RU2202102C2 - Procedure establishing positions of mobile objects and device for its realization - Google Patents

Abstract

FIELD: determination of coordinates of mobile ground objects, aircraft, motor launches, yachts. SUBSTANCE: procedure includes measurement of test values of horizontal projections of summary intensity vector of magnetic field of the Earth and magnetic field of object under calibration cycle, measurement of averaged values of projections of gravitational acceleration and projections of summary intensity vector of magnetic field of the Earth and magnetic field of object during working cycle. Values of horizontal projections of intensity vector of magnetic field of the Earth are found with due account of correction coefficients. Angle of direction of movement is determined. Increments of coordinates for the time of working cycle are established. Relative coordinates are found by summation of increments of coordinates. Coordinates of object are determined by summation of relative coordinates and position of initial point. Coordinates of object are measured with the use of receiver of satellite navigation system and they are employed to correct relative coordinates and position of initial point. Correction coefficients are found and corrections of angle of direction of movement and increments of course made good are executed. EFFECT: enhanced precision of measurement of direction of movement and of position of object, simplified calibration of device. 4 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в приборах для определения координат подвижных наземных объектов, а также легких летательных аппаратов, катеров, яхт. The invention relates to the field of instrumentation and can be used in devices for determining the coordinates of moving ground objects, as well as light aircraft, boats, yachts.

Известен способ определения местоположения, описанный в патенте Российской Федерации N 2082098, G 01 C 23/00, 20.06.97 "Способ комплексирования инерциальных навигационных систем и комбинированная навигационная система". A known method for determining the location described in the patent of the Russian Federation N 2082098, G 01 C 23/00, 06/20/97 "Method for combining inertial navigation systems and combined navigation system".

Способ включает коррекцию автономной навигационной системы по сигналам спутниковой навигационной системы. Способ отличается тем, что в качестве автономной навигационной системы используется инерциальная навигационная система, коррекция которой проводится от датчика базовой скорости (приемника спутниковой навигационной системы) путем воздействия корректирующими сигналами по угловой скорости на гироскопы горизонтальных каналов, сформированными фильтром коррекции по разности скоростей инерциальной навигационной системы и датчика базовой скорости, а также по разности сигналов с горизонтальных акселерометров, преобразованных через интегратор с обратной связью, и датчика базовой скорости. The method includes the correction of the autonomous navigation system according to the signals of the satellite navigation system. The method is characterized in that an inertial navigation system is used as a stand-alone navigation system, the correction of which is carried out from the base speed sensor (receiver of the satellite navigation system) by applying the correction signals for the angular velocity to the gyroscopes of horizontal channels formed by the correction filter for the speed difference of the inertial navigation system and base speed sensor, as well as the difference of signals from horizontal accelerometers converted via inte generator with a feedback, and the base speed sensor.

Известное устройство содержит автономную навигационную систему, приемник спутниковой навигационной системы, первый, второй, третий сумматоры, фильтр коррекции. Кроме этого, устройство содержит интегратор, фильтр управления, а автономная навигационная система выполнена в виде инерциальной навигационной системы. The known device comprises an autonomous navigation system, a satellite navigation receiver, a first, second, third adders, a correction filter. In addition, the device contains an integrator, a control filter, and the autonomous navigation system is designed as an inertial navigation system.

Известный способ и устройство отличаются сложностью, большой потребляемой мощностью и габаритами, что связано с использованием инерциальной навигационной системы. Поэтому такие системы не находят широкого применения для определения координат подвижных наземных объектов. The known method and device are complex, large power consumption and dimensions, which is associated with the use of an inertial navigation system. Therefore, such systems are not widely used for determining the coordinates of moving ground objects.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ, описанный в патенте Российской Федерации N 2098764, G 01 C 21/08, 1997г. "Способ определения местоположения подвижных объектов и устройство для его реализации". Closest to the technical nature of the proposed method is the method described in the patent of the Russian Federation N 2098764, G 01 C 21/08, 1997 "A method for determining the location of moving objects and a device for its implementation."

Известный способ определения местоположения подвижных объектов заключается в следующем:
1) в калибровочном цикле осуществляют разворот подвижного объекта на угол не менее 360 градусов и проводят определение значений горизонтальных проекций суммарного вектора напряженности магнитного поля Земли (МПЗ) и магнитного поля объекта в четырех точках горизонтального эллипса магнитного годографа;
2) по контрольным значениям горизонтальных проекций определяют коэффициенты коррекции горизонтального эллипса магнитного годографа - смещение центра эллипса, малую и большую полуоси эллипса и угол поворота осей;
3) в каждом рабочем цикле измеряют усредненные за время 0,1..,2,0 с значения проекций суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта и ускорения силы тяжести на оси приборной системы координат;
4) по измеренным значениям проекций с учетом коэффициентов коррекции, полученных в калибровочном цикле, определяют значения горизонтальных проекций вектора напряженности МПЗ на оси горизонтальной системы координат объекта;
5) по значениям горизонтальных проекций вектора напряженности МПЗ с учетом приращения пути и поправки направления определяют в рабочем цикле приращения координат и угол направления движения;
6) с учетом координат исходной точки определяют координаты объекта.A known method for determining the location of moving objects is as follows:
1) in the calibration cycle, the movable object is rotated by an angle of at least 360 degrees and the horizontal projections of the total vector of the Earth’s magnetic field strength (MRF) and the object’s magnetic field are determined at four points of the horizontal ellipse of the magnetic hodograph;
2) according to the control values of the horizontal projections, the correction coefficients of the horizontal ellipse of the magnetic hodograph are determined — the displacement of the center of the ellipse, the minor and major axes of the ellipse, and the angle of rotation of the axes;
3) in each working cycle, the projected values of the total vector of MPZ intensity and the magnetic field of the object and the acceleration of gravity on the axis of the instrument coordinate system are averaged over a time of 0.1 .., 2.0;
4) according to the measured values of the projections, taking into account the correction factors obtained in the calibration cycle, determine the values of the horizontal projections of the stress vector MPZ on the axis of the horizontal coordinate system of the object;
5) according to the values of the horizontal projections of the MPZ tension vector, taking into account the increment of the path and the correction of direction, determine in the working cycle the increment of coordinates and the angle of the direction of movement;
6) taking into account the coordinates of the starting point, the coordinates of the object are determined.

Для реализации известного способа используют устройство, описанное в приведенном выше патенте РФ N 2098764. To implement the known method using the device described in the above patent of the Russian Federation N 2098764.

Устройство (фиг.1) содержит датчики магнитного поля, датчики вертикали, блок преобразования и усреднения, блок расчета горизонтальных проекций МПЗ, блок управления, датчик перемещения и навигационный блок. Блок расчета горизонтальных проекций МПЗ содержит блок расчета горизонтальных проекций суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта, блок расчета коэффициентов коррекции горизонтального эллипса магнитного годографа и блок коррекции горизонтальных проекций суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта, выходы которого являются выходами блока расчета горизонтальных проекций МПЗ, а первые входы соединены с первыми выходами блока расчета горизонтальных проекций суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта, входы которого являются первыми входами блока расчета горизонтальных проекций МПЗ, а вторые выходы соединены с первыми входами блока расчета коэффициентов коррекции горизонтального эллипса магнитного годографа, вторые входы которого являются вторыми входами блока расчета горизонтальных проекций МПЗ, а выходы соединены со вторыми входами блока коррекции проекций суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта. Навигационный блок содержит блок расчета приращений координат, блок расчета угла и сумматор. Выходы датчиков магнитного поля и датчиков вертикали соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока преобразования и усреднения, выходы которого соединены с первыми входами блока расчета горизонтальных проекций МПЗ, выходы которого соединены с первыми входами блока расчета приращений координат и первыми входами блока расчета угла, выходы которого соединены с первыми входами блока управления, первые и вторые выходы которого соединены соответственно со вторыми входами блока расчета горизонтальных проекций МПЗ и третьими входами блока преобразования и усреднения, выходы сумматора соединены со вторыми входами блока управления. The device (Fig. 1) contains magnetic field sensors, vertical sensors, a conversion and averaging unit, a horizontal projection calculating unit MPZ, a control unit, a motion sensor and a navigation unit. The block for calculating the horizontal projections of the MPZ contains the block for calculating the horizontal projections of the total vector of the MPZ tension and the magnetic field of the object, the block for calculating the coefficients of correction of the horizontal ellipse of the magnetic hodograph and the block for correcting the horizontal projections of the total vector of tension MPZ and the magnetic field of the object, the outputs of which are the outputs of the block for calculating the horizontal projections of the MPZ and the first inputs are connected to the first outputs of the block for calculating horizontal projections of the total intensity vector of MP and the magnetic field of the object, whose inputs are the first inputs of the block for calculating the horizontal projections of the MPZ, and the second outputs are connected to the first inputs of the block for calculating the coefficients of the horizontal ellipse of the magnetic hodograph, the second inputs of which are the second inputs of the block for calculating the horizontal projections of the MPZ, and the outputs are connected to the second inputs block for correcting projections of the total vector of the MPZ intensity and the magnetic field of the object. The navigation block contains a block for calculating increments of coordinates, a block for calculating the angle, and an adder. The outputs of the magnetic field sensors and vertical sensors are connected respectively to the first and second inputs of the conversion and averaging unit, the outputs of which are connected to the first inputs of the horizontal projection calculator MPZ, the outputs of which are connected to the first inputs of the coordinate increment calculation block and the first inputs of the angle calculation block, the outputs of which connected to the first inputs of the control unit, the first and second outputs of which are connected respectively with the second inputs of the block for calculating the horizontal projections of the MPZ and the third in moves of the conversion and averaging unit, the outputs of the adder are connected to the second inputs of the control unit.

Кроме этого, третьи выходы блока управления соединены со вторыми входами блока расчета угла и со вторыми входами блока расчета приращений координат, а четвертый выход блока управления соединен с первыми входами сумматора, выходы датчика перемещения соединены с третьими входами блока расчета приращений координат, выходы которого соединены со вторыми входами сумматора. In addition, the third outputs of the control unit are connected to the second inputs of the angle calculation unit and to the second inputs of the coordinate increment calculation unit, and the fourth output of the control unit is connected to the first inputs of the adder, the outputs of the displacement sensor are connected to the third inputs of the coordinate increment calculation unit, the outputs of which are connected to the second inputs of the adder.

Известный способ и устройство предназначены для определения координат местоположения и угла направления движения, в первую очередь, подвижных наземных объектов. Способ и устройство относятся к автономным навигационным системам магнитного типа, использующим магнитное поле Земли для определения направления движения и одометрическую систему счисления пути для определения приращений пути. The known method and device are designed to determine the coordinates of the location and the angle of the direction of movement, primarily of moving ground objects. The method and device relate to autonomous navigation systems of the magnetic type, using the Earth's magnetic field to determine the direction of motion and an odometric number system for determining the path increments.

Недостатками известного способа и устройства являются низкая точность измерения координат и угла направления движения и сложность их использования. Это связано с тем, что для автономных навигационных систем магнитного типа ошибки определения координат с течением времени (в зависимости от величины пройденного пути) возрастают, что требует периодической коррекции определяемых координат с помощью топографических карт, информации о координатах известных ориентиров и т.п. Точность известного способа и устройства снижается также в условиях воздействия внешних паразитных полей от линий электропередач постоянного тока, в зонах магнитных аномалий и т.п. Сложность их использования заключается, во-первых, в том, что требуется начальная привязка, т.е. ввод координат в исходной точке маршрута движения. Во-вторых, для таких систем необходима периодическая коррекция настраиваемых параметров навигационной системы. Для автономной навигационной системы магнитного типа такими параметрами являются поправка направления для курсовой системы и коэффициент пути для путевой системы. Поправка направления зависит от магнитного склонения (и сближения меридианов) в данной местности и рассогласования измерительной оси датчиков и продольной оси подвижного объекта. На подвижных объектах широко используются одометрические системы счисления пути, основанные на подсчете числа оборотов колеса или привода гусеницы. Коэффициент пути, определяющий пересчет числа оборотов в пройденном пути, зависит от состояния ходовой части: типа шин, давления в них и т.п. и характера местности. Определение поправки направления и коэффициента пути периодически проводят на контрольном участке с известными координатами начальной и конечной точек. Все это усложняет использование известного способа и устройства и ограничивает область их применения. The disadvantages of the known method and device are the low accuracy of measuring the coordinates and the angle of the direction of movement and the complexity of their use. This is due to the fact that for autonomous navigation systems of a magnetic type, the errors in determining coordinates over time (depending on the distance traveled) increase, which requires periodic correction of the determined coordinates using topographic maps, information about the coordinates of known landmarks, etc. The accuracy of the known method and device is also reduced under the influence of external spurious fields from direct current power lines, in areas of magnetic anomalies, etc. The complexity of their use lies, firstly, in that an initial binding is required, i.e. Entering coordinates at the starting point of the travel route. Secondly, for such systems, periodic adjustment of the tuned parameters of the navigation system is necessary. For an autonomous navigation system of a magnetic type, such parameters are the direction correction for the heading system and the path coefficient for the track system. The directional correction depends on the magnetic declination (and the approach of the meridians) in a given area and the mismatch of the measuring axis of the sensors and the longitudinal axis of the moving object. On moving objects, odometric numbering systems are widely used, based on the calculation of the number of revolutions of a wheel or a track drive. The coefficient of the path, which determines the conversion of the number of revolutions in the distance traveled, depends on the condition of the running gear: type of tires, pressure in them, etc. and the nature of the area. The determination of the correction of direction and path coefficient is periodically carried out at the control site with known coordinates of the starting and ending points. All this complicates the use of the known method and device and limits the scope of their application.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении области применения предлагаемого способа и устройства за счет повышения точности и достоверности измерений и автоматизации проведения калибровки и начальной привязки. The problem to which the invention is directed, is to expand the scope of the proposed method and device by improving the accuracy and reliability of measurements and the automation of calibration and initial binding.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого способа и устройства, заключается в повышении точности измерения координат и направления движения подвижного объекта и упрощении порядка проведения калибровки устройства и начальной привязки. The technical result that can be obtained by implementing the proposed method and device is to increase the accuracy of measuring the coordinates and direction of movement of a moving object and simplify the procedure for calibrating the device and initial binding.

Для решения поставленной задачи предлагается способ, который заключается в следующем:
1) в калибровочном цикле осуществляют разворот подвижного объекта на угол не менее 270 градусов и определяют с помощью автономной навигационной системы значения горизонтальных проекций суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта в четырех точках горизонтального эллипса магнитного годографа;
2) по контрольным значениям горизонтальных проекций определяют коэффициенты коррекции горизонтального эллипса магнитного годографа - смещение центра эллипса, малую и большую полуоси эллипса;
3) в каждом рабочем цикле автономной навигационной системы измеряют усредненные за время цикла значения проекций суммарного вектора напряженности МПЗ и магнитного поля объекта и ускорения силы тяжести на оси приборной системы координат;
4) по измеренным значениям проекций с учетом коэффициентов коррекции, полученных в калибровочном цикле, определяют значения горизонтальных проекций вектора напряженности МПЗ на оси горизонтальной системы координат объекта;
5) по значениям горизонтальных проекций вектора напряженности МПЗ с учетом поправки направления определяют угол направления движения и с учетом приращения пути определяют приращения координат за время рабочего цикла;
6) определяют с учетом координат исходной точки координаты подвижного объекта.To solve this problem, a method is proposed, which consists in the following:
1) in the calibration cycle, the moving object is rotated by an angle of at least 270 degrees and using the autonomous navigation system the horizontal projections of the total intensity vector of the magnetic field stress and the magnetic field of the object are determined at four points of the horizontal ellipse of the magnetic hodograph;
2) according to the control values of the horizontal projections, the correction coefficients of the horizontal ellipse of the magnetic hodograph are determined — the displacement of the center of the ellipse, the minor and major axes of the ellipse;
3) in each working cycle of the autonomous navigation system, the projection values of the projected total intensity vector of the MPF and the magnetic field of the object and the acceleration of gravity on the axis of the instrumental coordinate system are measured over the cycle time;
4) according to the measured values of the projections, taking into account the correction factors obtained in the calibration cycle, determine the values of the horizontal projections of the stress vector MPZ on the axis of the horizontal coordinate system of the object;
5) using the values of the horizontal projections of the MPZ tension vector, taking into account the direction correction, determine the angle of the direction of movement and taking into account the increment of the path, determine the increment of coordinates during the working cycle;
6) determine, taking into account the coordinates of the starting point, the coordinates of the moving object.

Кроме этого, предлагаемый способ включает следующее:
1) дополнительно определяют относительные координаты суммированием приращений координат, измеренных в каждом рабочем цикле;
2) определяют координаты объекта суммированием относительных координат и координат начальной точки;
3) дополнительно измеряют с помощью приемника спутниковой навигационной системы координаты объекта, с учетом которых проводят коррекцию относительных координат и координат начальной точки;
4) в процессе движения объекта на участках пути, превышающих не менее чем в три раза ошибку измерения координат приемником спутниковой навигационной системы, определяют приращения координат с помощью автономной навигационной системы и приемника спутниковой навигационной системы, по которым определяют корректирующие коэффициенты, с учетом которых в каждом рабочем цикле проводят коррекцию угла направления движения и приращения пути.In addition, the proposed method includes the following:
1) additionally determine the relative coordinates by summing the increments of the coordinates measured in each working cycle;
2) determine the coordinates of the object by summing the relative coordinates and the coordinates of the starting point;
3) additionally measure the coordinates of the object using the receiver of the satellite navigation system, taking into account which the relative coordinates and the coordinates of the starting point are corrected;
4) during the movement of an object on sections of the track that exceed at least three times the error of coordinate measurement by the receiver of the satellite navigation system, the increments of coordinates are determined using the autonomous navigation system and the receiver of the satellite navigation system, which determine the correction factors, taking into account which each the working cycle corrects the angle of the direction of movement and the increment of the path.

Решение задачи достигается также тем, что в устройство для определения местоположения подвижных объектов, содержащее датчики магнитного поля, датчики вертикали, блок преобразования и усреднения, блок расчета горизонтальных проекций МПЗ, блок управления, датчик перемещения, блок расчета угла, первый блок расчета приращений координат, первый сумматор, выходы датчиков магнитного поля и датчиков вертикали соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока преобразования и усреднения, выходы которого соединены с первыми входами блока расчета горизонтальных проекций МПЗ, выходы которого соединены с первыми входами первого блока расчета приращений координат и первыми входами блока расчета угла, выходы которого соединены с первыми входами блока управления, первые и вторые выходы которого соединены соответственно со вторыми входами блока расчета горизонтальных проекций МПЗ и третьими входами блока преобразования и усреднения, выходы первого сумматора соединены со вторыми входами блока управления, введены второй блок расчета приращений координат, блок коррекции, блок расчета корректирующих коэффициентов, блок умножения, второй сумматор и приемник спутниковой навигационной системы, выходы которого соединены с первыми входами блока коррекции и первыми входами второго блока расчета приращений координат, вторые входы которого соединены с выходами первого блока расчета приращений координат и первыми входами второго сумматора, а выходы второго блока расчета приращений координат соединены с первыми входами блока расчета корректирующих коэффициентов, первые выходы которого соединены с первыми входами блока умножения, вторые входы которого соединены с выходами датчика перемещения, а выходы блока умножения соединены со вторыми входами блока коррекции и вторыми входами первого блока расчета приращений координат, третьи входы которого соединены со вторыми входами блока расчета угла и вторыми выходами блока расчета корректирующих коэффициентов, вторые входы которого соединены с третьими выходами блока управления, четвертые выходы которого соединены с третьими входами блока коррекции, четвертые входы которого соединены с выходами второго сумматора, а первые и вторые выходы блока коррекции соединены соответственно с входами первого сумматора и вторыми входами второго сумматора. The solution to the problem is also achieved by the fact that the device for determining the location of moving objects, containing magnetic field sensors, vertical sensors, a conversion and averaging unit, a horizontal projection calculating unit MPZ, a control unit, a motion sensor, an angle calculation unit, a first coordinate increment calculation unit, the first adder, the outputs of the magnetic field sensors and vertical sensors are connected respectively to the first and second inputs of the conversion and averaging unit, the outputs of which are connected to the first inputs of the unit eye for calculating the horizontal projections of the MPZ, the outputs of which are connected to the first inputs of the first block for calculating the increments of coordinates and the first inputs of the block for calculating the angle, the outputs of which are connected to the first inputs of the control unit, the first and second outputs of which are connected respectively to the second inputs of the block for calculating the horizontal projections of the MPZ and third the inputs of the conversion and averaging unit, the outputs of the first adder are connected to the second inputs of the control unit, the second unit for calculating the increments of coordinates, the correction unit, a correction factor calculation unit, a multiplication unit, a second adder and a satellite navigation system receiver, the outputs of which are connected to the first inputs of the correction unit and the first inputs of the second coordinate increment calculation block, the second inputs of which are connected to the outputs of the first coordinate increment calculation block and the first inputs of the second adder, and the outputs of the second block of calculation of increments of coordinates are connected to the first inputs of the block of calculation of correction factors, the first outputs of which are connected to the first inputs Dams of the multiplication block, the second inputs of which are connected to the outputs of the displacement sensor, and the outputs of the multiplication block are connected to the second inputs of the correction block and the second inputs of the first block of calculation of increments of coordinates, the third inputs of which are connected to the second inputs of the block of calculation of the angle and the second outputs of the block of calculation of correction factors, the second inputs of which are connected to the third outputs of the control unit, the fourth outputs of which are connected to the third inputs of the correction unit, the fourth inputs of which are connected to the outputs second adder, and the first and second inputs of the correction unit are connected respectively to the first adder input and a second input of the second adder.

Введение в известный способ операции определения относительных координат суммированием приращений координат, измеренных в каждом рабочем цикле, определения координат объекта суммированием относительных координат и координат начальной точки, измерения с помощью приемника спутниковой навигационной системы координат объекта, с учетом которых проводят коррекцию относительных координат и координат начальной точки, обеспечивает повышенную точность и достоверность определения координат объекта в сравнении с известным способом. Это достигается, во-первых, тем, что определение относительных координат фактически проводится на основе комплексной обработки информации (с учетом ее достоверности), поступающей от автономной навигационной системы и приемника спутниковой навигационной системы. При этом, с одной стороны, обеспечивается учет систематических погрешностей автономной навигационной системы, с другой стороны, автономная навигационная система позволяет легко обнаруживать и исключать случайные некоррелированные между собой ошибки измерения приемника спутниковой навигационной системы. Во-вторых, повышенная точность измерения достигается также тем, что корректируются значения координат начальной точки в случаях низкой достоверности, например при неточном их определении по карте, а также при определении значений координат начальной точки с помощью приемника спутниковой навигационной системы в зонах неустойчивого приема радиосигналов. В этих случаях постепенно во время движения происходит их уточнение, что в конечном итоге с учетом скорректированных значений относительных координат обеспечивает повышенную точность определения координат объекта. Introduction to the known method of the operation of determining the relative coordinates by summing the increments of coordinates measured in each working cycle, determining the coordinates of the object by summing the relative coordinates and the coordinates of the starting point, measuring using the receiver a satellite navigation system of coordinates of the object, taking into account which the relative coordinates and coordinates of the starting point are corrected , provides increased accuracy and reliability of determining the coordinates of the object in comparison with the known method. This is achieved, firstly, by the fact that the determination of relative coordinates is actually carried out on the basis of integrated information processing (taking into account its reliability) coming from an autonomous navigation system and a receiver of a satellite navigation system. At the same time, on the one hand, the systematic errors of the autonomous navigation system are taken into account, on the other hand, the autonomous navigation system makes it easy to detect and eliminate random uncorrelated measurement errors of the receiver of the satellite navigation system. Secondly, the increased measurement accuracy is also achieved by correcting the coordinates of the starting point in cases of low reliability, for example, when they are not accurately determined from the map, as well as when determining the coordinates of the starting point using a satellite navigation system receiver in areas of unstable reception of radio signals. In these cases, they are gradually refined during movement, which ultimately, taking into account the adjusted values of the relative coordinates, provides increased accuracy in determining the coordinates of the object.

Определение в предлагаемом способе на участках пути заданной длины приращений координат с помощью автономной навигационной системы и приемника спутниковой системы, по которым определяют корректирующие коэффициенты, с учетом которых в каждом рабочем цикле проводят коррекцию угла направления движения и приращения пути, обеспечивает повышенную точность определения угла направления движения и приращений пути. В сравнении с известным способом, который требует периодической коррекции указанных параметров на контрольном участке, предлагаемый способ обеспечивает непрерывную коррекцию поправки направления и коэффициента пути во время движения объекта. В конечном итоге это приводит к повышению точности определения координат местоположения объекта и упрощению порядка проведения калибровки. The definition in the proposed method on the path sections of the specified length of the increment of coordinates using the autonomous navigation system and the receiver of the satellite system, which determine the correcting coefficients, taking into account which, in each working cycle, the angle of the direction of movement and the increment of the path are adjusted, provides increased accuracy in determining the angle of the direction of movement and path increments. In comparison with the known method, which requires periodic correction of these parameters in the control section, the proposed method provides continuous correction of the correction of direction and path coefficient during the movement of the object. Ultimately, this leads to an increase in the accuracy of determining the coordinates of the location of the object and simplification of the procedure for calibration.

Введение в известное устройство приемника спутниковой навигационной системы, второго сумматора и блока коррекции обеспечивает повышенную точность определения координат объекта в сравнении с известным устройством. Это достигается за счет обеспечения возможности коррекции относительных координат и координат начальной точки по информации, поступающей от приемника спутниковой навигационной системы. Кроме повышения точности следует отметить более высокую устойчивость работы предлагаемого устройства, особенно в условиях воздействия помех, например в районах магнитных аномалий, в зонах неустойчивого приема сигналов спутниковой навигационной системы и т.п. Приемник спутниковой навигационной системы обеспечивает также начальную привязку без участия оператора. The introduction into the known device of the receiver of the satellite navigation system, the second adder and the correction unit provides increased accuracy in determining the coordinates of the object in comparison with the known device. This is achieved by providing the ability to correct the relative coordinates and the coordinates of the starting point from the information received from the receiver of the satellite navigation system. In addition to increasing accuracy, it should be noted that the proposed device is more stable in operation, especially under the influence of interference, for example, in areas of magnetic anomalies, in areas of unstable reception of signals from a satellite navigation system, etc. The receiver of the satellite navigation system also provides initial binding without operator intervention.

Введение в известное устройство второго блока расчета приращений координат, блока расчета корректирующих коэффициентов, блока умножения обеспечивает проведение коррекции угла направления движения и приращений пути, что в конечном итоге обеспечивает повышенную точность определения координат объекта. Кроме этого, это упрощает порядок проведения калибровки, т.к. указанные параметры определяются автоматически, без участия оператора, в процессе движения объекта. The introduction into the known device of the second block for calculating the increment of coordinates, the block for calculating correction factors, the multiplication block provides for the correction of the angle of the direction of movement and increments of the path, which ultimately provides increased accuracy in determining the coordinates of the object. In addition, this simplifies the calibration procedure, as these parameters are determined automatically, without the participation of the operator, in the process of moving the object.

Все это обеспечивает решение задачи, на которое направлено заявляемое изобретение. All this provides a solution to the problem to which the claimed invention is directed.

На фиг. 2 представлена система координат подвижного объекта, на фиг.3 - структурная схема устройства для определения местоположения подвижных объектов. In FIG. 2 shows the coordinate system of a moving object, figure 3 is a structural diagram of a device for determining the location of moving objects.

Предлагаемый способ заключается в следующем. The proposed method is as follows.

С помощью датчиков вертикали (трех датчиков линейного ускорения) и трех датчиков магнитного поля проводится измерение значений проекций А_X, А_Y, А_Z ускорения силы тяжести и значений проекций H_X, H_Y, H_Z суммарного вектора напряженности МПЗ и паразитного магнитного поля подвижного объекта по трем взаимно ортогональным направлениям на оси приборной системы координат. Определим приборную систему координат OXYZ (фиг.2) следующим образом: ось OY направим вдоль продольной оси подвижного объекта в направлении движения, ось OZ - вдоль вертикальной оси объекта, а ось ОХ - вдоль поперечной оси объекта. Введем горизонтальную систему координат ОX_BY_BZ_B следующим образом: ось OZ_B направим вертикально вверх, ось ОY_B - в направлении движения в горизонтальной плоскости, ось ОХ_B - перпендикулярно направлению движения. В этом случае горизонтальные проекции Н_XB, Н_YB вектора магнитного поля в системе координат OX_BY_BZ_B определяются в соответствии с выражениями

где

В идеальном случае при отсутствии паразитных магнитных полей значения Н_XB, H_YB, определенные в соответствии с (1), могут быть использованы для определения азимутального угла направления движения. На практике идеальный магнитный годограф горизонтальной составляющей магнитного поля, имеющий форму окружности, смещен относительно начала координат из-за постоянного магнитного поля, создаваемого подвижным объектом, и принимает форму эллипса из-за индуцированного магнитного поля, формируемого подвижным объектом. Таким образом, в реальной ситуации множество значений Hⁱ _XB, Hⁱ _YB, определенных в соответствии с (1), принимают форму эллипса, оси которого, в общем случае, не параллельны осям чувствительности датчиков, и, следовательно, необходимо провести преобразование координат, которые переводили бы эллипс в окружность. На практике для подвижных объектов угол поворота осей эллипса, особенно при расположении датчиков на внешней части корпуса объекта в продольной плоскости симметрии, можно не учитывать.Using vertical sensors (three linear acceleration sensors) and three magnetic field sensors, the values of the projections A _X , A _Y , A _{Z of the} acceleration of gravity and the values of the projections H _X , H _Y , H _{Z of the} total intensity vector of the MPZ and the stray magnetic field are measured object in three mutually orthogonal directions on the axis of the instrument coordinate system. We define the instrument coordinate system OXYZ (Fig. 2) as follows: the OY axis is directed along the longitudinal axis of the moving object in the direction of motion, the OZ axis is along the vertical axis of the object, and the OX axis is along the transverse axis of the object. We introduce the horizontal coordinate system OX _B Y _B Z _B as follows: the OZ _B axis is directed vertically upward, the OY _B axis is in the direction of movement in the horizontal plane, the OX _B axis is perpendicular to the direction of movement. In this case, the horizontal projections H _XB , H _YB of the magnetic field vector in the coordinate system OX _B Y _B Z _{B are} determined in accordance with the expressions

Where

In the ideal case, in the absence of spurious magnetic fields, the values of H _XB , H _YB , determined in accordance with (1), can be used to determine the azimuthal angle of the direction of motion. In practice, the ideal magnetic hodograph of the horizontal component of the magnetic field, having the shape of a circle, is shifted relative to the origin due to the constant magnetic field created by the moving object, and takes the form of an ellipse due to the induced magnetic field generated by the moving object. Thus, in a real situation, the set of values H ⁱ _XB , H ⁱ _YB determined in accordance with (1) takes the form of an ellipse, the axes of which, in the general case, are not parallel to the sensitivity axes of the sensors, and, therefore, it is necessary to transform the coordinates which would translate the ellipse into a circle. In practice, for moving objects, the angle of rotation of the axes of the ellipse, especially when the sensors are located on the outer part of the body of the object in the longitudinal plane of symmetry, can be ignored.

В калибровочном цикле предварительно измеряют значения магнитного поля в четырех точках эллипса магнитного годографа горизонтальной составляющей магнитного поля, соответствующих направлениям 0, 90, 180 и 270 градусов, - H^max _XB, H^min _XB, H^max _YB, H^min _YB. Кроме этого, измеряют значение вертикальной проекции Н_ZB.In the calibration cycle, the magnetic field values are preliminarily measured at four points of the ellipse of the magnetic hodograph of the horizontal component of the magnetic field corresponding to the directions 0, 90, 180 and 270 degrees, - H ^max _XB , H ^min _XB , H ^max _YB , H ^min _YB . In addition, measure the value of the vertical projection H _ZB .

По этим значениям определяют смещение центра эллипса и полуоси эллипса годографа горизонтальной составляющей магнитного поля из выражений
δH_X=(H^max _XB+H^min _XB)/2,
δH_Y=(H^max _YB+H^min _YB)/2,
δH_Z=H_ZB-H_ZO,
a=(H^max _XB-H^min _XB)/2,
b=(H^max _YB-H^min _YB)/2,
где Н_ZO - значение вертикальной составляющей напряженности МПЗ для данного района. Н_ZO может быть определена с помощью магнитных карт или измерена (при отсутствии паразитных магнитных полей).These values determine the displacement of the center of the ellipse and the semiaxis of the ellipse of the hodograph of the horizontal component of the magnetic field from the expressions
δH _X = (H ^max _XB + H ^min _XB ) / 2,
δH _Y = (H ^max _YB + H ^min _YB ) / 2,
δH _Z = H _ZB -H _ZO ,
a = (H ^max _XB -H ^min _XB ) / 2,
b = (H ^max _YB -H ^min _YB ) / 2,
where N _ZO - the value of the vertical component of the tension MPZ for this area. H _ZO can be determined using magnetic cards or measured (in the absence of spurious magnetic fields).

Определенные в калибровочном цикле корректирующие коэффициенты магнитного поля δН_X, δН_Y, δH_Z, a, b хранятся в запоминающем устройстве и используются в каждом цикле для коррекции (учета) паразитного магнитного поля, создаваемого подвижным объектом.The correcting magnetic field coefficients determined in the calibration cycle δH _X , δH _Y , δH _Z , a, b are stored in a storage device and are used in each cycle to correct (account) the stray magnetic field created by the moving object.

Движение транспортного средства характеризуется наличием вибраций в широком диапазоне частот, которые воздействуют на датчики магнитного поля и линейного ускорения, что приводит к снижению точности измерения. Поэтому в каждом цикле измерения проводят усреднение в течение 0,1...2,0 с измеряемых значений магнитного поля и ускорения и затем, с учетом корректирующих коэффициентов, полученных в калибровочном цикле, проводят коррекцию измеренных значений путем учета смещения центра эллипса магнитного годографа и сжатия его осей

H'_Z=H_Z-δH_Z.The movement of the vehicle is characterized by the presence of vibrations in a wide range of frequencies that affect the sensors of the magnetic field and linear acceleration, which reduces the accuracy of the measurement. Therefore, in each measurement cycle, averaging is performed for 0.1 ... 2.0 s of the measured values of the magnetic field and acceleration, and then, taking into account the correction coefficients obtained in the calibration cycle, the measured values are corrected by taking into account the displacement of the center of the ellipse of the magnetic hodograph and compression of its axes

H ' _Z = H _Z -δH _Z.

Скорректированные значения Н'_X, Н'_Y, Н'_Z используют для расчета горизонтальных проекций магнитного поля Земли в соответствии с (1).The adjusted values of H ' _X , H' _Y , H ' _Z are used to calculate the horizontal projections of the Earth's magnetic field in accordance with (1).

В каждом рабочем цикле определяют приращения δХ, δY прямоугольных координат

где δS - приращение пройденного пути за рабочий цикл;

- горизонтальная составляющая МПЗ;

- косинус угла наклона подвижного объекта в продольной плоскости,
Δα - поправка направления.In each working cycle, the increments δX, δY of rectangular coordinates are determined

where δS is the increment of the distance traveled during the duty cycle;

- the horizontal component of the MPZ;

- cosine of the angle of inclination of the moving object in the longitudinal plane,
Δα - directional correction.

Определяют относительные координаты ΔХ, ΔY объекта

Значения прямоугольных координат Х, Y подвижного объекта определяют из выражений

где X_O, Y_O - координаты начальной точки.The relative coordinates ΔX, ΔY of the object are determined

The values of the rectangular coordinates X, Y of the moving object are determined from the expressions

where X _O , Y _O are the coordinates of the starting point.

Магнитный азимут α_m направления движения может быть определен по значениям горизонтальных проекций МПЗ следующим образом:

Для определения дирекционного угла α направления движения необходимо учесть поправку направления Δα
α = α_m+Δα. (8)
Погрешность определения координат автономной навигационной системой (ΔS_A) складывается из путевой и угловой составляющих. В обоих случаях ошибку следует считать систематической, линейно увеличивающейся на каждом шаге вычислений. При нормальной работе навигационной системы величина ΔS_A принимается равной 1,5-2,0% от пути, пройденного в автономном режиме.The magnetic azimuth α _{m of the} direction of motion can be determined by the values of the horizontal projections of the MPZ as follows:

To determine the directional angle α of the direction of motion, it is necessary to take into account the correction of the direction Δα
α = α _m + Δα. (8)
The error in determining the coordinates of the autonomous navigation system (ΔS _A ) consists of the track and angular components. In both cases, the error should be considered systematic, linearly increasing at each step of the calculation. During normal operation of the navigation system, ΔS _{A is} taken equal to 1.5-2.0% of the path traveled offline.

Для повышения точности определения координат используется информация, поступающая от приемника спутниковой навигационной системы. Результаты комплексной обработки получаются с использованием калмановской фильтрации элементов вектора состояний автономной навигационной аппаратуры по координатам, поступающим от приемника спутниковой навигационной системы. В соответствии с особенностями работы автономной навигационной системы (непосредственно вычисляются не координаты, а их приращения) в качестве элементов вектора состояния следует выбрать относительные координаты и координаты исходной точки. Кроме того, в число оцениваемых параметров необходимо включить поправку направления Δα и коэффициент пути K_S.To increase the accuracy of determining the coordinates, the information received from the receiver of the satellite navigation system is used. The results of complex processing are obtained using Kalman filtering of the state vector elements of the autonomous navigation equipment according to the coordinates received from the receiver of the satellite navigation system. In accordance with the features of the autonomous navigation system (not the coordinates are directly calculated, but their increments), the relative coordinates and the coordinates of the starting point should be selected as elements of the state vector. In addition, the direction correction Δα and the path coefficient K _S must be included in the number of estimated parameters.

В отсутствие радионавигационных сигналов для расчета координат в каждом рабочем цикле используются формулы (4), (5), (6). При получении координат от приемника спутниковой навигационной системы рассчитанные ранее относительные координаты и координаты начальной точки уточняются в соответствии с формулами

где ΔХ, ΔY - относительные координаты,
X_O, Y_O - координаты начальной точки;
X_R, Y_R - координаты, измеренные приемником спутниковой навигационной системы,
символом^{^} обозначена оценка соответствующей величины с учетом координат Х_R, Y_R.In the absence of radio navigation signals, for calculating the coordinates in each working cycle, formulas (4), (5), (6) are used. Upon receipt of the coordinates from the satellite navigation system receiver, the previously calculated relative coordinates and the coordinates of the starting point are refined in accordance with the formulas

where ΔX, ΔY are the relative coordinates,
X _O , Y _O - coordinates of the starting point;
X _R , Y _R - coordinates measured by the receiver of the satellite navigation system,
the symbol ^{^} denotes an estimate of the corresponding quantity taking into account the coordinates X _R , Y _R

Элементы К₁, К₂ матрицы усиления вычисляются следующим образом:

Здесь P_ij - элементы корреляционной матрицы Р ошибок экстраполяции, которая обновляется при поступлении координат Х_R, Y_R в соответствии с формулой

Дисперсия D_A приращений координат, измеренных автономной системой, в период между последними двумя посылками от приемника спутниковой навигационной системы определяется как (ΔS_A)², после чего величина ΔS_A обнуляется. В процессе фильтрации элементы Р₂₁ и Р₂₂ матрицы Р постепенно уменьшаются, что приводит к соответствующему уменьшению параметра К₂. В результате спустя некоторое время оценка координат начальной точки практически не меняется и можно ограничиться лишь фильтрацией приращений координат.Elements K ₁ , K ₂ gain matrix are calculated as follows:

Here P _ij are the elements of the correlation matrix P of extrapolation errors, which is updated upon receipt of the coordinates X _R , Y _R in accordance with the formula

The dispersion D _{A of the} increments of coordinates measured by the autonomous system between the last two transmissions from the receiver of the satellite navigation system is defined as (ΔS _A ) ² , after which the value ΔS _A is reset. During the filtering process, the elements P ₂₁ and P _{22 of the} matrix P gradually decrease, which leads to a corresponding decrease in the parameter K ₂ . As a result, after some time, the estimate of the coordinates of the starting point remains practically unchanged, and we can restrict ourselves to filtering the increments of coordinates.

Учитывая, что точность определения координат приемником спутниковой навигационной системы явно не зависит от времени, следует считать, что соответствующая ошибка имеет некоррелированный случайный характер с дисперсией D_R, зависящей от геометрического фактора выбранного созвездия спутников. О величине D_R можно судить также по количеству спутников, находящихся в зоне радиовидимости. Для системы GPS ориентировочно можно руководствоваться таблицей (см. в конце описания).Considering that the accuracy of determining the coordinates by the receiver of the satellite navigation system is clearly time-independent, it should be assumed that the corresponding error is uncorrelated random in nature with the dispersion D _R depending on the geometric factor of the selected satellite constellation. The value of D _R can also be judged by the number of satellites in the radio visibility zone. For a GPS system, you can tentatively be guided by a table (see the end of the description).

Для вычислений по формуле (11) необходимо задать матрицу Р в начальный момент времени. Начальное значение Р=Р₀ определяется величиной дисперсии d₀ координат начальной точки в момент старта

Эта дисперсия зависит от условий начала движения. Если при включении аппаратуры начальная точка не вводится оператором с пульта, а вычисляется в процессе движения по показаниям спутниковой навигационной системы, то значение d₀ должно быть выбрано достаточно большим, например 10²⁰ (процесс фильтрации слабо зависит от конкретной величины этого параметра). Если же начальные координаты X₀, Y₀ вводятся оператором, то величина D₀ определяется возможной ошибкой при этом. По умолчанию в этом случае она может быть выбрана в диапазоне 10²÷10⁴, что соответствует ошибке ввода координат начальной точки от 10 до 100 м.For calculations by formula (11), it is necessary to specify the matrix P at the initial instant of time. The initial value of P = P ₀ is determined by the variance d _{0 of the} coordinates of the starting point at the start

This dispersion depends on the conditions of the beginning of motion. If, when the equipment is turned on, the starting point is not entered by the operator using the remote control, but is calculated during movement according to the satellite navigation system, then the value of d ₀ should be chosen sufficiently large, for example 10 ²⁰ (the filtering process weakly depends on the specific value of this parameter). If the initial coordinates X ₀ , Y ₀ are entered by the operator, then the value of D ₀ is determined by a possible error. By default, in this case, it can be selected in the range 10 ² ÷ 10 ⁴ , which corresponds to an error in entering the coordinates of the starting point from 10 to 100 m.

Если сигналы от приемника спутниковой навигационной системы не поступают, координаты рассчитываются автономной навигационной системой в соответствии с (4), (5), (6) с постепенным накоплением ошибок ΔS_A. При поступлении координат Х_R, Y_R от спутниковой системы, даже после длительного периода работы в автономном режиме, как следует из (9)-(11), происходит довольно быстрое уточнение относительных координат ΔХ, ΔY и координат начальной точки X₀, Y₀, скорректированные значения которых используются в (5), (6) для последующих расчетов координат объекта. При дальнейшей совместной работе автономной и спутниковой навигационных систем фактически осуществляется сглаживание в динамическом режиме измеряемых координат, тем самым делая их более точными. Отдельные заведомо ложные грубые скачки координат, поступающие от спутниковой системы, в таком режиме будут просто отброшены. Собственная же ошибка автономной навигационной системы в этом случае (за время нескольких рабочих циклов) является совсем незначительной.If signals from the receiver of the satellite navigation system are not received, the coordinates are calculated by the autonomous navigation system in accordance with (4), (5), (6) with a gradual accumulation of errors ΔS _A. Upon receipt of the coordinates X _R , Y _R from the satellite system, even after a long period of autonomous operation, as follows from (9) - (11), the relative coordinates ΔX, ΔY and the coordinates of the initial point X ₀ , Y ₀ whose adjusted values are used in (5), (6) for subsequent calculations of the coordinates of the object. With further joint work of the autonomous and satellite navigation systems, the measured coordinates are actually smoothed in the dynamic mode, thereby making them more accurate. Separate deliberately false coarse jumps in the coordinates coming from the satellite system in this mode will simply be discarded. The own error of the autonomous navigation system in this case (during several work cycles) is very insignificant.

Погрешности определения координат при длительной работе аппаратуры в автономном режиме (при отсутствии приема координат от спутниковой системы) в основном зависят от ошибок измерения приращений пройденного пути и угла направления движения. Информация от приемника спутниковой навигационной системы позволяет проводить непрерывную коррекцию этих параметров во время движения. Для этого на участке пути определяют приращения координат, измеренных автономной навигационной системой и приемником спутниковой навигационной системы. Длина участка, на котором проводится сравнение приращений координат, должна значительно превышать ошибку измерений координат спутниковой навигационной системой и составлять не менее 200 м. Обозначим L_A и L_R расстояния между первой и последней точками участка, полученные по результатам измерений автономной и спутниковой навигационных систем. Если разность расстояний L_A и L_R по абсолютной величине не превосходит возможной ошибки (3-5% от длины участка), то проводят уточнение на n-м шаге корректирующих коэффициентов автономной системы - коэффициента пути K_S и поправки направления Δα по формулам

Здесь δα - угол между направлениями от первой до последней точек участка соответственно для измерений спутниковой и автономной навигационных систем. Параметры фильтрации Q_S и Q_α выбирают из диапазона 0,001...0,01.Errors in determining coordinates during long-term operation of the equipment in an autonomous mode (in the absence of receiving coordinates from a satellite system) mainly depend on errors in measuring increments of the distance traveled and the angle of direction of movement. Information from the receiver of the satellite navigation system allows for continuous correction of these parameters during movement. For this, increments of the coordinates measured by the autonomous navigation system and the receiver of the satellite navigation system are determined on the path section. The length of the plot on which the coordinate increments are compared should significantly exceed the error in measuring the coordinates of the satellite navigation system and be at least 200 m. Let L _A and L _R denote the distances between the first and last points of the plot obtained from the measurements of the autonomous and satellite navigation systems. If the difference between the distances L _A and L _R in absolute value does not exceed the possible error (3-5% of the length of the section), then refinement is made at the nth step of the correction coefficients of the autonomous system — the path coefficient K _S and the direction correction Δα by the formulas

Here δα is the angle between the directions from the first to the last points of the site, respectively, for measurements of satellite and autonomous navigation systems. The filtering parameters Q _S and Q _α are selected from the range of 0.001 ... 0.01.

В каждом рабочем цикле определяют приращение δS пути и угол α направления движения в соответствии с выражениями

где δW - показания датчика перемещения.In each working cycle, the increment δS of the path and the angle α of the direction of motion are determined in accordance with the expressions

where δW - readings of the displacement sensor.

Таким образом, в процессе движения производится автоматическая, без участия оператора, плавная коррекция приращений пути и поправки направления, значения которых используются в выражениях (4) и (8). Thus, in the process of movement, automatic, without operator’s participation, smooth correction of path increments and direction corrections, the values of which are used in expressions (4) and (8), is performed.

Использование скорректированных в соответствии с (13) и (14) параметров повышает точность работы автономной навигационной системы, особенно при последующей работе в автономном режиме (при прекращении приема сигналов спутниковой навигационной системы). The use of parameters adjusted in accordance with (13) and (14) increases the accuracy of the autonomous navigation system, especially during subsequent work in the offline mode (when the reception of signals from the satellite navigation system is stopped).

Устройство для определения местоположения подвижных объектов представлено на фиг.3 и содержит три датчика магнитного поля 1, три датчика линейного ускорения 2 (датчики вертикали), блок преобразования и усреднения 3, блок расчета горизонтальных проекций МПЗ 4, блок управления 5, датчик перемещения 6, блок расчета угла 7, первый блок расчета приращений координат 8, первый сумматор 9, выходы датчиков магнитного поля 1 и датчиков линейного ускорения 2 соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока преобразования и усреднения 3, выходы которого соединены с первыми входами блока расчета горизонтальных проекций МПЗ 4, выходы которого соединены с первыми входами первого блока расчета приращений координат 8 и первыми входами блока расчета угла 7, выходы которого соединены с первыми входами блока управления 5, первые и вторые выходы которого соединены соответственно со вторыми входами блока расчета горизонтальных проекций МПЗ 4 и третьими входами блока преобразования и усреднения 3, выходы первого сумматора 9 соединены со вторыми входами блока управления 5. A device for determining the location of moving objects is shown in FIG. 3 and contains three magnetic field sensors 1, three linear acceleration sensors 2 (vertical sensors), a conversion and averaging unit 3, a horizontal projection calculation unit MPZ 4, a control unit 5, a movement sensor 6, block for calculating the angle 7, the first block for calculating the increments of coordinates 8, the first adder 9, the outputs of the magnetic field sensors 1 and linear acceleration sensors 2 are connected respectively to the first and second inputs of the conversion and averaging unit 3, the outputs of which are connected to the first inputs of the block for calculating horizontal projections MPZ 4, the outputs of which are connected to the first inputs of the first block for calculating increments of coordinates 8 and the first inputs of the block for calculating the angle 7, the outputs of which are connected to the first inputs of the control unit 5, the first and second outputs of which are connected respectively to the second inputs of the unit for calculating horizontal projections MPZ 4 and the third inputs of the conversion and averaging unit 3, the outputs of the first adder 9 are connected to the second inputs of the control unit 5.

Устройство содержит также второй блок расчета приращений координат 10, блок коррекции 11, блок расчета корректирующих коэффициентов 12, блок умножения 13, второй сумматор 14 и приемник спутниковой навигационной системы 15, выходы которого соединены с первыми входами блока коррекции 11 и первыми входами второго блока расчета приращений координат 10, вторые входы которого соединены с выходами первого блока расчета приращений координат 8 и первыми входами второго сумматора 14, а выходы второго блока расчета приращений координат 10 соединены с первыми входами блока расчета корректирующих коэффициентов 12, первые выходы которого соединены с первыми входами блока умножения 13, вторые входы которого соединены с выходами датчика перемещения 6, а выходы блока умножения 13 соединены со вторыми входами блока коррекции 11 и со вторыми входами первого блока расчета приращений координат 8, третьи входы которого соединены со вторыми входами блока расчета угла 7 и вторыми выходами блока расчета корректирующих коэффициентов 12, вторые входы которого соединены с третьими выходами блока управления 5, четвертые выходы которого соединены с третьими входами блока коррекции 11, четвертые входы которого соединены с выходами второго сумматора 14, а первые и вторые выходы блока коррекции соединены соответственно с входами первого сумматора и вторыми входами второго сумматора. The device also contains a second block for calculating increments of coordinates 10, a correction block 11, a block for calculating correction factors 12, a multiplication block 13, a second adder 14 and a receiver of the satellite navigation system 15, the outputs of which are connected to the first inputs of the block 11 and the first inputs of the second block for calculating increments coordinate 10, the second inputs of which are connected to the outputs of the first block for calculating the increments of coordinates 8 and the first inputs of the second adder 14, and the outputs of the second block for calculating the increments of coordinates 10 are connected to the first and inputs of the block for calculating correction factors 12, the first outputs of which are connected to the first inputs of the block of multiplication 13, the second inputs of which are connected to the outputs of the displacement sensor 6, and the outputs of the block of multiplication 13 are connected to the second inputs of the block of correction 11 and to the second inputs of the first block of calculation of increments of coordinates 8, the third inputs of which are connected to the second inputs of the block for calculating the angle 7 and the second outputs of the block for calculating the correction factors 12, the second inputs of which are connected to the third outputs of the control unit 5, h the fourth outputs of which are connected to the third inputs of the correction unit 11, the fourth inputs of which are connected to the outputs of the second adder 14, and the first and second outputs of the correction unit are connected respectively to the inputs of the first adder and the second inputs of the second adder.

Кроме этого, на фиг.3 показаны пульт управления 16 и блок индикации 17. Работа устройства основана на комплексной обработке информации, поступающей от автономной навигационной системы магнитного типа и приемника спутниковой навигационной системы, входящих в состав устройства. In addition, figure 3 shows the control panel 16 and the indicating unit 17. The operation of the device is based on the integrated processing of information from the autonomous navigation system of the magnetic type and the receiver of the satellite navigation system included in the device.

При отсутствии приема сигналов спутниковой навигационной системы в исходной точке маршрута движения оператор с пульта управления 16 вводит в блок управления 5 исходные данные: координаты начальной точки X₀, Y₀ и значение магнитного склонения (поправки направления Δα) для данной местности, которые поступают соответственно на третьи входы блока коррекции 11 и вторые входы блока расчета корректирующих коэффициентов 12. В режиме измерения три ортогонально расположенных датчика магнитного поля 1 и три датчика линейного ускорения 2 непрерывно формируют на своих выходах аналоговые сигналы, пропорциональные значениям проекций Н_X, Н_Y, Н_Z магнитного поля и проекций А_X, А_Y, А_Z ускорения силы тяжести на оси приборной системы координат OXYZ (фиг. 2). Аналоговые сигналы датчиков поступают на первые и вторые входы блока преобразования и усреднения 3, который обеспечивает преобразование аналоговых сигналов в цифровой код и их усреднение в каждом рабочем цикле за период 0,1. ..2,0 с. Длительность периода усреднения сигналов датчиков определяется блоком управления 5 по информации, поступающей с его вторых выходов на третьи входы блока преобразования и усреднения 3.If there is no reception of signals from the satellite navigation system at the starting point of the route of movement, the operator from the control panel 16 enters into the control unit 5 the initial data: the coordinates of the starting point X ₀ , Y ₀ and the value of magnetic declination (directional correction Δα) for a given area, which respectively arrive at the third inputs of the correction block 11 and the second inputs of the block for calculating the correction factors 12. In the measurement mode, three orthogonally located magnetic field sensors 1 and three linear acceleration sensors 2 continuously rmiruyut at its outputs analog signals which are proportional to the values of the projections of H _X, H _Y, H _Z of the magnetic field and the projections A _X, A _{Y, Z} A gravity acceleration on the instrument axis coordinate system OXYZ (FIG. 2). The analog signals of the sensors are fed to the first and second inputs of the conversion and averaging unit 3, which provides the conversion of analog signals into a digital code and their averaging in each operating cycle for a period of 0.1. ..2.0 sec. The duration of the averaging period of the sensor signals is determined by the control unit 5 according to the information received from its second outputs to the third inputs of the conversion and averaging unit 3.

Усредненные значения А_X, А_Y, А_Z, Н_X, Н_Y, Н_Z поступают на блок расчета горизонтальных проекций МПЗ 4, в котором проводится коррекция значений Н_X, Н_Y, Н_Z в соответствии с (3) с учетом коэффициентов коррекции, полученных в калибровочном цикле.The averaged values of A _X , A _Y , A _Z , H _X , H _Y , H _Z are fed to the horizontal projection block MPZ 4, in which the correction of the values of H _X , H _Y , H _Z is carried out in accordance with (3) taking into account the coefficients corrections obtained in the calibration cycle.

По скорректированным значениям Н'_X, Н'_Y, Н'_Z и значениям А_X, А_Y, А_Z блок расчета горизонтальных проекций МПЗ 4 в соответствии с (1) проводит расчет горизонтальных проекций МПЗ Н_XB, Н_YB, которые поступают на первые входы первого блока расчета приращений координат 8. Первый блок расчета приращений координат 8 по значениям H_XB, Н_YB и по значению приращения пройденного пути δS, поступающим на его вторые входы с датчика перемещения через блок умножения 13, и с учетом поправки направления Δα, поступающей с третьих выходов блока управления через блок расчета корректирующих коэффициентов 12 на его третьи входы, проводит расчет приращений координат в соответствии с (4). Блок умножения обеспечивает определение приращений пройденного пути δS за каждый рабочий цикл в соответствии с (14). Коэффициент пути K_S, используемый в (14), зависит от типа транспортного средства, характера местности и т.п. Начальное значение К_S= 1 хранится в блоке умножения и уточняется при поступлении координат от приемника спутниковой навигационной системы 15.According to the adjusted values of H ' _X , H' _Y , H ' _Z and the values of A _X , A _Y , A _{Z, the} block for calculating the horizontal projections of the MPZ 4 in accordance with (1) calculates the horizontal projections of the MPZ N _XB , N _YB , which are received on the first inputs of the first block of calculation of increments of coordinates 8. The first block of calculation of increments of coordinates of 8 according to the values of H _XB , N _YB and the value of the increment of the distance traveled δS, arriving at its second inputs from the displacement sensor through the multiplication block 13, and taking into account the correction direction Δ coming from the third outputs of the control unit through block p account the correction factors 12 at its third input, carries out the calculation of the increments of the coordinates in accordance with (4). The multiplication unit determines the increments of the traveled path δS for each working cycle in accordance with (14). The path coefficient K _S used in (14) depends on the type of vehicle, the nature of the terrain, etc. The initial value K _S = 1 is stored in the multiplication unit and is specified upon receipt of coordinates from the receiver of the satellite navigation system 15.

Второй сумматор 14 по значениям приращений координат, измеренных в каждом рабочем цикле, определяет относительные координаты ΔХ, ΔY в соответствии с (5), которые поступают на четвертые входы блока коррекции 11, на третьи входы которого поступают с выходов блока управления 5 значения координат начальной точки X₀, Y₀. При отсутствии приема сигналов спутниковой навигационной системы значения относительных координат и координат начальной точки без изменений через блок коррекции 11 поступают на первый сумматор 9, который обеспечивает определение координат объекта в соответствии с (6) и выдачу этих значений на блок управления 5.The second adder 14 from the values of the increments of the coordinates measured in each duty cycle determines the relative coordinates ΔX, ΔY in accordance with (5), which are received at the fourth inputs of the correction unit 11, the third inputs of which come from the outputs of the control unit 5 values of the coordinates of the starting point X ₀ , Y ₀ . In the absence of receiving signals from the satellite navigation system, the values of the relative coordinates and the coordinates of the starting point without changes through the correction unit 11 are sent to the first adder 9, which provides the determination of the coordinates of the object in accordance with (6) and the issuance of these values to the control unit 5.

Кроме этого, в каждом рабочем цикле блок расчета угла 7 по значениям горизонтальных проекций H_XB, H_YB, поступающих на его первые входы, и значению поправки направления Δα, поступающей с блока управления 5 через блок расчета корректирующих коэффициентов 12, проводит в соответствии с (7) и (8) расчет дирекционного угла α направления движения, значение которого поступает на первые входы блока управления 5. Блок индикации 18 предназначен для визуального отображения измеряемых параметров.In addition, in each working cycle, the block for calculating the angle 7 according to the values of the horizontal projections H _XB , H _YB supplied to its first inputs, and the value of the direction correction Δα coming from the control unit 5 through the block for calculating the correction factors 12, conducts in accordance with ( 7) and (8) calculation of the directional angle α of the direction of movement, the value of which is supplied to the first inputs of the control unit 5. The display unit 18 is intended for visual display of the measured parameters.

Предварительно, до начала режима навигационных измерений, проводится калибровочный цикл, в котором измеряют значения горизонтальных проекций магнитного поля Н_XB, Н_YB в четырех ориентациях объекта, соответствующих направлениям 0, 90, 180 и 270 градусов. Кроме этого, измеряют значение вертикальной проекции Н_ZB. По измеренным значениям блок расчета горизонтальных проекций МПЗ обеспечивает определение коэффициентов коррекции магнитного поля в соответствии с (2). Команда на проведение коррекции поступает с первых выходов блока управления 5 на вторые входы блока расчета горизонтальных проекций 4.Previously, before the start of the navigation measurement mode, a calibration cycle is carried out in which the horizontal projections of the magnetic field H _XB , H _YB are measured in four object orientations corresponding to the directions 0, 90, 180 and 270 degrees. In addition, measure the value of the vertical projection H _ZB . According to the measured values, the block for calculating the horizontal projections of the MPZ provides the determination of the correction coefficients of the magnetic field in accordance with (2). The command for the correction comes from the first outputs of the control unit 5 to the second inputs of the unit for calculating horizontal projections 4.

Ошибка определения координат в рассмотренном выше случае складывается из путевой и угловой составляющих и линейно увеличивается на каждом шаге вычислений, т. е. при работе в автономном режиме требуется коррекция измеряемых координат. В предлагаемом устройстве обеспечивается автоматическая коррекция координат с помощью приемника спутниковой навигационной системы 15, входящего в состав устройства. В зонах, в которых обеспечивается прием сигналов спутниковой навигационной системы, при поступлении координат Х_R, Y_R от приемника 15 рассчитанные ранее в соответствии с (5) относительные координаты ΔX, ΔY и введенные оператором координаты начальной точки X₀, Y₀ уточняются в блоке коррекции 11 в соответствии с (9). Такая коррекция осуществляется постепенно, при каждом поступлении значений Х_R, Y_R, при этом скорость уточнения координат, как следует из (9), зависит от достоверности измеряемых координат автономной навигационной системой и приемником спутниковой навигационной системы, входящих в состав устройства.The error in determining the coordinates in the case considered above is composed of the track and angle components and increases linearly at each step of the calculation, i.e., when working in stand-alone mode, correction of the measured coordinates is required. The proposed device provides automatic correction of coordinates using the receiver of the satellite navigation system 15, which is part of the device. In areas in which the signals of the satellite navigation system are received, when the coordinates X _R , Y _R from the receiver 15 are received, the relative coordinates ΔX, ΔY calculated earlier in accordance with (5) and the coordinates of the starting point X ₀ , Y ₀ entered by the operator are specified in the block correction 11 in accordance with (9). Such correction is carried out gradually, at each arrival of X _R , Y _R values, while the speed of coordinate refinement, as follows from (9), depends on the accuracy of the measured coordinates of the autonomous navigation system and the satellite navigation receiver that are part of the device.

Дисперсия значений D_R определяется блоком коррекции 11 в зависимости от геометрического фактора и(или) от количества спутников, находящихся в зоне радиовидимости. Информация о геометрическом факторе и количестве спутников поступает совместно с координатами Х_R, Y_R на блок коррекции 11 с приемника спутниковой навигационной системы 15. Дисперсия D_A автономных координат определяется блоком коррекции 11 как (ΔS_A)² по величине пройденного пути в период между двумя последними измерениями координат с помощью приемника спутниковой навигационной системы 15. Информация о приращениях пути за каждый рабочий цикл поступает на вторые входы блока коррекции 11 с выходов блока умножения 13.The dispersion of the values of D _R is determined by the correction unit 11 depending on the geometric factor and (or) on the number of satellites in the radio visibility zone. Information about the geometric factor and the number of satellites is received together with the coordinates X _R , Y _R on the correction unit 11 from the receiver of the satellite navigation system 15. The dispersion D _{A of the} autonomous coordinates is determined by the correction unit 11 as (ΔS _A ) ² according to the distance traveled between two the latest measurements of coordinates using the receiver of the satellite navigation system 15. Information about the increments of the path for each working cycle is fed to the second inputs of the correction block 11 from the outputs of the multiplication block 13.

Скорректированные значения координат начальной точки Х₀, Y₀ сохраняются в блоке коррекции 11, а скорректированные значения относительных координат ΔХ, ΔY поступают с его вторых выходов на вторые входы второго сумматора и используются в соответствии с (5), (6) в последующих рабочих циклах.The adjusted values of the coordinates of the starting point X ₀ , Y ₀ are stored in the correction unit 11, and the corrected values of the relative coordinates ΔX, ΔY come from its second outputs to the second inputs of the second adder and are used in accordance with (5), (6) in subsequent work cycles .

В общем случае для работы устройства не требуется ввод координат X₀, Y₀ начальной точки. В этом случае в качестве координат начальной точки используются первые значения X_R, Y_R, поступившие от приемника 15, которые в дальнейшем уточняются в соответствии с (9).In the General case, for the operation of the device does not require entering the coordinates X ₀ , Y _{0 of the} starting point. In this case, as the coordinates of the starting point, the first values X _R , Y _R received from the receiver 15 are used, which are further refined in accordance with (9).

Устройство обеспечивает проведение коррекции параметров автономной навигационной системы. Начальное значение К_S=1 хранится в блоке умножения 13. Значение поправки направления Δα при необходимости вводится оператором с помощью пульта управления 16 через блок управления 5 в блок расчета корректирующих коэффициентов 12. Указанные значения уточняются в процессе измерений. При поступлении от приемника спутниковой навигационной системы 15 координат Х_R, Y_R они фиксируются во втором блоке расчета приращений координат 10, который, начиная с этого момента времени, обеспечивает на участке пути величиной не менее 200 м определение приращений координат путем суммирования приращений координат, измеренных в каждом рабочем цикле первым блоком расчета приращений координат 8. После того как хотя бы одно из приращений координат на данном участке превысит 200 м, то при поступлении с приемника 15 очередных значений Х_R, Y_R они фиксируются во втором блоке расчета приращений координат 10. Таким образом, второй блок расчета приращений координат 10 обеспечивает определение приращений координат, измеренных с помощью автономной навигационной системы и приемника спутниковой навигационной системы. Эти приращения поступают на блок расчета корректирующих коэффициентов 12, по которым вначале определяются L_R и L_A - расстояния между первой и последней точками участка, и δα - угол между направлениями от первой до последней точки участка, полученные по результатам измерений автономной и спутниковой навигационных систем. Затем в соответствии с (13) уточняются значения K_S и Δα, которые поступают соответственно на первые входы блока умножения 13 и третьи входы первого блока расчета приращений координат 8. Кроме этого, значение Δα поступает на второй вход блока расчета угла 7. Скорректированные значения коэффициентов используются в соответствии с (14) и (4) для расчета приращений координат и угла направления движения в последующих рабочих циклах. Циклы коррекции повторяются аналогичным образом на последующих участках. Это обеспечивает плавную коррекцию коэффициента пути K_S и поправки направления Δα при изменении условий движения и магнитного склонения. Следует отметить, что при такой коррекции в значении поправки направления Δα учитывается также ошибка установки датчиков на подвижном объекте - рассогласование по углу измерительной оси датчиков и продольной оси объекта. Все это обеспечивает повышенную точность работы автономной навигационной системы, особенно после прекращения приема сигналов спутниковой навигационной системы.The device provides for the correction of the parameters of the autonomous navigation system. The initial value K _S = 1 is stored in the multiplication unit 13. If necessary, the value of the direction correction Δα is entered by the operator using the control panel 16 through the control unit 5 into the block for calculating the correction factors 12. These values are specified in the measurement process. Upon receipt of the coordinates X _R , Y _R from the receiver of the satellite navigation system 15, they are fixed in the second block for calculating the increments of coordinates 10, which, starting from this point in time, provides for the determination of coordinate increments by summing the increments of coordinates measured at least 200 m in each working cycle, the first block of calculation of coordinate increments 8. After at least one of the coordinate increments in this section exceeds 200 m, then when the receiver receives 15 next values of X _R , Y _R they fi are encoded in the second coordinate increment calculation unit 10. Thus, the second coordinate increment calculation unit 10 provides for determining coordinate increments measured by the autonomous navigation system and the satellite navigation system receiver. These increments arrive at the block for calculating the correction factors 12, by which L _R and L _A are first determined as the distances between the first and last points of the section, and δα is the angle between the directions from the first to the last points of the section, obtained from measurements of autonomous and satellite navigation systems . Then, in accordance with (13), the values of K _S and Δα are refined, which are received respectively at the first inputs of the multiplication block 13 and the third inputs of the first block for calculating the increments of coordinates 8. In addition, the value Δα is supplied to the second input of the block for calculating the angle 7. Corrected coefficients are used in accordance with (14) and (4) to calculate the increments of coordinates and the angle of the direction of movement in subsequent working cycles. Correction cycles are repeated in a similar manner in subsequent sections. This provides a smooth correction of the path coefficient K _S and directional correction Δα when changing the conditions of motion and magnetic declination. It should be noted that with this correction, the error in the installation of sensors on a moving object, i.e., a mismatch in the angle of the measuring axis of the sensors and the longitudinal axis of the object, is also taken into account in the value of the directional correction Δα. All this provides increased accuracy of the autonomous navigation system, especially after stopping the reception of satellite navigation system signals.

В предлагаемом устройстве вновь введенные блоки - второй блок расчета приращений координат 10, блок коррекции 11, блок расчета корректирующих коэффициентов 12, блок умножения 13, второй сумматор 14 могут быть выполнены на основе однокристальной ОЭВМ типа 1821ВМ85. In the proposed device, the newly introduced blocks — the second block for calculating the increments of coordinates 10, the correction block 11, the block for calculating the correction coefficients 12, the multiplication block 13, and the second adder 14 can be made on the basis of a single-chip OVM type 1821ВМ85.

Технический результат от использования предлагаемого способа и устройства заключается в повышении достоверности и точности измерения координат подвижного объекта и угла направления движения, особенно в условиях воздействия внешних паразитных магнитных полей, например, при движении в районах магнитных аномалий. При этом ошибки определения координат не возрастают с течением времени. В общем случае в предлагаемом способе и устройстве достигается точность определения координат подвижного объекта выше, чем точность любой из используемых навигационных систем - автономной или спутниковой. Кроме этого, предлагаемый способ и устройство позволяют упростить порядок начальной привязки и калибровки путем проведения определения в автоматическом режиме координат начальной точки и коррекции настраиваемых параметров навигационной системы - коэффициента пути и поправки направления. The technical result from the use of the proposed method and device is to increase the reliability and accuracy of measuring the coordinates of a moving object and the angle of direction of movement, especially under the influence of external spurious magnetic fields, for example, when moving in areas of magnetic anomalies. At the same time, the errors in determining the coordinates do not increase over time. In the General case, in the proposed method and device, the accuracy of determining the coordinates of a moving object is higher than the accuracy of any of the navigation systems used - autonomous or satellite. In addition, the proposed method and device can simplify the initial binding and calibration procedure by automatically determining the coordinates of the starting point and correcting the adjusted parameters of the navigation system — path coefficient and direction correction.

Все это позволяет расширить область применения способа и устройства. All this allows you to expand the scope of the method and device.

Наиболее успешно предлагаемый способ и устройство могут быть использованы в навигационной аппаратуре для транспортных средств. The most successfully proposed method and device can be used in navigation equipment for vehicles.

Claims (4)

1. Способ определения местоположения подвижных объектов, включающий измерение в калибровочном цикле с помощью автономной навигационной системы контрольных значений горизонтальных проекций суммарного вектора напряженности магнитного поля Земли и магнитного поля объекта, по которым определяют коэффициенты коррекции горизонтального эллипса магнитного годографа, измерение за время рабочего цикла усредненных значений проекций ускорения силы тяжести и проекций суммарного вектора напряженности магнитного поля Земли и магнитного поля объекта на оси приборной системы координат, по которым с учетом коэффициентов коррекции, полученных в калибровочном цикле, определяют значения горизонтальных проекций вектора напряженности магнитного поля Земли, по которым с учетом поправки направления определяют угол направления движения, и с учетом приращения пути определяют приращения координат за время рабочего цикла, определение координат объекта с учетом координат начальной точки, отличающийся тем, что дополнительно определяют относительные координаты суммированием приращений координат, измеренных в каждом рабочем цикле, и определяют координаты объекта суммированием относительных координат и координат начальной точки, измеряют с помощью приемника спутниковой навигационной системы координаты объекта, с учетом которых проводят коррекцию относительных координат и координат начальной точки, определяют на участках пути приращения координат с помощью автономной навигационной системы и приемника спутниковой навигационной системы, по которым определяют корректирующие коэффициенты, с учетом которых в каждом рабочем цикле проводят коррекцию угла направления движения и приращения пути. 1. A method for determining the location of moving objects, including measuring in a calibration cycle using an autonomous navigation system the control values of horizontal projections of the total vector of the Earth’s magnetic field and magnetic field of the object, which determine the correction coefficients of the horizontal ellipse of the magnetic hodograph, measuring the average values during the working cycle projections of gravity acceleration and projections of the total vector of the Earth’s magnetic field and magnetic field o object on the axis of the instrument coordinate system, according to which, taking into account the correction coefficients obtained in the calibration cycle, determine the horizontal projections of the magnetic field vector of the Earth’s magnetic field, from which, taking into account the correction of direction, determine the angle of direction of movement, and taking into account the increment of the path, determine the increment of coordinates over time duty cycle, determining the coordinates of the object, taking into account the coordinates of the starting point, characterized in that the relative coordinates are additionally determined by summing the increment coordinates measured in each working cycle, and determine the coordinates of the object by summing the relative coordinates and coordinates of the starting point, measure using the receiver of the satellite navigation system the coordinates of the object, taking into account which the corrections of relative coordinates and coordinates of the starting point are carried out, determine on the sections of the coordinate increment path using autonomous navigation system and receiver of satellite navigation system, which determine the correction factors, taking into account which in each p In this cycle, the angle of the direction of movement and the increment of the path are corrected. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после каждого измерения координат с помощью приемника спутниковой навигационной системы проводят коррекцию относительных координат и координат начальной точки в соответствии с выражениями

где ΔХ, ΔY - относительные координаты;
Х₀, Y₀ - координаты начальной точки;
X_R, Y_R - координаты, измеренные приемником спутниковой навигационной системы;
символом^{^} обозначена оценка соответствующей величины с учетом координат Х_R, Y_R;
К₁, К₂ - элементы матрицы усиления, определяемые из выражений

где P_ij - элементы корреляционной матрицы Р ошибок экстраполяции, которая обновляется при поступлении координат в соответствии с выражением

при начальном значении

где D_A - ожидаемая дисперсия приращений координат, измеряемых автономной навигационной системой в период между двумя последними измерениями координат с помощью приемника спутниковой навигационной системы;
D₀ - ожидаемая дисперсия координат начальной точки в начальный момент времени;
D_R - ожидаемая дисперсия координат, измеряемых приемником спутниковой навигационной системы.2. The method according to claim 1, characterized in that after each measurement of the coordinates using the receiver of the satellite navigation system, the relative coordinates and the coordinates of the starting point are corrected in accordance with the expressions

where ΔX, ΔY are relative coordinates;
X ₀ , Y ₀ - coordinates of the starting point;
X _R , Y _R - coordinates measured by the receiver of the satellite navigation system;
the symbol ^{^} denotes an estimate of the corresponding quantity, taking into account the coordinates X _R , Y _R ;
K ₁ , K ₂ - elements of the gain matrix, determined from the expressions

where P _ij are the elements of the correlation matrix P of extrapolation errors, which is updated when coordinates are received in accordance with the expression

at initial value

where D _A is the expected variance of the increments of coordinates measured by the autonomous navigation system in the period between the last two measurements of coordinates using the receiver of the satellite navigation system;
D ₀ - the expected variance of the coordinates of the starting point at the initial time;
D _R - the expected variance of the coordinates measured by the receiver of the satellite navigation system. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на участках пути определяют с помощью автономной навигационной системы и приемника спутниковой навигационной системы значения приращений координат, по которым определяют длину участка, соответственно, L_A и L_R, рассогласование по углу δα между направлениями L_A и L_R и уточняют корректирующие коэффициенты К_S - коэффициент пути и поправку направления Δα в соответствии с выражениями

Δα_n ==Δα_n-1+Q_α•δα,
где параметры фильтрации Q_S и

выбирают из диапазона 0,001...0,01,
определяют в каждом рабочем цикле приращение δS пути и угол α направления движения в соответствии с выражениями
δS = K_S•δW,
α = α_m+Δα,
где δW - показания датчика перемещения;
α_m - магнитный азимут направления движения.3. The method according to claim 1, characterized in that on the track sections, using the autonomous navigation system and the satellite navigation system receiver, the values of the coordinate increments are determined, according to which the section length is determined, respectively, L _A and L _R , the angle mismatch δα between the directions L _A and L _R and specify the correction coefficients K _S - path coefficient and direction correction Δα in accordance with the expressions

Δα _n == Δα _n-1 + Q _α • δα,
where the filtering parameters Q _S and

choose from the range of 0.001 ... 0.01,
in each working cycle determine the increment δS of the path and the angle α of the direction of motion in accordance with the expressions
δS = K _S • δW,
α = α _m + Δα,
where δW - readings of the displacement sensor;
α _m is the magnetic azimuth of the direction of motion. 4. Устройство для определения местоположения подвижных объектов, содержащее датчики магнитного поля, датчики вертикали, блок преобразования и усреднения, блок расчета горизонтальных проекций магнитного поля Земли, блок управления, датчик перемещения, блок расчета угла, первый блок расчета приращений координат, первый сумматор, выходы датчиков магнитного поля и датчиков вертикали соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока преобразования и усреднения, выходы которого соединены с первыми входами блока расчета горизонтальных проекций магнитного поля Земли, выходы которого соединены с первыми входами первого блока расчета приращений координат и первыми входами блока расчета угла, выходы которого соединены с первыми входами блока управления, первые и вторые выходы которого соединены соответственно со вторыми входами блока расчета горизонтальных проекций магнитного поля Земли и третьими входами блока преобразования и усреднения, выходы первого сумматора соединены со вторыми входами блока управления, отличающееся тем, что в него введены второй блок расчета приращений координат, блок коррекции, блок расчета корректирующих коэффициентов, блок умножения, второй сумматор и приемник спутниковой навигационной системы, выходы которого соединены с первыми входами блока коррекции и первыми входами второго блока расчета приращений координат, вторые входы которого соединены с выходами первого блока расчета приращений координат и первыми входами второго сумматора, а выходы второго блока расчета приращений координат соединены с первыми входами блока расчета корректирующих коэффициентов, первые выходы которого соединены с первыми входами блока умножения, вторые входы которого соединены с выходами датчика перемещения, а выходы блока умножения соединены со вторыми входами блока коррекции и вторыми входами первого блока расчета приращений координат, третьи входы которого соединены со вторыми входами блока расчета угла и вторыми выходами блока расчета корректирующих коэффициентов, вторые входы которого соединены с третьими выходами блока управления, четвертые выходы которого соединены с третьими входами блока коррекции, четвертые входы которого соединены с выходами второго сумматора, а первые и вторые выходы блока коррекции соединены соответственно с входами первого сумматора и вторыми входами второго сумматора. 4. A device for determining the location of moving objects, containing magnetic field sensors, vertical sensors, a conversion and averaging unit, a unit for calculating horizontal projections of the Earth’s magnetic field, a control unit, a displacement sensor, an angle calculation unit, a first coordinate increment calculation unit, a first adder, outputs magnetic field sensors and vertical sensors are connected respectively to the first and second inputs of the conversion and averaging unit, the outputs of which are connected to the first inputs of the horizontal calculation unit projections of the Earth’s magnetic field, the outputs of which are connected to the first inputs of the first unit for calculating the increments of coordinates and the first inputs of the unit for calculating the angle, the outputs of which are connected to the first inputs of the control unit, the first and second outputs of which are connected respectively to the second inputs of the unit for calculating the horizontal projections of the Earth’s magnetic field and the third inputs of the conversion and averaging unit, the outputs of the first adder are connected to the second inputs of the control unit, characterized in that a second calculation unit is introduced into it coordinates increment, correction block, correction factor calculation block, multiplication block, second adder and satellite navigation system receiver, the outputs of which are connected to the first inputs of the correction block and the first inputs of the second coordinate increment calculation block, the second inputs of which are connected to the outputs of the first increment calculation block coordinates and the first inputs of the second adder, and the outputs of the second block of calculation of increments of coordinates are connected to the first inputs of the block of calculation of correction factors, the first its outputs are connected to the first inputs of the multiplication unit, the second inputs of which are connected to the outputs of the displacement sensor, and the outputs of the multiplication unit are connected to the second inputs of the correction unit and the second inputs of the first unit of calculation of coordinate increments, the third inputs of which are connected to the second inputs of the angle calculation unit and second the outputs of the unit for calculating the correction factors, the second inputs of which are connected to the third outputs of the control unit, the fourth outputs of which are connected to the third inputs of the correction unit, even ertye whose inputs are connected to outputs of the second adder, and the first and second inputs of the correction unit are connected respectively to the first adder input and a second input of the second adder.

Images