Навигационная система

СООЭ СОВЕ ТСНИХСООИА ЛИС ТИЧЕСНУБЛИН А ОЯ 3(5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательпроектный институт георгийметодов разведки океана(72) П,П.Рязанцев, СЛ. КоА.В.Комаров, В,И.Крамер,Л.А.Злотников и В.И.Скор ский иических тяпкинВ.П.Иакин ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРИТИЯМПРИ ПНТ СССР(56) Патент Японии Нф 56-13271,кл. С О 3 5/1 О, 98.(57) Изобретение относится к радионавигации и иоает быть использованодля определения местоположения обьектов с поиощьй коиплекса спутниковыхсистем навигации и радионавигационныхсйстем (РНС) дальнего действия сопорными наземными переданными станциями, Целью изобретения являетсяповьвение точности определения местополопения обьектов, Навигационнаясистема содержит приемонндикатор 1дальнего действия, таймер 2, одночастотный приемник 3 спутниковой навигации (СН), преобразователь 4 координат РНС, преобразователь 5 координат СН, формирователь 6 поправок РНС, блок 7 коррекций, интерпопятор 3, формирователь 9 поправок СН, сумматор О; На первый вход формирователя 9 поправок СН поступают сигналы с вьмода формирователя 6 поправок ГНС, на второй вход формирователя 9 поступают снг" нали с выхода преобразователя 5 координат СН. Формирователь 9 поправок СН щдрабативает сигналы, которые с его вьхода поступают на первый вход сумматора 1 О. На второй вход сумматора О поступают сигналы с выхода приеинпка 3 СН. Сигналы с выхода суммато- Ж ра О поступают на вход преобразователя 5 координат СН, где оо преобразуются в более точные. Дани конкрет- С ные выполнения формирователя 9 поправок спутниковой навигации н входящего в него измерителя дальности. 2 з.п. ф"лы, 3 ил.Изобретение относится к радионавигации, а именйо к определению местополопения объектов с помощью комплек" са спутниковых систем навигации (ССН) и радионавигационных систем (РНС) дальнего действия с опорными назем- ньяи передающими станциями.Цель изобретения - повышение точности определения местополоаения О объектов.На фйг. 1 представлена структурная электрическая схема навигационной системы; на Фиг. 2 - формирователь, поправок сЪутниковой навигации (СН)1 на Фиг. 3 - измеритель дальности.Навигационная система (Фиг. 1) содерлщт приемоиндикатор 1 РНС дальнего действия, таймер 2, одночастотныйприемник 3 СН, преобразователь 4 координат РНС, преобразователь 5 координат СН, формирователь 6 поправокРНС, блок 7 коррекций, интерполятор8, формирователь 9 поправок СН, сумматор 1 О.25Формирователь 9 поправок СН(фнг, 2) содерзит первый регистр 11памяти, второй регистр 12 памяти,третий регистр 13 памяти; четвертыйрегистр 14 памяти, измеритель 15 30дальности, делитель 16, нычитатель 17,умнозмтель 18, сумматор 19,Измеритель 15 дальности (фиг. 3)содерзит первый и второй блоки 20и 21 вычисления тригонометрическихфункций, первый вычитатель 22, первый и второй умноаители 23 и 24,третий блок 25 вычисления тригонометрических Функций, первый сумма"тор 26, третий умнопитель 27, блок 4028 вычисления обратной тригонометрической Функции, четвертый блок 29 вычисления тригонометрических Функций,четвертый умноаитель 30, второй вы"читатель 31, второй сумматор 32, 45третий и четвертый сумматоры 33 и 34,первый и второй делители 35 и 36,пятый сумматор 37, третий вычнтатель38, первый и второй блоки 39 н 40возведения в квадрат, пятый и шестойумноюпели 4 1 и 42, шестой сумматор43, седьмой умнокитель 44, сельмойсумматор 45восьмой умнозитель 46.Навигационная система работаетсяедупщим образом.ПриемоинДнкатор 1 РНС дальнего55действия принимает сигналы РНС н измеряет их радионавигационные параметры (временные или Фазоные алерки),которые образуют лве (или более) криволинейные координаты объекта ь рс,Лрнсо вОлночастотный приемник Л, 3 СН принимает сигналы ССН и также измеряет радионавигационные параметры (временные либо фаэовые задержки сигналов навигационных ИСЗ), которые образуют криволинейные пространственные координаты объекта Тс 1 Тс 29 Сигналы временис таймера 2 йоступают на первый вход блока 7 коррекциЯ и первый вход преобразователя 5 координат СН. Сигналы ьРис 1 ю ь РясаЛ Л и т.д. с выхода приемоиндикатора 1 поступают на первый вход преобразователя 4 координат РНС, в котором криволиненные координаты ь нсь рисаЛ 6 и т.д. преобразуются в геодезические координаты (широту В ряс и долготу 1,ря ), Сигналы Тс, Тс ьг т.д. с выхода приемника 3 СН поступают нв второй вход преобразователя 5 координат СН, н котором криволинейные пространственные координаты Тс, Т г и т.д.преобразуются в геодезические координаты (широту В и долготу 1. ) а такс фае в соответствующие им криволиней-ные координаты РИС со с,ги т.д.еф сг, ф фьы ф формирователь 6 поправок РНС формируетпоправки РИС иэ поступающих на еговходы сигналов с рясф с ряс и "еде4с выхода преобразователя 5 координатСН:л лф ьс 1 - эрнс ,Л л лЬ "г сг ф ряс а и т.л.Сигналы Ь Ьг и т.д. с выходаЛформирователя 6 поступают на первый вход интерполятора 8. В соотнетствии с сигналами времени С, поступающими с выхода таймера 2 на первый вход блока 7 коррекций, н сигналами Врос, 1 , поступающими с ныхола преобразователя 4 координат РИС на второй вход блока 7 коррекций, блок 7 коррекций, представляющий собой запоминающее устройство теоретических (расчетных) поправок РНС, вырабатывает сигналы Ь ь теор, в А с тео г и тл которые поступают на нторой вход интерполятора 8. Интер, олятор вырабатывает соответствующие времени г.сигналы ГФ, Ь теорф 63ф 1Ь ь+ / и ел.оторых значения коэдкЬициейтов О( 3 Кг, /Зг и т,л. определяются иэ системы урав- нений(Э) 45 5Л,Д " тЕОв нС(н + /Ье 1Д теорафа /а Д "йфполучаемых при накоплении данных Аь 1,тес . 3 Д ьДтеора И, т.д. эа 5Л лннтевнен времене е т. СнгнввыЬ(сЬтеере +ВЗ в Гане етеор 10 гфт 1ит.д. с выхода интерполятора 8поступают на второй вход преобразбвателя 4 координат РИС, где они сумЛ Лмируются с сигналами ь Ряс ь Ряс еи т.д. Тем самик сигналы с РИ, +л+М д ь (С) +/Ьд и т.д., исправленные поправками и проннтерполированные эа интервал времени меадуобсервацияе по ССН, преобразуютсяв преобразователе 4 координат РНСв более точные исправленные геодезические координаты Ввцс б 1 яс оВ интервале времени между обсервациями по ССИ сигналы ВРнс,о" ряс.ос выхЬда преобразователя 4 координатРИС пбступают на третий вход преобразователя 5 координат СН (реаимсчисления координат). Пи отсутствиисигналов ССН сигналы Д ь теор н Д ь теора/н т.д. поступают с выхода блока 7коррекциЯ непос 11 едственно на третиЯвход преобразователя 4 координат РНС,т.е. вводятся только теоретическиепоправки (реаим автономноЯ работыканала РНС навигационной системы).Поправки ДФРНС дальнего деЯствияиэ-за влияния ионосферы в общемслучае могут быть аппроксимированылинейным выражениемДь О(а, + Ь Д 1),Сгде О - - дальность точки приемасигнала до передатчикаРНС,а, Ь - коэффициенты, определяющие соответственно постоянную и переменнуюсоставляющие суточныхпоправок РНС;Д 1 -- суточное изменение иониэацни ионосферы, обусловленное солнечньв излучением. Поправки ДТ СН, обусловленныеионосферой, такае могут быть описанылинейной зависимостью от величиныизменения ионосферной ионизации 55(2)где а , Ь - коэффициенты, определявещие соответственно постоянную и переменную составляющие суточных поправок ССБ. Исключая иэ системы уравнений (1),(2) величину Ь 1, получают вырааениедля поправок Д Т ССН: которое позволяет технически реализовать дюрмирователь 9 поправок СН и повысить точность определения местополоаения при использовании ССН и навигационной системы в целом.Иа первый вход формирователя 9 поправок СИ поступают сигналыаС Ь 1Л и т,д, с выхода формирователя 6 поправок РИС, на второЯ вход - сигналы В 1. с выхода преобразователя 5 координат СН. Формирователь 9 поправок СН вырабатывает сигналы ДТ в соответствии с выражением (Э), которые с его выхода поступают на первый вход сумматора 10. На второй вход сунеатора 10 поступают сигналы Тс с выхода приемника Э СН. Сигналы Т +Т с выхода сумматора 10 поступают на четвертый вход преобразователя 5 координат СН, где они преобразуются в более точные, чем В, и 1, исправленные коордннатц В н 1.Формирователь 9 поправок СН работает следукщим образом,Иа первый вход делителя 16, являющийся первым входом формирователя 9поступают сигналы ДЛ Я и т,д. Иа первую пару входов измерителя 15 дальности, являющуюся вторым входом формирователя 9, поступают сигналы В ьВторая пара входов измерителя 15 дальности подключена к паре выходов первого регистра 11 памяти, по которой поступают сигналы Вт, 1., соотт ветствущре геодезическим координатам передатчиков РНС, заложенным в регистр 11 памяти. Измеритель 15 дальности по двум парам сигналов В1. и В, Ет вычисляет дальность О, и сигнал 0 с выхода измерителя 15 далЬ- ности поступает на второй вход делителя 16. Сигнал Ьб/О с выхода делителя 16 подается на первый вход вычитателя 17, на второй вход которого подается сигнал а с выхода второго регистра 12 памяти, в котором зало- кено значение а , Сигнал Д /О - алес выхода вычитателя 17 поступает на+СОЮВс ф совВтсов(Ьс Ьт) 3Д 6-0,250 (Гй + ИЧ);И) Эвдг)/(1 + сов 6)К(6+ Зздпй/(1 - соя 6): 25 1(вдпВс + вдп В )д;7 - (вдпВс вдпВг30 а и Од - большая полуось и сзцдтие земного эллипсоилд.Нв вход первого блока 20 вычислЕ" иия тригонометрических функций пола 35 ется сигнал Вс, на вхоп второго блока 21 вычисления тригонометрических Функций - сигнал В, локдд 20 и 2 вычисляют соответственно значения40 вдпйс, совВС и едпВ, сод В . Сигналы с выходов блоков 20 н 21 поступают на входы первого н второго умножддтелей 23 н 24, которые оьдрдбдтывдРт сигналы ддпВ фвдпВт и созВО созВгс т45 Первый вычитатель 22, на вхолы котоРого постУпаОт сигналы Ьс и Ьтк АОР- йирует разность 1, - Ь, д третий блок 25 вычисления тригонометрических Функций вычисляет значение соз( - Ь, ). Третий уиножнтель 22 нырдбдтьдвдет сигнал созВ созВ соя(Ь, - 1, ) ,д первый суимдтор 26 формирует суммугВ 1 ПВ ВЕПВ + СОВВ, СОЧВ СОЯ, - 1.). Блок 28 вычисления обратной трддгонометрической функцни ньгисгдяет энэче ние 6 . Четвертый блок 29 вычнсл ениятригонометрических Фукцнй оычддсляет значения вдп(7, соз(д. Снг ал сдп(д первлтй якоЛ уигдождтеля 8, нд второйвхоп которого поддетсн снгдл Ь /Ьс яьгхолд третг его регнстрд3 ггамятн,в котором эалгжено энацендге Ьт/Ьд./ 5Сигнал (1/ЬД (Ль/Р - д ) с вымолауиножителя 8 поступает нд первыйвход сутдмдторд 19, нд второй охолкоторого постугддет сигнал дс вьдходачетвертого регистра 14 памяти, в котором заложено эндченне а. С выходасумматора 19, являющегося вьдхолоиФормирователя 9 поправок СИ, сигналЬТ = д + (Ь/Ь ) к(дядь,/1 - а 1) поступает нд перяий нхол сумматора 10.Измеритель 15 лдльности по лвуипарам снгндлон Вс 1 с д Вт 1 т вычисляет дальность Р точки приема сигнала РНС до перелатчнкд РИС, Изиеритель 15 дальности выполнен в нддле,реализующем алгоритмИ е а(6+66),ума Рте /1 на 1 Рн Р 1 т гтч, м 1 жителе 30 и полаег д в Оры . лвторого ньгднтдтеяя 3 и втг ргум -мдторд 32, ддд перв вхслы кст 1 д 1 лкпоступает сигнал Сз с дн,а гдд блока э 8вьггисленддя обратной трнгонометрн г ек йФугдкдии. Третий н четвертый суммат 1 дн33 и 34 Формируют сигналы 1 + соя Си 1 - сов(р, д первый н второй лелители 35 и 36 - сигндльд Г и Гд, Пятыйсумматор 37 и третий влггддтдтель 38Формируют сигналы здпВ + з 1 пВ ивдпВс - здпВ, которые после вознелення в квадрат блокдмн 39 и 40 полдктся на вхоЛы соответственно пятого ншестого умножителей 4 1 н 42. Нд другие вхольд умножителей 4 1 н 42 поступают сигналы И и Гд, С выхолоо умножителей 41 н 42 сигналы Гд н ГЧ поступают на шестойсумматор 43, д с выхода сумматора 43 сигнал ГП 3 + гдЧ поступает нд сельмой умножитель 44, глеон уиножается на коэЬЪициегдт -0,250.Ид первый и второй охолы седьмогосумматора 45 поступают сигналы нМ 1,которые склддьдвдются и подаются навхол восьмого уиножителя 46. В умножителе 46 сигнал+6 6 умножаетсяна коэМецнеддт д 5, и на выхоле уиножителя Формируется сигнал 0 = д (б ++66), соответствующий иэиереннойдальности Р,В регистрах 11, 12, 13 н 14 памятихранятся соответственно вволнмые лляконкретно используемой РНС дддльнегодействия значения координат В Ьперелающих станций и коэффнцисгтдд дЬ/Ьг и д, а в сельмой сумматор 45и восьмой уиножитель 46 ввелегч соответственно постоянные эемнгн о эигнгс онлд -О, 25 О/ и дТаким образом, о гддвигдцнонс и системе учитываются йе только иг ранкРИС, опрелеленные по ССН, но гакк д ипоправки ССН, опрелеляемые Ое и дмгренняи приемоин,гдикдтора РНС, Э го обеспечивает повьдшенгде точности онрглечгадя иеста при гдспольэнанн ССИ и на -онгдцнопой системы и ддеггом,Формула иэобдтет1. Иавнгдциондя система, сю рждщая нрнемоннЛикатор рапидавнгне- ой системы РИС) лдлд него лс" . гвнч, таймер, олночастотый ггдчсинн снчтддддконой нанид ацин, пд и ра 1 -ат.ординат РНС, преобрээоватлдсистемы,2Система по и, 1, о т цч ды и а я с я тем, что форп(рс вательпоправок спутцскоо 1 ца Г,тс содер)Гт сеттре регистра , эМЕРИтЕЛЬ ДДЛЬЦОСТ, ЛЕ.(ПТ(П, ВсИтатель, ум 30)(стель 1 гу; ат( р, пр 1"ЧЕМ ПЕрВЫй ВХОЛ Л(ЛИТСПВ сВЕТСяПЕРВЫМ ВХОПОМ АорМцрОВатГ(;( правок спутниковой цдвигдпц, срвалпара входов нзмертеця,;асчь Отиявляется Вто 1)ым вхОлом ( (огП 1 р од толя поправок с пути ксвой игд 3 и,вторая пара входов и (м р ( П).(,НОСТИ ПОЛКЛК)сЕЦД К 1 ДР(;с( (;(сПЕР 5 50 кат спутниковой идвигдси формирователь поправок РИС, блок коррекС)ш и иктерполятор, причем выход приемо- индикатора РИС соедицеи с первыми входами формирователя поправок РИС5 ипреобразователя координат РИС, выход таймера - с первыми входами блока коррекций и преобразователя коордикат спутниковой цдвгдсии1 ьход одночастотного приемника спутниковой навигации - с вторьм нхОЛом преобразователя коордицат спутиковой кавигации, выход формировтеля поправок РНС - с первым входом ицтерполяторд, выход иитерполятора " с вторым входом преобраэонателя кокардцдт РИС, выход блока коррекций - с вторымвходом ицтерполятора и третьим входом преобразователя координат РИС,20 выход преобрсчзодтеля коордицдт РИС с нтоРьп вхоДОМ блока КоРРексвш и третьим входом преобразователя коордицат спутвкоой цдигдци д выход преобразователя коорлицат спутиковой цднигдции - с вторым входом (1 орл 5 ронатРпя попрд 13 ок 1)ИС0 т л ич аогд яся тем, что, с целп поньппеция точности опрелелепся местопопо)сепия в цее введены Аормирователь поправок сцутцковой цдигдции и сумматор, причем первый вход форсироэлтел 51 Гопрдвок спутциконой цдвигации иодклг)сец к вхолу Аорьв- ровдтЕЛЛ ПопрсЧВОК РИС) 13 ТОС)Ой ХОЛ к Гэыхолу ГП)еобразодт( (15 кс)орндт спутниковой цдвигации, а 1)ю:олк первому входу сумгдторстороп ВХОД КОТОРОГО ПОДКосЕЦ К ЫСОДУприемника спутиковой цаигдгииа выход - к четвертому хоуу преобрд)0 ЗОВДтЕЛЯ КООРДГ 1 ДТ СГУТПКОс(сй Ца НИ- гации, выход соторо с) объед(цс выходом преобра атосд ( епч коорлцдт РИС и является всходом цдв ацо(цой в(ос о рег .трд пд)ят, в Коп 1(змеритепя дапьцост ПОГкц)сец к второмувходу де.птеяГв Гхс)Л делителяК ПЕРВОМУ НХОЛу ВЬВПтатг 51, С(тс)РОЙвход ычитдтеля - к вьхоу вт )рогорегистра памяти, вьхол в ОтатеГяк первому входу уко)(ттеля второйнхол уможителя - к выходу третьсГОрегистра памяти, выход у.(а)китеп як первому входу суимсторд, второйнход сумматора - к выходу четвертогорегистра памяти, д вьсхол сумматораявляется выходом (Ьормировдтеля поправок спутиковой цавигдции,Э. Ссстема по Г. 2, о т л и ч ад г д я с я тем, что измеритеь дальости содер)(ит четьре бпс кд вьссслеця тригоцометрических фуцкццй, блосввпслс ця Обрдтцой т 1)игоцомгтрической Ауцкции, вс)семь утцожэстепей семьсумматоров, три кычитдтелв, лвд делителя и Лвд блока возведения в квдЛРат, ПРГПЕМ ПЕРВДЯ ИаРД ВХОЛОэ ИЗ;Е- рителя Лдльцости 5313.1 яет(ся соответстВЕНПО ВХОДОМ ПЕРВОГО бЛОКд 1 С(СЛЕни я три гопометричес ких фукцй и и ерВСм ВХОЛОМ ПЕР 30 О ГцссИТДТЕ(351ВТОРДЦ пдрд входов измерителя лд)ьости являет 051 соотнетствеццо холо; второгоблока вьвпслеция тригос петри ескихЛуцкСп и втори входом первогоычитд-тЕЛЯ, ВЫХОЛ ПСРОГО )Ы(ЦтлтЕПЯ ГОЕЛИ- цец с ходом трс)т,его блока ьп 1 г 1(- ци 1 тргоцо етрических Ауцкц, Перэый выход верного блока вычпспеГя тргоцометцческих А;цкнй - с пер(гп входами первого уь 10)втевто о сумматора с третьего вьгцтдт(л, второй Гэыход первого бпкд вс и;с(. пся трГОПОЕтрИ(ЕСКХ Ау (Нй - С Ерв и( вхдом второго у:о ч )Гпервый н )хо вт 01)ОГО б:1 Ок;11 г.". ( ( я тригоцОМЕТ 1)1 ССС 1(11 Х (1)у (ц 1 1Г )Т(с(С"(1 в)(Ода 1(31)ОГО )с 1 сс.к:т( ( ( согс) с)т 11тс 1) 1 и тр ст 1 1 о (,с 1 т,с т (3.я ) В,3 щ ХОЛЬ 1)ТО)С)1 О У,О)ЭТЕ(5ТРГ Т Ь(1 О бПОК; 3 П 1(5 Сц 5 Тр О(О тр(С КИХ у , П) 31( Г Ос.3110 и 1 с. 1(.р :,в(орсч вхс 1 и трсть( го ум 1) - . и,г 1 в; (й 11 1 ТОРО 1)ХОД 1 СОС Г) ) 3 ся)( (, 0 О Т( С. с" С Т В Е ЦО (.( Х (" ТП( (Р г ОтРЕт ЕГО УО";,Т(П(Гс(Х.; ;( РВС(ГС СУ)Г;Т(СРД СОЕ/ЦЦЕЦ С 13 ХО(с 1 6;О)Э Н 111 С;Е 151 06 Р 1(ЦОГ ТР;Г(.(;(ТРГ(ГСГ- ко укц(1 1311 хо;с б,лов с( "(с ссГп Обр 1 ( (О" ТР 1 ОО;(С Т 11 ссЕС(с3 ;в) с холо четэертого бИяя т;)ГО(Гсетр(ОГЬ;, с.( с,; 1 Гр в.)П :(Одд)вс то)ог(с 1; ( .; (, вто1669276 Составитель И, Мартьяновелактор Т. Ррчнковя Техрел К,Коргентал Н. Ревская акаэ 1368 Тирам Подлнс ноеНИИПИ 1 ОСУДарстяс пап о комитета по изобретениям и открытиям 113035) Иосквз, Ж, Гаушская наб., д. 4/5 ГАНГ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Укгород, ул, Гаг рого и седьмого сумматоров, первыйвнход четвертого блока вычислениятригонометрических Ьункций - с входомчетвертого умирителявторой выходчетвертого блока вычисления тригоно-,метрических функций - с входами третьего и четвертого суииаторов, выходчетвертого уиноаителя - с вторимивходама второго нычнтателя и второго 1 Осуииаторапервый и второй входы первого делителя соединены соответственно с вю 1 одами второго вичнтателя итретьего суииатора, первый и второйвходы второго делителя - соответст-.венно с выходами. второго и четвертого сумиаторан, входы первого и второго блоков воэведення в квадратсоответственно с еыхолаин пятого сумиатора н третьего вычитателя, первый и второй входы пятого умнозителя - соответственно с вккодами первого делителя и первого блока воэведения в квадрат, первый и второй входы аестого уиноаителя - соответственно с выходаии второго делителя и второго Ьлока возведения е квадрат, вы"ходы пятого и еестого умножителейподключены к первому и второму входам иестого сумматора, выход аастого суммматора соединен с входои седьмого умноаителя, выход седьмого умноюателя - с вторым входом седьмогосумматора, выход седьмого сумматорас входом восьмого уиноаателя, а вьгход восьмого уиновителя является выходом иэмерителя дальности.