RU2770311C2 - Method of navigating an object using a radio rangefinder system - Google Patents

Abstract

FIELD: navigation systems.SUBSTANCE: invention relates to navigation and is intended to determine coordinates, speed and orientation of objects and can be used in navigation of ground and water objects, aircraft (AC). Complex method of object navigation, including ground, water, flying, both manned and unmanned, provides for the object location using inertial navigation method, using data on accelerations and angular velocities of object in axes of coordinate system associated with object, and simultaneously with said method use of radio range-finding method of navigation based on determining distances from interrogator to at least 2 reference navigation devices (RND), which includes the emitting of the interrogating range-finding signals by the interrogator along the range-finding channel, the reception of the said signals at the RND, the base coordinates of which are known, the generation and emission of the response range-finding signals along the range-finding channel, receiving, at the interrogator of the object, said response signals, measuring at the interrogator the delay time of the response ranging signals relative to the interrogating ranging signals and determining the navigation parameters using the radio ranging method, and further providing in the on-board computer for complex processing of navigation parameters. At the same time, an additional sequence of pulses is introduced into the request and response signals, which enables to quickly adjust the amplification of the receiving device to stabilize the amplitude of the measurement pulses, which enables to achieve accurate referencing to the leading fronts of the latter, which is used to synchronize the moment of radiation of the RND response signal or to measure the arrival delay of the response ranging signals in the interrogator, wherein provision is made for operation of interrogator and all RND on one radio frequency and use of one common interrogation signal for all RND, as well as allocation of its own time interval (time slot) to each RND relative to the request signal so that after reception of the interrogation signal in each ONU there provided is a known fixed radiation delay of the response signal, which is sufficient for the latter to enter the time slot allocated for it.EFFECT: high reliability and accuracy of the integrated method of navigation during independent use of the radio range-finding system with simultaneous reduction of the number of radio frequencies occupied by it.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области навигации и предназначено для определения координат, скорости и ориентации объектов.The invention relates to the field of navigation and is intended to determine the coordinates, speed and orientation of objects.

Изобретение может использоваться при осуществлении навигации наземных и водных объектов, летательных аппаратов (ЛА), включая навигацию с точностью, необходимой для посадки как пилотируемых, так и беспилотных ЛА в автоматическом режиме на взлетно-посадочные полосы, платформы морского базирования, посадочные площадки, в том числе на необорудованные автоматизированными системами и светосигнальным оборудованием взлетно-посадочные полосы в условиях ограниченной видимости. Изобретение объединяет инерциальный способ навигации и радиотехнический дальномерный способ навигации.The invention can be used in the implementation of navigation of land and water objects, aircraft (LA), including navigation with the accuracy necessary for landing both manned and unmanned aircraft in automatic mode on runways, sea-based platforms, landing sites, including including runways not equipped with automated systems and lighting equipment in conditions of limited visibility. The invention combines an inertial navigation method and a radio rangefinder navigation method.

Известны способы навигации, основанные на применении глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), например, [1, 2]. Также известны способы навигации, основанные на применении в качестве опорных навигационных устройств (ОНУ) наземных радиомаяков (НРМ) [1, 3, 4, 5]. Каждый из способов имеет достоинства и недостатки. В целом, основными недостатками способов навигации по ГНСС являются низкая помехоустойчивость, неспособность работать в верхних арктических широтах, а также то, что необходимым условием обеспечения высокой точности является использование дорогостоящей наземной локальной контрольно-корректирующей станции (ЛККС). Кроме того, передача дифференциальных поправок на объект навигации подразумевает наличие радиоканала между объектом навигации и ЛККС, что затруднено, например, в городских условиях.Known methods of navigation based on the use of global navigation satellite systems (GNSS), for example, [1, 2]. There are also known methods of navigation based on the use of ground-based radio beacons (HRM) as reference navigation devices (LNU) [1, 3, 4, 5]. Each of the methods has advantages and disadvantages. In general, the main disadvantages of GNSS navigation methods are low noise immunity, the inability to work in the upper Arctic latitudes, and the fact that a necessary condition for ensuring high accuracy is the use of an expensive ground-based local control and correction station (LCCS). In addition, the transmission of differential corrections to the navigation object implies the presence of a radio channel between the navigation object and the LKKS, which is difficult, for example, in urban environments.

Одним из аналогов заявляемого способа является комплексный способ по патенту [5], в котором совместно используются три способа навигации: инерциальный, спутниковый и радиотехнический дальномерный. Наиболее существенными недостатками данного способа являются низкая точность измерения дальности системой DME и низкая точность измерения координат ГНСС, что связано с использованием стандартного (недифференциального) спутникового способа навигации, в котором не требуется наземная ЛККС. В сумме это не позволяет получить точность определения координат, требуемую для посадки ЛА.One of the analogues of the proposed method is a complex method according to the patent [5], which combines three navigation methods: inertial, satellite and radio ranging. The most significant disadvantages of this method are the low accuracy of distance measurement by the DME system and the low accuracy of measurement of GNSS coordinates, which is associated with the use of a standard (non-differential) satellite navigation method that does not require a ground-based LCSS. In sum, this does not allow obtaining the accuracy of determining the coordinates required for landing the aircraft.

Способ [3] требует синхронизации наземного оборудования, что с учетом требуемого в изобретении количества НРМ, более 4, приводит к существенному удорожанию оборудования. Кроме того, для увеличения точности радиодальномерных систем, как правило, требуется установка НРМ на значительном расстоянии друг от друга, в том числе в отсутствие взаимной радиовидимости, что затрудняет их синхронизацию.The method [3] requires synchronization of ground equipment, which, taking into account the number of HPM required in the invention, more than 4, leads to a significant increase in the cost of equipment. In addition, to increase the accuracy of radio rangefinder systems, as a rule, it is required to install NRM at a considerable distance from each other, including in the absence of mutual radio visibility, which makes it difficult to synchronize them.

Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является способ [1]. В прототипе предлагается способ навигации для ЛА. В способе предлагается сочетание радиотехнической дальномерной системы и ГНСС, причем в качестве ЛККС для ГНСС предлагается использование одного из НРМ, оснащенных приемниками ГНСС, постоянно уточняющих координаты своего местоположения. Данный способ не предполагает автономного использования радиотехнической дальномерной системы, что не позволяет говорить о локальной автономности системы. Кроме того, усложнение аппаратуры, расширение функционала в отсутствие возможности работы без ГНСС, приводит к увеличению стоимости при наличии существующего решения в виде ГНСС в дифференциальном режиме. Способ предполагает ограниченное использование объектов навигации, а именно имеет направленность исключительно на ЛА. Использование в качестве НРМ радиомаяков DME или радиотехнической системы ближней навигации (РСБН) требует в зоне навигации большого ресурса радиочастотного диапазона, так как каждый НРМ работает на собственной радиочастоте. Кроме того, последовательное формирование запросных сигналов для каждого из НРМ увеличивает время обновления навигационной информации, что может ухудшить характеристики системы. Данный способ был взят, как прототип, поскольку в нем наиболее полно описан алгоритм расчета навигационных параметров с помощью радиотехнической дальномерной системы.The closest technical solution adopted as a prototype is the method [1]. The prototype proposes a navigation method for aircraft. The method proposes a combination of a radio ranging system and GNSS, and as a LKKS for GNSS it is proposed to use one of the NRMs equipped with GNSS receivers that constantly update the coordinates of their location. This method does not involve the autonomous use of a radio ranging system, which does not allow us to speak about the local autonomy of the system. In addition, the complexity of the equipment, the expansion of functionality in the absence of the ability to work without GNSS, leads to an increase in cost in the presence of an existing solution in the form of GNSS in differential mode. The method involves the limited use of navigation objects, namely, it is focused exclusively on the aircraft. The use of DME radio beacons or a short-range navigation radio system (RSBN) as NRM requires a large radio frequency resource in the navigation area, since each NRM operates on its own radio frequency. In addition, the sequential generation of interrogation signals for each of the HRMs increases the update time of the navigation information, which may degrade the performance of the system. This method was taken as a prototype, since it most fully describes the algorithm for calculating navigation parameters using a radio ranging system.

Задачей заявленного изобретения является повышение надежности и точности комплексного способа навигации при автономном использовании радиотехнической дальномерной системы с одновременным уменьшением количества занимаемых ею радиочастот. Задача решается следующим образом.The objective of the claimed invention is to improve the reliability and accuracy of the integrated navigation method with the autonomous use of a radio ranging system with a simultaneous decrease in the number of radio frequencies occupied by it. The problem is solved in the following way.

Предлагается комплексный способ навигации наземных, водных, летательных, как пилотируемых, так и беспилотных объектов, предусматривающий для определения местоположения использование совокупности инерциального и радиотехнического дальномерного способов навигации.An integrated method for navigating land, water, aircraft, both manned and unmanned objects is proposed, which provides for the use of a combination of inertial and radio rangefinder navigation methods to determine the location.

Радиотехнический дальномерный способ навигации основан на определении дальностей от запросчика до не менее 2-х опорных навигационных устройств (ОНУ), этот способ включает в себя излучение по дальномерному каналу запросных дальномерных сигналов запросчиком, прием упомянутых сигналов на ОНУ, базовые координаты которых известны, формирование и излучение по дальномерному каналу ответных дальномерных сигналов, прием на запросчике упомянутых ответных сигналов, измерение на запросчике времени задержки ответных дальномерных сигналов относительно запросных дальномерных сигналов и определение навигационных параметров по радиотехническому дальномерному способу, а далее предусматривающий в бортовом вычислителе комплексную обработку навигационных параметров (дальномерных и инерциальных).The radio rangefinder navigation method is based on determining the distances from the interrogator to at least 2 reference navigation devices (OND), this method includes the interrogator emitting interrogative rangefinding signals over the rangefinding channel, receiving the mentioned signals at the ONU, the base coordinates of which are known, forming and radiation of range-finding response signals over the range-finding channel, reception of said response signals on the interrogator, measurement of the delay time of range-finding response signals relative to the range-finding signals on the interrogator and determination of navigation parameters using the radio-technical range-finding method, and further providing for complex processing of navigation parameters (range-finding and inertial parameters) in the on-board computer ).

Для уменьшения полосы занимаемых радиочастот предусмотрена работа запросчика и всех ОНУ на одной радиочастоте. При этом используется один общий запросный сигнал для всех ОНУ. Для ответа каждому ОНУ отведен свой временной интервал (таймслот) относительно запросного сигнала. После приема запросного сигнала каждый ОНУ задерживает ответный сигнал на свой заранее известный интервал времени, достаточный для попадания в отведенный таймслот. При этом величины таймслотов выбираются исходя из максимальных дальностей и взаимного расположения ОНУ. При измерении дальности в запросчике в зависимости от того, в каком таймслоте был принят ответный сигнал, компенсируется конкретная задержка данного ОНУ.To reduce the bandwidth of occupied radio frequencies, the operation of the interrogator and all ONUs at the same radio frequency is provided. In this case, one common request signal is used for all ONUs. To answer each ONU has its own time interval (timeslot) relative to the request signal. After receiving the request signal, each ONU delays the response signal for its pre-known time interval, sufficient to get into the allotted timeslot. In this case, the timeslot values are selected based on the maximum ranges and relative position of the ONU. When measuring the range in the interrogator, depending on the timeslot in which the response signal was received, the specific delay of this ONU is compensated.

Для повышения точности измерения дальностей в условиях движения и маневрирования объекта и наличия переотражений от местных предметов в окрестности ОНУ предлагается специальный формат излучаемых запросных и ответных сигналов. Сигналы представляют собой следующую последовательность импульсов. Сначала излучается несколько импульсов синхронизации (импульсы «старта»), затем последовательность из нескольких импульсов, по которым производится быстрая регулировка усиления приемного устройства (импульсы АРУ) и в конце один или несколько импульсов, по которым производится точная привязка к моменту прихода запросных или ответных сигналов (измерительные импульсы). На ОНУ момент излучения ответных дальномерных сигналов точно привязан к моменту прихода запросных измерительных импульсов. На запросчике измерение задержки прихода ответных дальномерных сигналов производится по измерительным импульсам. Использование минимальной задержки времени между регулировкой усиления приемного устройства и моментом времени прихода измерительных импульсов позволяет стабилизировать амплитуду последних при быстрых изменениях условий распространения радиосигналов. В свою очередь стабилизация амплитуды позволяет осуществлять привязку всегда к одному и тому же месту на переднем фронте импульса, что значительно повышает точность измерений.To improve the accuracy of measuring ranges in the conditions of movement and maneuvering of the object and the presence of re-reflections from local objects in the vicinity of the ONU, a special format of emitted interrogation and response signals is proposed. The signals are the following sequence of pulses. First, several synchronization pulses are emitted (“start” pulses), then a sequence of several pulses, which are used to quickly adjust the gain of the receiving device (AGC pulses), and at the end, one or more pulses, which are used to accurately bind to the moment of arrival of interrogation or response signals (measuring pulses). At the ONU, the moment of emission of response ranging signals is exactly tied to the moment of arrival of the request measuring pulses. On the interrogator, the measurement of the delay in the arrival of the response ranging signals is carried out by measuring pulses. The use of the minimum time delay between the gain control of the receiving device and the moment of arrival of the measuring pulses makes it possible to stabilize the amplitude of the latter with rapid changes in the propagation conditions of radio signals. In turn, amplitude stabilization makes it possible to bind always to the same place on the leading edge of the pulse, which significantly increases the accuracy of measurements.

Дальность между объектом навигации и ОНУ вычисляется в запросчике согласно формуле:The range between the navigation object and the ONU is calculated in the interrogator according to the formula:

где с_в - скорость распространения радиоволны при текущих параметрах атмосферы,where c _in - the speed of propagation of the radio wave at the current parameters of the atmosphere,

t_отв - метка времени получения ответного сигнала на запросчике,t _otv - timestamp of receipt of the response signal on the interrogator,

t_запр - метка времени излучения запросного сигнала запросчике,t _request - the time stamp of the emission of the request signal to the interrogator,

t_i - программируемое время задержки ответа i-го ОНУ.t _i - programmable response delay time of the i-th ONU.

Благодаря учету задержек в ответчиках при измерении дальностей до нескольких ОНУ не происходит снижения точности измерений.Due to taking into account delays in transponders, when measuring ranges to several ONUs, there is no decrease in measurement accuracy.

Далее измерения дальностей поступают в блок фильтрации и прогнозирования вычислителя. В данном блоке каждое измерение анализируется отдельным наблюдателем каламановского типа независимо от остальных. Для этого вводится и оценивается следующий вектор состояния:Further, the range measurements are fed to the filtering and prediction unit of the computer. In this block, each measurement is analyzed by a separate Kalamanov-type observer independently of the others. To do this, the following state vector is introduced and evaluated:

где d - дальность, выработанная в текущем измерительном канале;where d is the range developed in the current measuring channel;

- производная дальности по времени.

is the derivative of distance with respect to time.

Для описания процесса используется система уравнений:The system of equations is used to describe the process:

где

и

- шум, описывающий ошибки измерений и учитывающий неточность модели; dt - период дискретизации.where

and

- noise describing measurement errors and taking into account the inaccuracy of the model; dt - sampling period.

Связь вектора состояния с измерениями в общем случае описывается как:The relation of the state vector to measurements is generally described as:

где Z - вектор измерений; z₁ - измерение дальности, выработанное в текущем канале на текущем шаге работы; v_k - измерительный шум.where Z is the measurement vector; z ₁ - range measurement generated in the current channel at the current step of work; v _k - measuring noise.

Непосредственно фильтрация выполняется на основе матричных уравнений следующего вида:Filtering is performed directly on the basis of matrix equations of the following form:

где

- дискретная матрица модели,where

- discrete matrix of the model,

- матрица влияния входных шумов,

is the input noise influence matrix,

- матрица наблюдения.

- observation matrix.

Оценка значения вектора X на текущем шаге работы вычисляется по следующему алгоритму:The estimate of the value of the vector X at the current step of the work is calculated according to the following algorithm:

1. вычисляется априорная оценка:1. an a priori estimate is calculated:

2. вычисляется ковариационная матрица априорной оценки:2. the covariance matrix of the a priori estimate is calculated:

3. вычисляется невязка измерений и априорной оценки:3. the discrepancy between the measurements and the a priori estimate is calculated:

4. вычисляется ковариационная матрица невязки:4. The residual covariance matrix is calculated:

5. вычисляется калмановский коэффициент:5. Kalman coefficient is calculated:

6. вычисляется значение вектора X:6. the value of the vector X is calculated:

7. вычисляется ковариационная матрица оценки вектора X:7. The covariance matrix of the evaluation of the vector X is calculated:

Элемент х₁ вектора X используется как значение дальности при дальнейшем расчете координат, а величина 1/Р₁₁ - статистическая мера достоверности этой дальности, где Р₁₁ - элемент матрицы

The element x ₁ of the vector X is used as a range value in the further calculation of coordinates, and the value 1/P ₁₁ is a statistical measure of the reliability of this range, where P ₁₁ is a matrix element

Алгоритм определения местоположения по дальностям до ОНУ с известными координатами основан на методе мультилатерации и описан в литературе [6, 7]. Определение местоположения по совокупности измерений дальностей является нелинейной задачей оценивания, для решения которой используется итерационный метод наименьших квадратов, а минимизируемый критерий, соответствующий линеаризованному описанию функцииThe algorithm for determining the location by range to the ONU with known coordinates is based on the multilateration method and is described in the literature [6, 7]. Positioning from a set of range measurements is a non-linear estimation problem, for which the iterative least squares method is used, and the criterion to be minimized, corresponding to the linearized description of the function

в окрестности точки линеаризации имеет вид:in the vicinity of the linearization point has the form:

где (Х_Л, Y_Л, Z_Л) - координаты точки линеаризации;where (X _L , Y _L , Z _L ) - coordinates of the linearization point;

Δi=d_i-D_i - невязки вычисления дальностей до i-го ОНУ,Δi=d _i -D _i - residuals for calculating distances to the i-th ONU,

d_i - измеренное значение дальности до i-го ОНУ;d _i - measured value of the distance to the i-th ONU;

- строка матрицы наблюдения для i-го ОНУ.

- row of the observation matrix for the i-th ONU.

Известно, что точность определения координат радиотехническим дальномерным способом (σ_М) зависит от ошибок топогеодезической привязки ОНУ (σ_ОНУ), ошибок измерения дальностей от объекта навигации до каждого ОНУ (σ_D), конфигурации ОНУ и от взаимного расположения объекта навигации и группировки ОНУ:It is known that the accuracy of determining the coordinates by radio-technical ranging method (σ _М ) depends on the errors of the ONU topographic and geodetic reference (σ _ONU ), the errors in measuring the distances from the navigation object to each ONU (σ _D ), the configuration of the ONU and on the relative position of the navigation object and the grouping of the ONU:

где PDOP - геометрический фактор ухудшения точности - параметр, характеризующий влияние конфигурации ОНУ и взаимного расположения объекта навигации и группировки ОНУ на конечную ошибку определения координат объекта.where PDOP is the geometric factor of accuracy degradation - a parameter that characterizes the influence of the ONU configuration and the relative position of the navigation object and the ONU grouping on the final error in determining the coordinates of the object.

Величина геометрического фактора ухудшения точности вычисляется как квадратный корень от следа информационной матрицы Фишера Q:The value of the geometric accuracy degradation factor is calculated as the square root of the trace of the Fisher information matrix Q:

Как известно, точность и наличие радиоизмерений зависят, в том числе, от наличия прямой радиовидимости АФУ объекта навигации и ОНУ. Таким образом, в ситуациях пограничной радиовидимости конфигурация ОНУ меняется, что приводит к существенным скачкам геометрического фактора ухудшения точности. Предлагаемый способ навигации с использованием предварительной фильтрации и прогнозирования позволяет избежать выбросов и уменьшить шумовые составляющие ошибок.As is known, the accuracy and availability of radio measurements depend, among other things, on the presence of direct radio visibility of the AFS of the navigation object and the ONU. Thus, in situations of marginal radio visibility, the configuration of the ONU changes, which leads to significant jumps in the geometric factor of accuracy deterioration. The proposed navigation method using pre-filtering and prediction avoids outliers and reduces the noise components of errors.

Алгоритм бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) построен на кватернионах с использованием замкнутого метода выставки [8].The strapdown inertial navigation system (SINS) algorithm is based on quaternions using the closed alignment method [8].

В ходе комплексной обработки информации, полученной от радиотехнической дальномерной системы и БИНС, производится непрерывная оценка ошибок измерений всех используемых датчиков и коррекция координат местоположения, линейных скоростей, углов ориентации объекта.In the course of complex processing of information received from a radio ranging system and SINS, a continuous assessment of measurement errors of all used sensors and correction of location coordinates, linear velocities, and object orientation angles are performed.

Алгоритм комплексирования реализован по каскадной схеме и представлен на фиг. 1.The complexing algorithm is implemented in a cascaded scheme and is shown in Fig. one.

Согласно представленному алгоритму разность выходных данных двух систем, а именно координат, вычисленных с помощью радиотехнической дальномерной системы и БИНС, поступают в блок оценки ошибок БИНС. Используя модель ошибок БИНС (1), как модель системы и разность ошибок координат (2), как модель измерений блок оценки предоставляет оценки всех наблюдаемых ошибок БИНС. Оценки ошибок БИНС далее применяются для коррекции данных БИНС. В случае, когда измерения радиотехнической дальномерной системы недоступны, БИНС работает в режиме прогноза.According to the presented algorithm, the difference between the output data of the two systems, namely the coordinates calculated using the radio ranging system and the SINS, is sent to the SINS error evaluation unit. Using the SINS error model (1) as the system model and the coordinate error difference (2) as the measurement model, the estimator provides estimates of all observed SINS errors. The SINS error estimates are then applied to correct the SINS data. In the case when the measurements of the radio ranging system are not available, the SINS operates in the forecast mode.

где δE, δN - ошибки по координатам, δV_E, δV_N - ошибки по скоростям, g - ускорение силы тяжести, Ф_Е, Ф_N - ошибки по углам ориентации, R - радиус Земли,

- дрейф датчиков угловых скоростей, причем

где

- матрица перехода из связанной в навигационную (географическую) систему координат, XYZ - связанная с объектом система координат; параметры формирующего фильтра: β₁, β₂ - параметры затухания корреляционных функций,

- дисперсия шума гироскопов, w(t) - «белый» шум единичной интенсивности.where δE, δN are coordinate errors, δV_E, δV_N - speed errors, g - acceleration of gravity, F_E, F_N - errors in orientation angles, R - radius of the Earth,

- drift of angular velocity sensors, and

where

- transition matrix from the associated to the navigation (geographical) coordinate system, XYZ - coordinate system associated with the object; shaping filter parameters: β_one, β₂ - damping parameters of correlation functions,

- gyroscope noise dispersion, w(t) - "white" noise of unit intensity.

где

- ошибки БИНС по координатам,

- ошибки радиотехнической дальномерной системы по координатам.where

- SINS errors by coordinates,

- errors of the radio technical rangefinding system by coordinates.

Особенностью реализованного алгоритма является способ формирования ковариационной матрицы измерительных шумов в фильтре Калмана. Согласно приведенным ранее зависимостям точность определения координат радиотехнической дальномерной системой оценивается произведением СКО измерений дальностей до ОНУ на геометрический фактор, поэтому при определении ковариационной матрицы измерительных шумов в алгоритме комплексирования использовалась именно эта оценка погрешности измерений. Таким образом реализовано адаптивное изменение параметров комплексирования.A feature of the implemented algorithm is the method of forming the covariance matrix of measurement noise in the Kalman filter. According to the dependences given earlier, the accuracy of determining the coordinates of a radio technical rangefinder system is estimated by the product of the standard deviation of the distance measurements to the ONU and the geometric factor, therefore, when determining the covariance matrix of the measurement noise in the aggregation algorithm, it was this measurement error estimate that was used. Thus, an adaptive change in the aggregation parameters is implemented.

Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение навигации объекта с высокой точностью, отсутствие требования синхронизации шкал времени ОНУ между собой и ОНУ с объектом навигации, благодаря чему реализация способа проще и дешевле известных аналогов.The technical result of the claimed invention is to provide navigation of the object with high accuracy, the absence of the requirement to synchronize the time scales of the ONU between itself and the ONU with the navigation object, due to which the implementation of the method is simpler and cheaper than known analogues.

Способ может найти применение для построения навигационной системы в составе системы посадки пилотируемого или беспилотного ЛА, для навигации судов в зонах стесненных вод, а именно в каналах, шлюзовых камерах, а также для навигации наземного транспорта, в том числе в условиях городской застройки.The method can be used for building a navigation system as part of a landing system for a manned or unmanned aircraft, for navigating ships in confined water areas, namely in canals, lock chambers, as well as for navigating land transport, including in urban areas.

ЛитератураLiterature

1. Патент RU 2410518 «Комплексный способ навигации летательных аппаратов», ЗАО «ВНИИРА-Навигатор», 17.08.2012.1. Patent RU 2410518 "Integrated way of aircraft navigation", CJSC "VNIIRA-Navigator", 17.08.2012.

2. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Радиотехника. - 800 с.2. GLONASS. Principles of construction and functioning / Ed. A.I. Perov, V.N. Kharisova. - 4th ed., revised. and additional - M.: Radio engineering. - 800 s.

3. Патент RU 2558412 «Многопозиционная система посадки воздушных судов», ООО "Фирма "Нита", 05.06.2014.3. Patent RU 2558412 "Multi-position aircraft landing system", LLC Firm "Nita", 05.06.2014.

4. Патент RU 2264598 «Способ определения координат летательного аппарата», ОАО МНПК «Авионика», 17.12.2004.4. Patent RU 2264598 "Method for determining the coordinates of an aircraft", OJSC MNPK Avionika, 12/17/2004.

5. Патент US 20100106416, «Aircraft navigation using the global positioning system, inertial reference system, and distance measurements», 28.10.2008.5. Patent US 20100106416, "Aircraft navigation using the global positioning system, inertial reference system, and distance measurements", 10/28/2008.

6. Степанов O.A. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Ч. 1. Введение в теорию оценивания. СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2010. 509 с.6. Stepanov O.A. Fundamentals of the theory of estimation with applications to the problems of processing navigational information. Part 1. Introduction to the theory of estimation. St. Petersburg: State Scientific Center of the Russian Federation JSC "Concern" Central Research Institute "Elektropribor", 2010. 509 p.

7. Программная реализация алгоритма функционирования автономной системы ближней радионавигации для автоматизированной системы посадки / С.В. Смирнов, А.В. Измайлов-Перкин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016, Вып. 6, С. 45-55.7. Software implementation of the algorithm for functioning of an autonomous short-range radio navigation system for an automated landing system / S.V. Smirnov, A.V. Izmailov-Perkin // Proceedings of the Tula State University. Technical science. Tula: TulGU Publishing House, 2016, Vol. 6, pp. 45-55.

8. Salychev O.S. Applied Inertial Navigation: Problems and Solutions. BMSTU Press, 2004. - 303 p.8. Salychev O.S. Applied Inertial Navigation: Problems and Solutions. BMSTU Press, 2004. - 303 p.

Claims (1)

Комплексный способ навигации объекта, в том числе наземного, водного, летательного, как пилотируемого, так и беспилотного, предусматривающий для определения местоположения объекта применение инерциального способа навигации, использующего данные об ускорениях и угловых скоростях объекта в осях связанной с объектом системы координат, и одновременно с упомянутым способом использование радиотехнического дальномерного способа навигации на основе определения дальностей от запросчика до не менее 2-х опорных навигационных устройств (ОНУ), который включает излучение по дальномерному каналу запросных дальномерных сигналов запросчиком, прием упомянутых сигналов на ОНУ, базовые координаты которых известны, формирование и излучение по дальномерному каналу ответных дальномерных сигналов, прием на запросчике объекта упомянутых ответных сигналов, измерение на запросчике времени задержки ответных дальномерных сигналов относительно запросных дальномерных сигналов и определение навигационных параметров по радиотехническому дальномерному способу, а далее предусматривающий в бортовом вычислителе комплексную обработку навигационных параметров - дальномерных и инерциальных, отличающийся тем, что в запросные и в ответные сигналы вводится дополнительная последовательность импульсов, позволяющая быстро отрегулировать усиление приемного устройства для стабилизации амплитуды измерительных импульсов, чем достигается точная привязка к передним фронтам последних, использующаяся для синхронизации момента излучения ответного сигнала ОНУ или для измерения задержки прихода ответных дальномерных сигналов в запросчике, причем предусмотрена работа запросчика и всех ОНУ на одной радиочастоте и использование одного общего запросного сигнала для всех ОНУ, а также выделение для ответа каждому ОНУ своего временного интервала (таймслота) относительно запросного сигнала так, чтобы после приема запросного сигнала в каждом ОНУ обеспечивалась известная фиксированная задержка излучения ответного сигнала, достаточная для попадания последнего в отведенный для него таймслот.A complex method for navigating an object, including ground, water, aircraft, both manned and unmanned, which provides for the determination of the location of an object using an inertial navigation method that uses data on accelerations and angular velocities of the object in the axes of the coordinate system associated with the object, and simultaneously with using the mentioned method, the use of a radio-technical rangefinder navigation method based on determining the distances from the interrogator to at least 2 reference navigation devices (OND), which includes the emission of request rangefinding signals over the rangefinder channel by the interrogator, the reception of the mentioned signals at the ONU, the base coordinates of which are known, the formation and radiation of range-finding response signals over the ranging channel, receiving said response signals on the interrogator of the object, measuring the delay time of the range-finding response signals relative to the interrogating range-finding signals on the interrogator and determining the navigation parameters n about the radio-technical rangefinding method, and further providing in the on-board computer for complex processing of navigation parameters - rangefinding and inertial, characterized in that an additional sequence of pulses is introduced into the request and response signals, which makes it possible to quickly adjust the gain of the receiving device to stabilize the amplitude of the measuring pulses, thereby achieving an accurate binding to the leading edges of the latter, which is used to synchronize the moment of emission of the ONU response signal or to measure the delay in the arrival of response ranging signals in the interrogator, and the operation of the interrogator and all ONUs at the same radio frequency and the use of one common interrogation signal for all ONUs, as well as allocation for a response to each ONU of its time interval (timeslot) relative to the request signal so that after receiving the request signal in each ONU, a known fixed delay in the emission of the response signal is provided, sufficient th to get the latter into the timeslot allotted for it.

Images