Бесплатформенный измеритель линейных и угловых скоростей

Авторы патента:

Смыслов Евгений Владимирович (RU)

Казаков Алексей Сергеевич (RU)

Межирицкий Ефим Леонидович (RU)

Смирнов Евгений Семенович (RU)

Виноградов Игорь Евгеньевич (RU)

Сапожников Александр Илариевич (RU)

Казаков Сергей Васильевич (RU)

G01C21/00 - Навигация; навигационные приборы, не отнесенные к предыдущим группам (измерение расстояния, пройденного наземным транспортным средством, G01C 22/00; измерение линейной и угловой скорости или ускорения G01P; управление курсом, высотой или положением транспортных средств G05D 1/00; системы управления движением транспорта G08G)

Владельцы патента RU 2656265:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и приборостроения, а именно к приборам для определения навигационных параметров управляемых подвижных объектов. Технический результат – повышение надежности. Для этого бесплатформенный измеритель линейных и угловых скоростей содержит: четыре вторичных источника питания (ВИЛ), соединенные выходами, соответственно, с входами питания четырех измерителей угловых скоростей (ИУС), четыре измерителя линейных ускорений (ИЛУ) и два электронных вычислителя (ЭВ), согласно изобретению введены два ВИЛ для ЭВ, при этом выход первого ВИЛ соединен с входом первого ЭВ, выход второго ВИЛ соединен с входом второго ЭВ, резервированный силовой коммутатор, выходами соединенный с входами всех ВИЛ и входами всех ИЛУ, выходы всех ИУС и ИЛУ связаны с соответствующими входами первого и второго ЭВ посредством независимых линий связи. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и приборостроения, а именно к приборам для определения навигационных параметров управляемых подвижных объектов.

Известен аналог «Блок измерения угловой скорости БИУС-040» разработки ОАО НПП «Антарес», Россия [1, 2], который представляет собой четырехосную (с неортогональным расположением осей чувствительности) отказоустойчивую систему измерения проекций абсолютной угловой скорости и линейного ускорения объекта на оси приборной системы координат.

В качестве измерителей линейного ускорения используются чувствительные элементы на основе сухих маятниковых акселерометров, с подвесом на основе кварцевого стекла и датчиком угла емкостного типа.

Система работоспособна при возникновении одного отказа в любой из одноименных подсистем (измерения угловой скорости, линейного ускорения, сервисной электроники) и содержит дублированную сервисную электронику.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является «Бесплатформенный измерительный блок КИНД34-059» разработки филиала ФГУП «ЦЭНКИ» «НИИ Прикладной Механики им. академика В.И. Кузнецова» Россия [3], выбранный за прототип.

В состав прототипа входят не имеющие внутреннего резервирования и не связанные между собой восемь измерительных каналов: четыре гироскопических канала (ГК), в которых применен датчик угловой скорости (ДУС) на основе волоконно-оптического гироскопа (ВОГ), и четыре акселерометрических канала (АК); два модуля обмена и управления (МОУ1 и МОУ2) с входящим в каждый из них специальным вычислителем; четыре опорных генератора; четыре вторичных источника питания. В качестве измерителей линейного ускорения используются чувствительные элементы акселерометров маятникового типа, с подвесом на основе кварцевого стекла и емкостным датчиком угла. Все восемь чувствительных элементов (ЧЭ) установлены на общем основании и образуют блок ЧЭ. В состав прибора введены: резервированная система термостатирования и система виброударной защиты (амортизации) блока ЧЭ.

Недостатками прототипа являются совмещение электроники каждой пары чувствительных элементов (ДУСа и акселерометра) и наличие общего источника вторичного питания, что существенно снижает надежность прибора в целом, а также применение системы термостатирования, что ведет к значительному повышению энергопотребления.

Существенным недостатком аналога и прототипа является применение в них элементной базы импортного производства.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности и снижение энергопотребления. Кроме того, устройство должно быть выполнено на современной отечественной элементной базе и материалах.

Заявленный технический результат достигается тем, что в бесплатформенный измеритель линейных и угловых скоростей (БИЛУС), содержащий: четыре вторичных источника питания (ВИП), соединенные выходами, соответственно, с входами питания четырех измерителей угловых скоростей (ИУС), четыре измерителя линейных ускорений (ИЛУ) и два электронных вычислителя (ЭВ), согласно изобретению введены два ВИП для ЭВ, при этом выход первого ВИП соединен с входом первого ЭВ, выход второго ВИП соединен с входом второго ЭВ, резервированный силовой коммутатор (СК), выходами соединенный с входами всех ВИП и входами всех ИЛУ, выходы всех ИУС и ИЛУ связаны с соответствующими входами первого и второго ЭВ посредством независимых линий связи.

На чертеже приведена структурная схема бесплатформенного измерителя линейных и угловых скоростей.

БИЛУС предназначен для определения навигационных параметров управляемых подвижных объектов, содержит:

1, 2, 3, 4 - вторичные источники питания ИУС;

5, 6, 7, 8 - измерители угловых скоростей;

9, 10 - электронные вычислители;

11, 12, 13, 14 - измерители линейных ускорений;

15, 16 - вторичные источники питания ЭВ;

17 - резервированный силовой коммутатор.

Выходы четырех ИУС соединены с входами первого и второго ЭВ. Выходы четырех ИЛУ соединены, соответственно, с входами первого и второго ЭВ. Выходы резервированного СК соединены, соответственно, с входами ИЛУ и с входами всех ВИП. Выходы четырех ВИП соединены, соответственно, с входами четырех ИУС. Выходы первого и второго ВИП для ЭВ соединены с входом первого ЭВ и входом второго ЭВ соответственно.

Инициализация работы БИЛУС осуществляется подачей на него питания и выдачей в резервированный СК внешней команды от потребителя, которая задает требуемую конфигурацию ИУС и ИЛУ. Резервированный СК подает питание на соответствующие конфигурации ИЛУ и ИУС через ВИП. ИУС и ИЛУ измеряют, соответственно, угловые скорости, линейные ускорения и передают результаты измерений одновременно в первый и второй ЭВ.

В ЭВ осуществляется накапливание и обработка полученной информации. При поступлении в ЭВ команды опроса производится расчет следующей информации:

- о проекциях вектора абсолютной угловой скорости изделия на оси чувствительности ИУС и оси приборной системы координат;

- о приращениях интегралов проекций вектора абсолютной угловой скорости изделия на оси чувствительности ВОГ и оси приборной системы координат;

- о проекциях вектора линейного ускорения в месте установки на оси чувствительности акселерометров и оси приборной системы координат;

- о приращениях интегралов проекций вектора линейного ускорения в месте установки на оси чувствительности акселерометров и оси приборной системы координат;

- о составляющих кватерниона приращения углового положения с момента включения;

- о моментах времени, на которые сформирована информация.

При этом каждый измеритель осуществляет передачу значений величины собственной частоты параллельно в каждый ЭВ, которые обрабатывают полученную информацию и выдают конечный результат потребителю.

В БИЛУС используется ИЛУ, состоящий из ЧЭ акселерометра и его электронного преобразователя акселерометра.

Таким образом, заявлен бесплатформенный измеритель линейных и угловых скоростей, содержащий: четыре ВИП, соединенные выходами, соответственно, с входами питания четырех ИУС, четыре ИЛУ и два ЭВ. Отличительная особенность устройства заключается в том, что введены два ВИП для ЭВ, при этом выход первого ВИП соединен с входом первого ЭВ, выход второго ВИП соединен с входом второго ЭВ, резервированный СК, выходами соединенный с входами всех ВИП и входами всех ИЛУ, выходы всех ИУС и ИЛУ связаны с соответствующими входами первого и второго ЭВ посредством независимых линий связи.

Техническим результатом является повышение надежности и уменьшение энергопотребления.

Источники информации

1. www.npp-antares.ru/equipment.html.

2. Волоконно-оптический гироскоп космического применения. Опыт разработки, производства и эксплуатации // Доклады XX Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам, Санкт-Петербург, Россия, 27-29 мая, 2013.

3. В.М. Кутовой, О.И. Маслова, С.Ю. Перепелкина, М.А. Чапцова, М.В. Антонова, А.А. Игнатьев, Е.Ю. Ковалева, A.M. Курбатов, Л.З. Новиков. Исследование характеристик бесплатформенного инерциального блока на базе волоконно-оптических гироскопов в процессе наземной отработки. // Сборник материалов ХVIII Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам, СПб, ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2011.

Бесплатформенный измеритель линейных и угловых скоростей, содержащий: четыре вторичных источника питания (ВИП), соединенные выходами, соответственно, с входами питания четырех измерителей угловых скоростей (ИУС), четыре измерителя линейных ускорений (ИЛУ) и два электронных вычислителя (ЭВ), отличающийся тем, что введены два ВИП для ЭВ, при этом выход первого ВИП соединен с входом первого ЭВ, выход второго ВИП соединен с входом второго ЭВ, резервированный силовой коммутатор, выходами соединенный с входами всех ВИП и входами всех ИЛУ, выходы всех ИУС и ИЛУ связаны с соответствующими входами первого и второго ЭВ посредством независимых линий связи.

Изобретение относится к способу автономной ориентации подвижного объекта. Для автономной ориентации подвижного объекта измеряют проекции векторов напряженности результирующего магнитного поля трехосным блоком акселерометров, кажущееся ускорение объекта трехосным блоком акселерометров, абсолютную угловую скорость вращения объекта трехосным блоком гироскопов, выполняют предварительную метрологическую калибровку магнитометров, акселерометров и гироскопов, идентификацию и учет параметров внутренних и внешних помех объекта, алгоритмическую обработку сигналов магнитометров, акселерометров и гироскопов, коррекцию, учет относительных угловых скоростей вращения и редукцию показаний магнитометров, акселерометров и гироскопов, формируют информацию о совокупности базисов векторов геофизических полей и дополнительных векторов в неподвижном и связанном трехгранниках, вычисляют оценки направляющих косинусов и углов ориентации объекта в условиях функциональной избыточности информации, оценки угловых скоростей вращения объекта.

Способ определения стоимости грузоперевозки // 2652466

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении эффективности автомобильных грузоперевозок за счет балансируемого динамического ценообразования грузоперевозок.

Комплекс для измерения характеристик пространственных колебаний плавучих объектов в опытовом (волновом) бассейне // 2652173

Изобретение относится к экспериментальной гидромеханике, к испытаниям в опытовых бассейнах моделей плавучих инженерных сооружений со сложными пространственными колебаниями под действием поверхностных волн.

Способ навигации людей с ослабленным зрением в зданиях и сооружениях // 2651162

Изобретение относится к области ориентирования в замкнутом пространстве. Техническим результатом является повышение точности определения местоположения пользователя.

Корпус бортового устройства начисления платы за использование автомобильных дорог и бортовое устройство начисления платы за использование автомобильных дорог, выполненное в этом корпусе // 2649541

Группа изобретений относится к измерительной технике и может быть использована в области транспортного машиностроения. Бортовое устройство начисления платы за использование автомобильных дорог, выполненное в корпусе, включает модуль интерфейса пользователя со световодами сигнальных светодиодов на лицевой панели, модуль электропитания с дросселем, конденсаторами, ключом коммутационного напряжения и размещенным в отсеке питания аккумулятором, коммуникационный модуль с GSM-модемом и внутренней антенной GSM, модуль позиционирования с навигационным приемником и внутренней антенной ГЛОНАСС, модуль контроля целостности корпуса с датчиком вскрытия, SIM-карту, установленную в держателе, блок криптографической защиты и блок управления с детектором движения.

Способ планирования траектории движения летательного аппарата // 2649287

Изобретение относится к способу управления движением летательного аппарата (ЛА). Для управления движением ЛА проводят предполетную подготовку с использованием математической модели ЛА, формируют в памяти бортовой системы управления исходные данные о динамических параметрах ЛА и опорных точек в виде матриц, формируют программную траекторию движения ЛА по опорным точкам, в процессе полета восстанавливают траекторию движения ЛА плавным переходом между опорными точками, управление движением ЛА осуществляют при помощи метода пропорционального сближения и динамической коррекции программной траектории определенным образом.

Способ управления движением летательного аппарата // 2648556

Изобретение относится к способу управления движением летательного аппарата (ЛА), при котором производят предполетную подготовку ЛА с использованием математической модели ЛА, в ходе которой формируют исходные данные о динамических параметрах ЛА и опорных точках траектории определенным образом, формируют программную траекторию движения ЛА по опорным точкам, в процессе полета восстанавливают траекторию плавным переходом между опорными точками, осуществляют управление движением ЛА при помощи метода пропорционального сближения с учетом динамической коррекции программной траектории движения ЛА определенным образом при необходимости.

Адаптивная бесплатформенная инерциальная курсовертикаль // 2647205

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для морских, воздушных и наземных объектов. Технический результат - повышение точности курсовертикали путем обеспечения непрерывной коррекции углов тангажа и крена, в частности, в условиях маневрирования летательных аппаратов (ЛА) в полете.

Способ определения поля дрейфа морских льдов // 2647190

Изобретение относится к морской гидрометеорологии и может быть использовано для определения поля дрейфа морских льдов. Способ определения поля дрейфа морских льдов заключается в совмещении пары последовательных спутниковых изображений одного и того же участка ледовой поверхности, совмещении неподвижных деталей изображений, придании изображениям взаимно-исключающих световых или цветовых контрастов.

Комплексный способ навигации летательных аппаратов // 2646957

Изобретение относится к области навигации летательных аппаратов (ЛА) с использованием комплексного способа навигации, а также относится к области навигационных приборов для контроля и управления летательными аппаратами.

Способ определения районов радиоконтроля // 2656275

Изобретение относится к навигационному приборостроению и может найти применение в автоматизированных системах управления (АСУ) войсками для определения районов радиоконтроля (РРК), в которых должны обеспечиваться наилучшие условия функционирования рационально расположенных мобильных радиоприемных комплексов (МРПК) и определения оптимальных маршрутов перемещения МРПК в выбранном РРК или при смене РРК. Технический результат – расширение функциональных возможностей на основе усовершенствования способа определения РРК, обеспечивая снижение времени, затрачиваемого на выбор РРК, оптимизацию процесса адаптации МРПК в РРК по уровню ЭМД и процесса определения оптимального маршрута перемещения МРПК при адаптации внутри выбранного РРК или перемещение в новый географический район в случае перенацеливания МРПК. Для этого осуществляют предварительный анализ, изучение и оценку района местности, предназначенной для развертывания МРПК, методом оптимизации, например методом динамического программирования с использованием аддитивного критерия качества (целевой функции), при этом в качестве составляющих критерия вводят математические, информационные либо геометрические примитивы, характеризующие, например, непригодность зон для размещения МРПК и исключение этих зон из расчета, с последующим определением оптимального маршрута перемещения МРПК от пункта дислокации до выбранных приемных позиций на основании условий проходимости маршрута движения, тактико-технических характеристик перемещаемых МРПК и определенных критериев оптимальности (минимальное затраченное время на перемещение, кратчайший по длине путь, минимальные энергетические затраты, защитные и маскирующие свойства местности и т.д.). В качестве инструмента для выбора оптимального маршрута перемещения предлагается использовать алгоритм Дейкстры. При этом используют: - методику выбора районов развертывания МРПК, основанную на способе оценки местности; - методику перемещения МРПК, при адаптации их по уровню ЭМД ИРИ, внутри выбранного РРК; - методику перемещения МРПК в новый географический район в случае их перенацеливания. Учитывают: - концепцию интегрирования геоинформационных систем и новых информационных технологий; - оперативно-тактические условия функционирования и тактико-технические характеристики МРПК, предназначенных для размещения в выбранном районе; - тактические свойства местности в сочетании с сезонными климатическими и погодными условиями; - оценку возможностей по применению МРПК в минимизированном по географическим примитивам районе местности и оптимизированном РРК по уровню ЭМД ИРИ; - определение оптимального маршрута перемещения при адаптации МРПК внутри РРК; - определение оптимального маршрута перемещения МРПК в неоцененный район при перенацеливании с последующей его минимизацией и оптимизацией в соответствии с методикой выбора районов развертывания; - затраченное время на перемещение МРПК, длину пути, энергетические затраты и др. 1 ил.

Интегрированная система резервных приборов // 2656954

Интегрированная система резервных приборов выполнена в виде отдельного блока, содержит датчики полного и статического давления, устройство обработки и преобразования сигналов, вычислитель, модуль пространственной ориентации, устройство управления режимами работы, магнитный зонд, жидкокристаллический индикатор, креноскоп, фотодатчик, устройство компенсации систематической составляющей смещения нуля инерциальных датчиков модуля пространственной ориентации, устройство списания девиационной погрешности с памятью, встроенную систему контроля, устройство анализа, устройство формирования изображения графика девиационных поправок, соединенных определенным образом. Обеспечивается повышение надежности и точности определения магнитного курса системы. 1 ил.