Способ прогнозирования положениятранспортного средства

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАЙ ИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11823180Дата опубликования описания 28.04.81(54) СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОЛОЖЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Изобретение относится к информационным системам, которые определяют параметры движения транспортных средств, и может быть применено для обеспечения безопасности автоматических и полуавтоматических транспортных средств, с колесно-шагающим движителем, например, планетоходов.Известен способ прогнозирования положения транспортного средства трехмодульной конструкции с шарнирным соединением модулей путем обработки информации, поступающей от датчиков крена, дифферента, лазерного дальномера и датчика положения переднего модуля 1).Такой способ прогнозирования положения транспортного средства приводит к неизбежной погрешности для транспортных средств, оборудованных эластичными подвесками.Известен также способ прогнозирования положения транспортного средства с колес- но-шагаюц;им движителем, основанный на обработке информации, поступающей от датчика хода колес, гировертикали и профилометра, вынесенного на величину базы транспортного средства от однои из его колесных осей 2 .Однако: этот способ может привести кбольшой погрешности, если производится прогнозирование положения транспортного средства, оборудованного колесно-шагающим движителем в колесно-шагающем режиме.Целью предлагаемого способа являетсяповышение точности прогнозирования положения транспортного средства в колесношагающем режиме.Поставленная цель достигается тем, чтовеличину шага транспортного средства в колесно-шагающем режиме устанавливают кратной величине выноса профилометра 1 от передней колесной оси движителя по направлению движения.На фиг. 1 показано положение транспортного средства в момент времени, когда оно перешло в режим колесно-шагающего 20движения; на фиг. 2 - положенч транспортного средства после того момента, когда в режиме колесного шагания оно сделало один шаг, равный Я=Ц 2; на фиг, 3 - положение транспортде Н - высота крепления профилометра,которая измеряется в статическомположении транспортного средства 40на нулевом уклоне;Ь, - текущая величина вертикальногоперемещения (хода) переднего колеса правого борта, измеряемая датчиком 3;Ь - текущее расстояние, отсчитываемое 4от правого профилометра до про. филя местности, расположенного понаправлению правой колеи, измеряемое датчиком профилометра 1у - текущий угол наклона транспортного средства в вертикально-продольной плоскости (дифферент), измеряемый. датчиком гнровертнкали 2;1. - колесная база;Ф - перепад высот неровностей рельефа.По уравнениям подобным (эеделены прогноэируемый 1) могут быть оппродольный угол 82313ного средства после того момента, когда в.режиме колесного шагания оно сделалодва шага каждый по 1./2; на фиг. 4 - транспортное средство после того момента вре.мени, когда в режиме колесного шаганияоио сделало один шаг, равный 5=341.; на Бфиг. 5 - положение транспортного средствапосле того момента времени, когда в режимеколесного шагания оно сделало два шагакаждый по 3/4 Ь,Рассмотрим сущность предлагаемого способа и для простоты изложения материала10величину шага выберем, равной. Ц 2, где1 - расстояние, на котором вынесен про.филометр от оси переднего движителя транспортного средства в направлении движения(фиг, 1 - 3), В дальнейшем изложении ма.териала будем предполагать, что профилометр вынесет от оси переднего движителяна величину, равную колесной базе транспортного средства.. Йа фнг, 1 показано транспортное средст, во, на котором для прогнозирования его положения установлены профилометр 1, гировертикаль 2 и датчики 3 вертикального ходаколес, В качестве профилометра может бытьприменен, например, лазерный дальномер,в качестве гировертикали - двухстепенной23гироскоп, измеряющий углы наклона транспортного средства в вертикально-иэдольной (дифферент) н в вертикально-попереч.ной (крен) плоскостях; а в качестве датчиков вертикал,: го хода колес - стандартные потенцио.че;рические датчики. 30На фиг.видно, что прогнозируемыйугол наклона поверхности в вертикальнопродольной плоскости может быть определен из соотношения наклона поверхности над левым бортом ипрогнозируемый поперечный угол наклонаповерхности на расстоянии 1. от переднихколес,Если движение транспортного средствапроисходит в колесном режиме, то наступиттакой момент времени, когда ось переднегоколеса расположится над точкой а, а осьзаднего - иад точкой в. Следовательно,через некоторый промежуток времени транспортное средство окажется на углу наклонаповерхности, который был спрогнозированпо соотношению (1).Если движение транспортного средства "происходит в колесно-шагающем режиме,то для того, чтобы через некоторый промежуток времени ось переднего колеса расположилась над точкой а, а ось заднего - надточкой в, необходимо выбрать длину шагакратной величине выноса профилометра, т.е.5=1/п,где 5длина шага транспортного средства в колесно-шагающем режиме,и = 1,2,3,.,к - целые положительныечисла,Из фиг, 2 и 3 видно, что при п=2, т.е.Б=(2, ось передних колес через два шагарасположится над точкой а, а ось задних -над точкой в. Поэтому при таком способевыбора шага транспортное средство н в колесно-шагающем режиме окажется на углахнаклона поверхности, которые прогнозируются по соотношению (1).Если в колесно-шагающем режиме величина шага выбрана так, чтоЬФЦп,о прогнозировать углы наклона поверхнос.ти, на которое попадет транспортное средство, не представляется возможным. В качестве примера на фиг. 4 и 5 показано движение транспортного средства в колесно-шагающем режиме при 3=3(4 1 Откуда видно, что углы наклона, которые прогнозируются соотношением (1), не соответствуюттем углам, на которые будут попадать транспортное средство в этом режиме движения.Действительно, после того, как транспортное средство переместилось на один шаг,его колеса передних и задних осей еще иедостигли соответственно точек а и в (фиг, 4),а после того, как транспортное средство переместилось на два шага, его колеса оказались за точками а и в. Однако, перед темкак транспортное средство перешло в ко.леско-шагающнй режим движения (фиг. 1)с помощью установленных на нем датчиков(профилометр, гировертнкаль, датчики вер.тикального хода колес) прогнозировалосьугловое положение в предположении, чточерез некоторый момент времени колеса егопередних и задних осей окажутся соответственно в точках а и в.Таким образом, чтобы повысить точностьпрогнозирования углов наклона поверхностипри движении транспортного средства в ко.лесно-шагающем режиме, надо величину шага выбирать кратной величине выноса профилометра от передней колесной оси движителя по направлению движения.Прн этом, чем меньше величина шага Ь (шаг уменьшается с увеличением числа. п), тем в большем числе точек на пути длиной в Ь будет производиться прогнозирование углов наклона поверхности, а следовательно и транспортного средства, Так, при шаге; равном Ь(2, прогнозироваться положение транспортного средства будет в двух точках на пути длиной в Ь, Одна из этих точек расположена на расстоянии Ь/2 от положения переднего колеса перед тем как оно перешло в режим колесного шагания (фиг, 2), а вторая - на расстоянии Ь от этого же положения,колес (фиг, 3), В общем случае, если величина шага равна Цп, то прогнозировать"я положение транспортного средства будет в п точках на пути, равном Ь.Способ обеспечивает безопасность работы автоматических и пол; автоматических транспортных средств, например, йланетохо.дов в инопланетных условиях,Формула изобретенияСпособ прогнозирования положениятранспортного средства с колесно-шагающим движителем методом обработки информации, поступающеи от датчика хода колес,гировертикали и профилометра, вынесенного.на величину базы транспортного средстваот одной из его колесных осей, отличающий 1 О ся тем; что, с целью повышения точнбстипрогнозирования в колесно-шагающем режиме, величину дага транспортного средс.ва устанавливают кратной величине выЬса профилометра от передней колесной 9 сидвижителя по направлению. движения,Источники информации,принятые во внимание при экспертие1. Управление в пространстве. Т. 2. М.,Наука, 1975, с. 220 - 230,2, Авторское свидетельство СССР по за 20 явке258272 Ц 27-11, кл. В 60 9 23/00,1977 (прототип).. Решетник едактоф В. Лазаренкоаказ 197/21ВНИИПпо113035, МФилиал ППП Составитель В. СтТехред А. БойкасТираж 732Государственного комелам изобретений и осква, Ж - 35, РаушскаПатент, г. Ужгород,Корректор Подписно тета СССР крытийнаб., д. 4/5 л, Проектная