном времени сигналов работающей спутниковой навигационной системы (СНС).

Изобретение относится к области навигации и топопривязки, в частности к способам инерциально-спутниковой навигации и контроля качества навигационных полей космических навигационных систем (КНС) ГЛОНАСС и GPS, формирования корректирующей информации и анализа ее качества.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в наземных подвижных информационно-аналитических комплексах вооружений. Технический результат - повышение эффективности и надежности.

Изобретение относится к военной технике, а именно к способам функционирования систем топопривязки и навигации в условиях боевого применения, и может быть использовано для решения задач топогеодезической подготовки боевых действий ракетных войск и артиллерии Сухопутных войск, разведывательных средств.

Заявленное изобретение относится к области носителей, одновременно использующих информацию, получаемую от инерциального блока, и информацию, получаемую от системы спутниковой навигации, например системы GPS.

Изобретение относится к авиационной технике и предназначено для использования в управлении летательными аппаратами, в том числе пассажирскими самолетами. Система управления общесамолетным оборудованием содержит панели управления, систему связи, компьютеры, блоки защиты и коммутации постоянного и переменного электрического тока, блоки преобразования сигналов. Изобретение улучшает контролепригодность, повышает надежность и эффективность использования самолета, сокращает расходы на техническое обслуживание и ремонт. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может найти применение в составе комплексов навигационно-пилотажного оборудования летательных аппаратов (ЛА). Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого осуществляют совмещение процесса начальной выставки инерциальной навигационной системы (ИНС) и процесса выруливания на взлетно-посадочную полосу (ВПП). При этом начальную выставку ИНС начинают в режиме наземной выставки, а сразу после достижения минимально достаточных характеристик ИНС начинают движение ЛА на взлет, продолжая начальную выставку ИНС в режиме выставки на корабле. Полный набор параметров, подаваемый на вход ИНС при выставке на корабле, определяют с помощью самой ИНС и спутниковой навигационной системы (СНС) ЛА и подменяют на входе ИНС. При отказе или отсутствии данных от СНС, после начала движения ЛА на взлет, начальную выставку ИНС продолжают только во время возможных остановок ЛА, приостанавливая ее во время движения ЛА. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретения относится к устройству для отображения критической и второстепенной информации, установленному в кабине экипажа летательного аппарата. Техническим результатом является повышение скорости обработки и отображения полетной информации в реальном времени. Устройство отображения информации (2) содержит первый блок (6.1) обработки и второй блок (6.2) обработки, подключенные, по меньшей мере, к одному источнику информации (3, 4, 5), причем первый блок обработки также соединен с блоком (7) отображения и со вторым блоком обработки; первый блок обработки и второй блок обработки содержат каждый компьютер (9.1, 9.2) и запоминающее устройство (11.1, 11.2); компьютер второго блока обработки может формировать изображение для отображения на блоке отображения и передавать его на компьютер первого блока обработки, который может изменять указанное изображение посредством введения в него информации из источника информации, и передавать измененное изображение на блок отображения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к бортовым информационно-вычислительным системам (ИВС) и устройствам, обеспечивающим решение задач управления движением дистанционно-управляемых подвижных объектов, реализацию задач навигации и топопривязки, представление индикационно-управляющих параметров в реальном текущем времени. Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет интеллектуального аппаратного обеспечения. Для этого ИВС дистанционно-управляемого подвижного объекта состоит из двух бортовых цифровых вычислительных машин в виде промышленных одноплатных компьютеров. При этом первый компьютер связан с одноплатной платформой, сформированной на базе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), которая в свою очередь связана с управляющими каналами правого и левого рулевого механизма (ПРМ и ЛРМ), коробки переключения передач (КПП), рычага газа (РГ), с информационными каналами инерциальной системы ориентации в пространстве (ИСОП), спутниковой навигационной системы (СНС), одометрическими и ультразвуковыми датчиками (ОД и УЗД), а также с аппаратными средствами подвижного объекта: тахометром (Т) и спидометром (С). 1 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 области приборостроения и может найти применение в малогабаритных бесплатформенных инерциальных навигационных системах (БИНС), интегрированных как со спутниковой навигационной системой (СНС), так и с одометрической системой для использования в мобильных наземных аппаратах различного типа. Технический результат - повышение точности при использовании «грубых» или среднеточных чувствительных элементов БИНС. Для этого система содержит блок чувствительных элементов (ЧЭ), блок вычисления линейных и угловых скоростей и географических координат, блок формирования сигналов демпфирования, первый и второй блоки кватернионных вычислений, блок вычисления матрицы направляющих косинусов и углов ориентации системы, приемник сигналов спутниковой навигационной системы (СНС), блок определения качества сигнала СНС, коммутатор векторных сигналов, первый и второй сумматоры-вычитатели векторных сигналов, блок коррекции угла курса, а также дрейфа курсового (азимутального) гироскопа, блок стоп-детектора, блок одометрической системы, со множеством связей различных сигналов между блоками и переключениями связей в разных маневрах объекта-носителя БИНС. 2 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в малогабаритных бесплатформенных инерциальных навигационных системах (БИНС), интегрированных с различными внешними системами беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Технический результат - повышение точности. Для этого БИНС содержит: блок чувствительных элементов (ЧЭ), блок вычисления линейных и угловых скоростей и географических координат, блок формирования сигналов демпфирования, блоки кватернионных вычислений, блок вычисления матрицы направляющих косинусов и углов ориентации, приемник сигналов спутниковой навигационной системы (СНС), блок определения качества сигнала СНС, коммутатор векторных сигналов, первый и второй сумматоры-вычитатели векторных сигналов, блок системы воздушных сигналов (СВС), блок определения ошибки курса, блок определения и коррекции скорости ветра. 2 ил.

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". Индексы "Самолет" и "Лидер" выполнены с возможностью одновременного отображения угла скольжения и угла тангажа, путем индикации треугольника, основание которого равно длине горизонтальной прямой линии, символизирующей крылья ЛА, а положение вершины треугольника соответствует текущему значению угла тангажа и угла скольжения индекса "Самолет" и отклонению от заданного значения угла тангажа и угла скольжения индекса «Лидер». Командно-пилотажный индикатор дополнительно снабжен блоком учета расхода в полете массы полезной нагрузки вертолета, блоком, индицирующим указатель скорости полета вертолета, индексами указателей текущей и заданной скоростей, блоком вычисления положения центра масс, моментов инерции. Достигается повышение безопасности и упрощение пилотирования вертолета на горизонтальном участке маршрута в процессе изменения текущей скорости полета. 8 ил.

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. Для этого система содержит три акселерометра с ортогональными осями чувствительности, блок определения матрицы угловой ориентации объекта, блок вычисления производных матрицы угловой ориентации, соединенные последовательно блок выработки приращений скоростей, блок выработки скоростей объекта, блок выработки приращений перемещений и блок выработки координат объекта, жестко установленные по ортогональным осям чувствительности подвижного объекта с первого по третий гироскопы, блок оценки гравитационного ускорения, неавтономную радионавигационную систему, соединенную посредством радиолинии с блоком бортовой радиоаппаратуры объекта, блок оценки инструментальных погрешностей, с первого по пятый блоки коррекции, сумматор, блок определения кажущихся ускорений, первый и второй блоки вычитания. 3 з.п. ф-лы, 8 ил., 3 табл.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в системах контроля целостности выходных сигналов бортовых спутниковых навигационных приемников. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого на борту оцениваемого в полете воздушного судна (ВС) и на ВС, находящихся в полете вблизи оцениваемого спутникового навигационного приемника, получают информацию о барометрической и геометрической высоте от n окружающих ВС по каналу штатного оборудования автоматического зависимого наблюдения (АЗН). На оцениваемом ВС вычисляют разницу между барометрической и геометрической высотами для каждого из n окружающих ВС и осредняют полученные значения, получают для оцениваемого ВС разницу между его барометрической и геометрической высотами, сопоставляют осредненную разницу высоте разницей высот данного ВС. Вводят поправки на давление и температуру воздуха в соответствии с дифференциальным уравнением статики атмосферы. При получении данных АЗН от наблюдаемых ВС в наземном оборудовании АЗН контролируют целостность навигационной аппаратуры потребителей (НАП) на всех наблюдаемых ВС. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к авиационному приборостроению. Предложенная комплексная корреляционно-экстремальная навигационная система предназначена для обеспечения автономной высокоточной коррекции на основе использования информации о нескольких поверхностных физических полях Земли, полученной датчиками технического зрения. В состав комплексной КЭНС входят инерциальная навигационная система, инфракрасный радиометр, радиолокационная станция, преобразователь сигналов, бортовая цифровая вычислительная машина, Блок формирования комплексного текущего изображения, Блок пороговой обработки ТИ, Блок хранения данных и Блок формирования эталонного изображения. Данная комплексная КЭНС позволяет снизить объем хранения эталонной информации, снять ограничения на выбор участков кадровой коррекции и сократить время расчетов, что в целом обеспечивает возможность проведения непрерывной коррекции и повышение точности навигации. Предложенные в комплексной КЭНС подходы позволяют использовать помимо ИК-радиометра и РЛС датчики технического зрения, работающие в любом спектральном диапазоне, в том числе оптико-электронные системы и лазерные локаторы.

Наверх