Автономный мобильный модуль повышения точности определения координат и маршрутов движения войсковых объектов

Изобретение относится к средствам навигационного обеспечения, в частности к средствам определения местоположения и маршрутов движения подвижных и стационарных объектов в закрытых помещениях (в том числе в подвалах, тоннелях, шахтах), на ограниченных открытых (закрытых) территориях, а также в условиях, где использование ГЛОНАСС/GPS-приемников нецелесообразно или невозможно. Автономный мобильный модуль определения координат и маршрутов движения войсковых объектов характеризуется тем, что содержит закрытый герметичный корпус, внутри которого размещены антенна GPS/ГЛОНАСС с модулем навигации, плата электронного самописца движения инерциальной системы, накопитель данных, элемент питания и механизм отскока с мини-электромотором. При этом плата электронного самописца движения инерциальной системы содержит гироскоп, барометр, магнитометр, акселерометр и контроллер расчетов и управления системой. Технический результат – повышение точности определения координат и маршрутов движения войсковых объектов. 1 ил.

 

Изобретение относится к средствам навигационного обеспечения, в частности к средствам повышения точности координат (определения местоположения) и маршрутов движения объектов подвижных (переносных) и стационарных (в том числе людей, зверей, техники) в закрытых помещениях (в том числе в подвалах, тоннелях, шахтах), на ограниченных открытых (закрытых) территориях, а также в условиях, где использование ГЛОНАСС/GPS приемников нецелесообразно или невозможно.

Существуют аналоги данного модуля использования, но работа их строится на простом логировании маршрутов движения и работа их осуществляется только совместно со станциями мобильной сотовой сети (например, GSM). Автономный мобильный модуль повышения точности определения координат и маршрутов движения войсковых объектов позволяет выполнять в постобработке уточнение координат и маршрутов (треков) движения войсковых объектов с последующей их обработкой и анализом по способу Precise Point Positioning (РРР). Одночастотное точное точечное позиционирование (РРР) является перспективным методом высокоточной навигации с субметровой или даже сантиметровой точностью из-за его удобства и низкой стоимости. Навигационные характеристики одночастотных приемных спутниковых систем в значительной степени зависят от наличия в реальном времени и качества коррекционных продуктов для спутниковых орбит и спутниковых часов. Одним из наиболее часто используемых продуктов коррекции ошибок спутниковой орбиты и часов является Международная служба глобальных навигационных спутниковых систем (IGS), из которой продукты коррекции доступны с различными задержками, начиная от 3 ч для сверхбыстрой, до 17 ч для быстрой и 13 дней для конечной продукции (постобработки).

Автономный мобильный модуль повышения точности определения координат и маршрутов движения войсковых объектов определяет свое местоположение с помощью комбинации:

навигационной антенны с прошиваемым навигационным модулем;

электронному самописцу движения инерциальной системы.

Этапы подготовки к работе автономного мобильного модуля повышения точности определения координат и маршрутов движения войсковых объектов:

1. Калибровка электронного самописца движения (ЭСД) вращательными движениями вокруг виртуальной оси (производится при прошивке контроллера КРУС);

2. Загрузка данных в навигационный модуль ГЛОНАСС/GPS антенны (через порт UART, например, с использованием программы, GlobalTop GPS - Viewer v1.8).

В данное время нет возможности оперативного и скрытного определения местоположения объекта с требуемой точностью с использованием современных средств навигации и космической геодезии, на территории, на которые отсутствует актуальная геопространственная информация.

В настоящее время требуется иметь на вооружении автономное средство для обеспечения возможности определения координат объектов с требуемой точностью и достоверностью.

Работа ЭСД основана на использовании специальных датчиков, совместная работа которых определяет особенность изобретения: акселерометра, гироскопа, магнитометра, барометра - объединяемые контроллером решения и управления системой (КРУС). Электронный самописец движения работает в двух режимах с антенной ГЛОНАСС/GPS и без нее по алгоритму выполняемой программы. На основе информации от датчиков электронного самописца движения, автономный мобильный модуль повышения точности определения координат и маршрутов движения войсковых объектов строит локальную траекторию перемещения (трек), без привязки к глобальным координатам одновременно записывает на SD карту. Автоматически (по решению условий заложенных в КРУС) при условии видимости спутниковой группировки, достаточного времени стояния на точке привязки программно определяется достоверность и точность координат модуля с антенной ГЛОНАСС/GPS, если точность удовлетворяет программным установкам КРУС, то осуществляется привязка трека ЭСД к глобальным координатам (т.е. задаются координаты отдельной точки в треке). Таким образом, в ЭСД накапливающуюся со временем ошибку, - устраняют за счет периодической привязки траектории к локальным координатам, посредством использования антенной ГЛОНАСС GPS, на участках стабильного навигационного поля. Данная схема используется автономным мобильным модулем повышения точности определения координат и маршрутов движения войсковых объектов для определения местоположения на большинстве закрытых объектов. Отдельный случай представляют собой шахты и подземные тоннели. В таком случае требуется определить координаты хотя бы одной точки (входа и/или выхода): тоннель имеет ограниченный радиус и, фактически, нужно определить только удаление от начала/конца тоннеля. После записи на SD карту появляется возможность получить информацию о местоположении объектов (текущую и архивную информацию).

Кроме того модуль обладает синхронизированными со стационарным пунктом часами и ввод поправки может осуществляться в постобработке (необходимо поставить лишь метку времени нажав на трек во время маршрута).

Для обработки данных предлагается использовать открытое программное обеспечение RTKLib (или Waypoint GrafNav 8.2, Magnet Office Tools, Justin и т.д.). В случае отсутствия базовой станции точность измерений до 3 метров получают при использовании специального программного обеспечения с функцией обработки в режиме РРР (Precise Point Positioning), учитывающем поправки к эфемеридам орбит и бортовым часам спутников глобальной навигационной спутниковой системы и другую информацию.

Использование автономного мобильного модуля повышения точности определения координат и маршрутов движения войсковых объектов не ограничивается работой в целях повышения точности определения координат и маршрутов движения войсковых объектов, а применим в целях картографирования территорий: для обеспечения координатной привязки, космических и аэрофотоснимков, зарубежных карт, матриц и моделей рельефа, схем, планов и другой геопространственной информации, отслеживания перемещения внутри закрытых объектов, для автоматического управления роботизированными транспортными средствами, для повышения точности местоопределения динамических объектов в условиях сильного затенения и переизлучения сигналов орбитальных группировок и т.д.

Общие признаки предлагаемого изобретения: автономный мобильный модуль повышения точности определения координат и маршрутов движения войсковых объектов.

Автономный мобильный модуль повышения точности определения координат и маршрутов движения войсковых объектов схематично изображен на прилагаемом чертеже, где на схеме фиг. представлена предлагаемого устройства.

Автономный мобильный модуль повышения точности определения координат и маршрутов движения войсковых объектов внешне представляет собой устройство в закрытом герметичном корпусе с внешней прорезиненной кнопкой с индикаторами состояния работы прибора, защищенными прорезиненной сплошной заглушкой на входы/выходы и разъемы.

Автономный мобильный модуль повышения точности определения координат и маршрутов движения войсковых объектов содержит (см. фиг. а):

1. Антенну ГЛОНАСС/GPS с модулем навигации (1);

2. Плату (2) электронного самописца движения инерциальной системы (ЭСД) включает:

2.1 Гироскоп (3);

2.2 Барометр (4);

2.3 Магнитометр (5);

2.4 Акселерометр (6);

3. Контроллер расчетов и управления системой (КРУС) (7)

4. Накопитель SD (8);

5. Разъем mini-USB (для связи с компьютером) (9);

6. Разъем UART (для связи с антенной ГЛОНАСС/GPS) (10);

7. Слот для внешней SD карты (11).

8. Кнопка запуска/ выключения/ фиксации точки/ переключения режимов работы (12);

9. Магнит (силой не менее 10 кг) (13);

10. Механизм отскока (14) с мини электромотором;

11. Индикатор запуска/ выключения/ фиксации точки/ переключения режимов (15);

12. Элемент питания (16).

Автономный мобильный модуль повышения точности определения координат и маршрутов движения войсковых объектов работает следующим образом:

1. Прошивка контроллера КРУС (с установкой координат и радиуса зоны отстрела).

2. Прошивка модуля антенны ГЛОНАСС/GPS/

3. Калибровка и настройка датчиков.

4. Установка

5. Отстрел в назначенной зоне (см. фиг. 6)

6. Считывание данных

7. Обработка данных

Основные отличительные (достаточные) признаки изобретения: автономность, мобильность, простота в использовании, повышенная точность, экономичность.

Таким образом, автономный мобильный модуль повышения точности определения координат и маршрутов движения войсковых объектов позволит обеспечить высокую эффективность наблюдения за войсковыми объектами, позволит определять координаты точек местности глобально (по всей Земле) и автономно с точностью до 3 метров, что позволит существенно повысить точность картографической продукции на зарубежную территорию (в 10-20 раз).

Список используемой литературы:

1. Аксенов А.Л., Козлов О.И., Навигационные треки как альтернатива планово-высотной основы, Известия вузов «Геодезия и аэрофотосъемка», 2018.

2. Шевчук C.O., Малютина К.И., Липатников Л.А., Перспективы использования свободного программного обеспечения для постобработки ГНСС-измерений, Вестник СГУГиТ, Том 23, №1, 2018.

Автономный мобильный модуль определения координат и маршрутов движения войсковых объектов, характеризующийся тем, что содержит закрытый герметичный корпус, внутри которого размещены антенна GPS/ГЛОНАСС с модулем навигации, плата электронного самописца движения инерциальной системы, содержащая гироскоп, барометр, магнитометр, акселерометр и контроллер расчетов и управления системой, накопитель данных, элемент питания и механизм отскока с мини-электромотором.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к робототехнике, в частности к системам управления манипуляторами, расположенными на мобильных роботах (MP), и может быть использовано при дистанционном управлении мобильными роботами для выполнения работ в полуавтоматическом режиме в экстремальных условиях. Предложенный способ обеспечивает комфортное, быстрое и точное управление манипулятором, закрепленным на MP, при возникновении сложных работ, оператором в полуавтоматическом режиме на пересеченной, в том числе неровной, местности, когда информацию об объектах работ и рабочем пространстве манипулятора оператор получает от системы технического зрения (СТЗ), которая установлена на другом MP, находящемся в любом произвольном месте, удобном для осмотра рабочего пространства манипулятора с объектами работ.

Способ управления манипулятором относится к робототехнике, в частности к системам управления манипуляторами, расположенными на мобильных роботах (MP), и может быть использован при выполнении различных работ с помощью мобильных роботов в автоматическом режиме в экстремальных условиях. Данным способом повышают скорость быстродействия выполнения всех предписанных манипуляционных операций при сохранении заданной точности их выполнения, а также обеспечение учета текущей произвольной пространственной ориентации оснований обоих MP в абсолютной системе координат.

Изобретение относится к автономным транспортным средствам, в частности к системе и способу для предоставления транспортировки посредством автономного или управляемого человеком транспортного средства. Система для предоставления транспортировки содержит интерфейс связи для связи, по одной или нескольким сетям, с компьютерными устройствами пользователей транспортной услуги, память, хранящую набор команд, один или несколько процессоров, использующих набор команд для получения, по одной или нескольким сетям, запроса на транспортировку от компьютерного устройства пользователя, и определения, по меньшей мере частично на основании информации, указанной в запросе на транспортировку, и расчетной стоимости синхронизации при выполнении запроса на транспортировку с использованием автономного транспортного средства, выполнять ли запрос на транспортировку с использованием автономного транспортного средства, причем расчетная стоимость синхронизации включает в себя вероятностные определения относительно того, может ли автономное транспортное средство столкнуться с задержкой или отклонением от маршрута при выполнении запроса на транспортировку.

Изобретение относится к способу управления транспортным средством и устройству управления транспортным средством. Способ помощи при движении для транспортного средства, исполняемый процессором, содержит этап обнаружения точки слияния, в которую полоса движения, которая осуществляет слияние, и полоса движения, с которой осуществляется слияние, сливаются, причем полоса движения, которая осуществляет слияние, является полосой движения, в которой движется рассматриваемое транспортное средство, а полоса движения, с которой осуществляется слияние, прилегает к полосе движения, которая осуществляет слияние.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при создании навигационных систем и систем начальной ориентации навигационно-измерительных комплексов. Сущность изобретения состоит в том, что для определения ориентации относительно плоскости горизонта на первом этапе осуществляется последовательный дискретный поворот по углу тангажа основания, в плоскости которого по осям тангажа и крена размещены два акселерометра, на заданный угол (n-1) раз, в каждом положении акселерометра крена осуществляется низкочастотная фильтрация его выходного сигнала и попарное вычитание сигналов, полученных в соседних положениях, а прекращение поворота определяется достижением заданного значения величины n или изменением знака разности сигналов, полученных в соседних положениях; из массива всех возможных значений точных разностей проекций ускорения силы тяжести на ось акселерометра крена методом перебора осуществляется выбор (n-1) значений разностей, максимально совпадающих по заданному критерию с рядом (n-1) значений разностей выходных сигналов акселерометра крена, после чего определяется угол тангажа n-го положения основания относительно плоскости горизонта, соответствующий n-му точному значению проекции ускорения силы тяжести на ось акселерометра крена; на втором этапе осуществляются аналогичные операции по углу крена - для акселерометра тангажа, после чего определяется угол крена n-го положения основания относительно плоскости горизонта.

Изобретение относится к области точного приборостроения, преимущественно гироскопического, и может быть использовано при создании инерциальных систем ориентации и навигации. В предварительной калибровочной операции включают инерциальный измерительный блок при его начальной нормальной температуре в условиях постоянной нормальной температуры окружающей среды, измеряют потребляемую блоком мощность электропитания и с момента начала функционирования чувствительных элементов находят их переходные характеристики на временном периоде выхода температур чувствительных элементов на установившиеся значения, на основе которых определяют порядок и коэффициенты передаточных функций чувствительных элементов по мощности электропитания.

Изобретение относится к навигации и предназначено для счисления координат летательных аппаратов (ЛА). Может использоваться как для автономной навигации, так и для работы в комплексе с другими навигационными средствами.

Изобретение относится к способу и системе для обратного оптико-инерциального трекинга подвижного объекта. Способ включает в себя следующие шаги: (а) обеспечивают излучение множеством маркеров света в ИК-диапазоне; (б) посредством первого устройства обработки данных считывают изображение с оптического датчика, физически связанного с подвижным объектом, и выявляют в считанном изображении пиксели, соответствующие заранее заданным условиям; (в) на основе выявленных пикселей посредством первого устройства обработки данных выявляют изображения маркеров и определяют параметры этих изображений маркеров; (г) посредством первого устройства обработки данных считывают данные с, по меньшей мере, одного инерциального датчика, физически связанного с подвижным объектом; (д) посредством первого устройства обработки данных формируют объединенный поток данных, содержащий параметры изображений маркеров и данные с упомянутого, по меньшей мере, одного инерциального датчика, и посредством первого устройства связи передают его второму устройству связи; (е) посредством второго устройства связи принимают объединенный поток данных и на его основе посредством второго устройства обработки данных определяют данные позиционирования трекера в координатной системе зоны перемещения подвижного объекта; (ж) посредством второго устройства обработки данных на основе данных позиционирования трекера выполняют валидацию математической модели траектории движения трекера; (з) посредством второго устройства обработки данных на основе подвергнутой валидации математической модели траектории движения трекера выполняют экстраполяцию данных позиционирования трекера на горизонт экстраполяции.

Изобретение относится к операционному управлению транспортным средством и вождению, включая автономное операционное управление транспортным средством и автономное вождение. Способ перемещения по транспортной сети транспортных средств содержит определение операционной информации транспортного средства для транспортного средства, включающее измерение глобальной позиции транспортного средства, причем транспортное средство представляет собой автономное транспортное средство или полуавтономное транспортное средство, затем определение оценки метрического местоположения транспортного средства с использованием операционной информации транспортного средства, включающее определение оценки метрического местоположения с использованием измеренной глобальной позиции в качестве входных данных в нелинейную функцию потерь с фильтрацией посредством фильтра Калмана для смягчения эффектов от немоделируемой ошибки датчиков.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для морских, воздушных и наземных объектов. Адаптивный способ коррекции углов ориентации бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), при котором на основании сигналов, поступающих с акселерометров, входящих в состав БИНС, определяют модуль абсолютного ускорения, действующего на объект, на котором установлена БИНС.
Наверх