Многофункциональная навигационная система для подвижных наземных объектов

Многофункциональная навигационная система для подвижных наземных объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области навигационного приборостроения, а именно к навигационным системам, используемых для определения основных навигационных параметров позиционирования наземных объектов. Технический результат - расширение эксплуатационных и функциональных возможностей как самой навигационной системы, так и объекта ее применения.

Изобретение может быть использовано при создании и изготовлении современных систем для ориентации, навигации, наведения и прицеливания вооружения объектов военного назначения (далее по тексту - ОВН) и устройств наземной техники.

Известна наземная гироскопическая навигационная система для подвижных объектов по патенту РФ №2308681 (МПК G01C 19/38), выполненная на базе трехстепенного астатического (уравновешенного) гироскопа, центр тяжести которого совпадает с точкой пересечения осей его карданова подвеса. Указанная система позволяет обеспечить повышение точности гироскопической навигационной информации о положении подвижного ОВН как на стоянке, так и в процессе движения, что в основном достигается за счет введения коррекции от внешних источников навигационной информации, таких как спутниковая навигационная система и использования цифровой электронной карты местности.

Изобретение по патенту РФ №2308681 (МПК G01C 19/38) в свою очередь реализовано в наземной гироскопической навигационной системе «Трона-1» МКРН.462414.003, выполненной по схеме электрической соединений МКРН.462414.003 Э4 и описанной в МКРН.462414.003 РЭ, ТУ. Данная гироскопическая навигационная система (далее по тексту - НС) принята за прототип.

Гироскопическая НС в основном состоит из следующих узлов:

- гирокурсоизмерителя (ГКИ), выполненного на базе трехстепенного астатического гироскопа, ось собственного вращения которого удерживается в плоскости горизонта системой горизонтальной коррекции, состоящей из датчика жидкостного маятникового как чувствительного элемента горизонтальной плоскости и моментного двигателя как исполнительного элемента. На оси наружной рамы гироскопа установлен в качестве датчика угла редуктосин, выход редуктосина подключен к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦПВТ), выход которого подключен к входу микроконтроллера (МК), обеспечивающего функции преобразователя информации и управления. В корпусе гирокурсоизмерителя (ГКИ) установлен электронный инвертор - преобразователь (П), обеспечивающий преобразование постоянного напряжения +27 В бортсети ОВН в трехфазное переменное напряжение 36 В 400 Гц, необходимое для питания гиромотора астатического гироскопа и схемы горизонтальной коррекции гирокурсоизмерителя (ГКИ);

- антенны (А-СНС) спутниковой навигационной системы (далее по тексту - СНС), обеспечивающей получение навигационной информации по спутниковому каналу связи (ГЛОНАС, GPS) и передачу ее через приемник (П-СНС) в картографический процессор (КП) электронного картографа (ЭК);

- датчика пути - одометра (ДП) и формирователя импульсов (ФИ), обеспечивающих получение информации о пройденном ОВН пути. Выход формирователя импульсов (ФИ) подключен к соответствующему входу микроконтроллера (МК) гирокурсоизмерителя (ГКИ);

- электронного картографа (ЭК), являющегося внешним устройствам управления и обработки информации, получаемой с выхода микроконтроллера (МК) гирокурсоизмерителя (ГКИ). Электронный картограф (ЭК) в свою очередь состоит из картографического процессора (КП), электронного индикатора - дисплея (Д), панели управления (ПУ), устройства загрузки (УЗ), приемника (П-СНС) и блока питания (БП ЭК) вышеуказанных внутренних элементов электронного картографа. К соответствующим входам картографического процессора (КП) подключены выходы электронного индикатора - дисплея (Д), панели управления (ПУ), устройства загрузки (УЗ) и приемника (П-СНС) СНС.

Гироскопическая навигационная система работает следующим образом.

После включения гироскопической НС с панели управления (ПУ) электронного картографа (ЭК) оператором производится ввод исходных данных (X_исх, Y_исх, α_исх, X_п.н., Y_п.н.) и через устройство загрузки (УЗ) производится загрузка в картографический процессор (КП) электронной карты необходимой местности.

Гироскопическая НС может работать в трех режимах: автономном, спутниковом и интегрированном.

Для работы в автономном режиме гироскопическая НС использует первое основное свойство трехстепенного астатического гироскопа, когда главная ось гироскопа стремится удержать неизменным свое направление в инерциальном пространстве. Это в свою очередь означает, что если главная ось гироскопа направлена на какую-либо цель (координату), то при любых перемещениях основания, на котором установлен гироскоп, она будет неизменно указывать на эту цель, изменяя свою ориентацию в системе координат, связанной с Землей.

В автономном режиме сигнал с редуктосина, соответствующий величине изменения дирекционного угла ОВН, поступает на вход (АЦПВТ), который в свою очередь передает значение угла в параллельном коде на соответствующий вход микроЭВМ (МК). Сигналы датчика пути (ДП), несущие информацию о пройденном ОВН пути, преобразуются в формирователе (ФИ) в трехфазную последовательность импульсов прямоугольной формы, фаза которых определяет направление движения ОВН, а частота следования - скорость движения ОВН. Импульсы прямоугольной формы поступают на соответствующий вход микроЭВМ (МК) для последующего учета в качестве элементарных отрезков ΔS_i при разложении на две составляющие в прямоугольной системе координат в соответствии с формулами (1) и (2):

,

где ΔS_i - отрезок пути, пройденный ОВН;

X_i, Y_i - текущие координаты ОВН;

α_i - текущее значение дирекционного угла ОВН.

Сигналы с (АЦПВТ) и формирователя (ФИ) воспринимаются микро-ЭВМ (МК) как входная информация и обрабатывается по необходимым для этих сигналов алгоритмам, при этом по сигналу от (АЦПВТ) определяются приращения дирекционного угла Δα_i, после чего рассчитывается текущее значение дирекционного угла ОВН α_i как сумма исходного дирекционного угла α_исх и приращений дирекционного угла Δα_i, полученных за время движения ОВН от исходной точки до текущей, по формуле (3).

Элементарные отрезки пути ΔS раскладываются на составляющие в соответствии с формулами (1) и (2), суммируются со значениями исходных координат в соответствии с формулами (4) и (5) и со значениями исходных разностей координат пункта назначения и ОВН в исходном пункте.

В соответствии с изменившимися значениями разностей координат пункта назначения и объекта в микроЭВМ (МК) по соответствующим алгоритмам вычисляется дирекционный угол на пункт назначения от нового местоположения ОВН. Таким образом, на выходе микроЭВМ (МК) имеется информация о текущих координатах и дирекционном угле ОВН, координатах цели, дирекционном угле на пункт назначения и дальности до него, которая поступает на вход картографа (ЭК).

В режиме спутниковой навигации определение координат ОВН обеспечивает приемник СНС (П-СНС), конструктивно размещенный в картографе. Антенна приемника (А-СНС) принимает сигналы от навигационных космических аппаратов (далее по тексту - НКА) и передает в приемник (П-СНС) для расчета координат. Координаты ОВН рассчитываются по псевдодальностям до НКА. Псевдодальности рассчитываются по временным задержкам Ti «i-й НКА-потребитель» и известной скорости распространения радиоволн с:

T_i измеряются в результате сопоставления принятых псевдослучайных кодов и генерируемых в приемнике копий этих кодов с учетом априори известных моментов излучений сигналов НКА.

Найденные в ходе навигационных определений прямоугольные геоцентрические координаты X, Y, Z преобразуются в координаты Гаусса-Крюгера и передаются в картографический процессор для отображения местоположения ОВН на экране картографа на фоне электронной карты.

В интегрированном режиме на соответствующие входы микроЭВМ (МК) поступают сигналы с выходов (АЦПВТ) и формирователя (ФИ). Полученная после обработки в микроЭВМ (МК) навигационная информация передается в картографический процессор (КП) электронного картографа (ЭК), где в совокупности с информацией с приемника (П-СНС) о координатах ОВН при их совместной (интегрированной) обработке позволяет:

- обеспечить повышение точности выдачи угловой информации;

- реализовать практически непрерывный процесс коррекции текущих координат ОВН за счет применения двух разнородных источников информации;

- производить оценку и калибровку дрейфа ГКИ;

- производить оценку погрешностей датчика пути, тем самым повышая точность определения текущих координат ОВН.

Недостатками вышеуказанной конструкции навигационной системы-прототипа являются;

- достаточно большое время начального запуска (готовности к работе) не менее 13 мин;

- использование дополнительного внутреннего источника трехфазного переменного напряжения 36 В 400 Гц, необходимого для обеспечения вращения гиромотора, применяемого астатического гироскопа и питания горизонтальной схемы коррекции ГКИ;

- наличие подвижных и сложных механических деталей в ГКИ, что приводит к усложнению конструкции в целом;

- сравнительно небольшой срок службы навигационной системы из-за износа быстровращающихся подвижных элементов ГКИ;

- высокое энергопотребление (300 Вт в нормальных климатических условиях);

- большие габариты ГКИ (222×231×275), устанавливаемого в ОВН, что в некоторых случаях при принятии решения об использовании данной навигационной системы является решающим фактором;

- низкая устойчивость к воздействию ударов одиночного действия, имеющих место в боевых условиях эксплуатации при обстреле ОВН без разрушения его тыльной части брони;

- наличие жидкостного маятникового датчика в контуре горизонтальной коррекции, который в реальных условиях эксплуатации при наличии широкополосной вибрации, имеющей место в реальных условиях эксплуатации ОВН, может «закипать» (жидкость внутри датчика начинает пузыриться), что приводит к потере информации по определению гирогоризонта ГКИ (неправильной работе собственной схемы коррекции);

- наличие значительной статической ошибки от моментов сил сухого трения в осях подвеса и токоподводах электромеханической схемы горизонтальной коррекции. Это приводит к медленной прецессии осей вращения трехстепенного астатического гироскопа и требует проведения регулярной его калибровки в течение всего срока эксплуатации навигационной системы;

- отсутствие возможности определения углов наклона (крен, тангаж) местности (в данной НС - прототипе, как допущение, эти углы считаются всегда равными нулю), в связи с чем при движении ОВН по земной поверхности с большим перепадом высот уменьшается точность определения его координат местоположения. Данное допущение увеличивает ошибку при вычислении координат на среднепересеченной местности на 0,2-0,3% от пройденного пути при работе НС в автономном режиме;

- необходимость использования оператором НС дополнительных средств для определения исходного дирекционного угла α_исх ОВН (буссолей, магнитометров, систем спутниковой навигации и др.);

- невозможность полной реализации алгоритма стрельбы с закрытых позиций из установленного на ОВН вооружения;

- отсутствие возможности обеспечения настройки, контроля и диагностики внешних систем, установленных на ОВН.

Техническими задачами заявляемого изобретения являются:

- уменьшение времени готовности к работе (времени начального запуска) до 2 с;

- исключение дополнительного внутреннего источника трехфазного переменного напряжения 36 В 400 Гц;

- упрощение и, как следствие, повышение надежности конструкции системы;

- увеличение срока службы многофункциональной навигационной системы (далее по тексту - МНС);

- уменьшение энергопотребления системы до 50 Вт в нормальных климатических условиях;

- уменьшение габаритных размеров датчика наклона и курса (далее по тексту - ДНК);

- повышение инвариантности к внешним ускорениям, устойчивости к воздействию ударов одиночного действия;

- исключение электромеханической схемы горизонтальной коррекции с жидкостным маятниковым датчиком;

- обеспечение определения (учета в алгоритме) углов наклона местности (крен, тангаж) при движении ОВН по земной поверхности с большим перепадом высот, что позволит поднять точность определения координат местоположения ОВН в автономном режиме работы;

- обеспечение автономного определения углов ориентации ОВН (дирекционного угла α_исх, крена, тангажа) в режиме начального ориентирования без использования информации от других навигационных систем (магнитометров, систем спутниковой навигации и др.);

- возможность реализации полноценного режима стрельбы с закрытых позиций по ненаблюдаемой цели;

- обеспечение настройки, контроля и диагностики внешних систем (СУО, СВ, ИУСШ), установленных на ОВН;

- обеспечение навигационного режима работы с места механика водителя (MB) ОВН с возможностью указания ему командиром ОВН требуемого направления движения ОВН.

Для достижения указанного технического результата в известную систему навигации (СН), содержащую датчик пути (ДП) с формирователем импульсов (ФИ), электронный картограф (ЭК) с картографическим процессором (КП), электрически связанный с внешними устройствами (ВУ) ОВН информационными каналами связи, дисплеем (Д), панелью управления (ПУ), устройством загрузки (УЗ), приемником спутниковой системы (П-СНС), выходы которых электрически связаны соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами картографического процессора (КП), блок питания электронного картографа (БП ЭК), вход которого электрически соединен с бортсетью +27 В ОВН, а выходы соединены с соответствующими входами картографического процессора (КП), дисплея (Д), панели управления (ПУ) и устройства загрузки (УЗ), антенну спутниковой навигационной системы (А-СНС), электрически связанную с приемником спутниковой навигационной системы (П-СНС), дополнительно введен датчик наклона и курса, включающий в себя:

- блок питания датчика наклона и курса (БП ДНК);

- три датчика абсолютных угловых скоростей (ДУС-X, Y, Z) по трем ортогональным осям;

- три акселерометра по трем ортогональным осям (АК-X, AK-Y, AK-Z);

- датчик температуры (ДТ);

- блок контроллеров (БК),

причем чувствительные элементы трех датчиков абсолютных угловых скоростей (ДУС-X, Y, Z) и трех акселерометров (АК-Х, AK-Y, AK-Z) жестко связаны через корпус датчика наклона и курса с корпусом шасси ОВН,

a вход блока питания датчика наклона и курса (БП ДНК) с одной стороны электрически связан с бортсетью +27 В ОВН, с другой стороны - с соответствующими входами трех датчиков абсолютных угловых скоростей (ДУС-X, Y, Z), входами трех акселерометров (АК-X, АК-Y, АК-Z), датчика температуры (ДТ) и блока контроллеров (БК), а выходы трех датчиков абсолютных угловых скоростей (ДУС-X, Y, Z) по трем ортогональным осям, выходы трех акселерометров (АК-X, AK-Y, АК-Z) по трем ортогональным осям и датчика температуры (ДТ) электрически связаны соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока контроллеров (БК), который в свою очередь, электрически связан с картографическим процессором (КП) электронного картографа (ЭК), датчиком пути (ДП) с формирователем импульсов (ФИ) электрически связанного с бортсетью +27 В ОВН и с входом/выходом внешнего(их) устройств(а) ОВН с информационным каналом связи, например, с информационно-управляющей системой шасси ОВН с блоком отображения информации (БОИ),

при этом картографический процессор (КП) электронного картографа (ЭК), в свою очередь, электрически связан с входом/выходом внешних устройств ОВН по информационным каналам связи, например, с системой управления огнем (СУО) ОВН с датчиком положения вооружения в плоскости ВН (ДПВ-ВН) и стабилизатором вооружения (СВ) ОВН с датчиком положения боевого модуля в плоскости ГН (ДПБМ-ГН),

причем стабилизатор вооружения (СВ) ОВН с датчиком положения боевого модуля в плоскости ГН (ДПБМ-ГН), в свою очередь, электрически связан с системой управления огнем (СУО) ОВН с датчиком положения вооружения в плоскости ВН (ДПВ-ВН).

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая многофункциональная навигационная система отличается наличием новых элементов, а именно:

- датчика наклона и курса (ДНК) с:

- блоком питания датчика наклона и курса (БП ДНК);

- трех датчиков абсолютных угловых скоростей (ДУС-X, Y, Z) по трем ортогональным осям;

- трех акселерометров по трем ортогональным осям (АК-X, АК-Y, AK-Z);

- датчиком температуры (ДТ);

- блоком контроллеров (БК);

- информационных каналов связи с внешними системами, а именно с:

- стабилизатором вооружения (СВ) с датчиком положения боевого модуля в плоскости ГН (ДПБМ-ГН);

- системой управления огнем (СУО) ОВН с датчиком положения вооружения в плоскости ВН (ДПВ-ВН);

- информационно-управляющей системой шасси (ИУСШ) с блоком отображения информации (БОИ),

и их связями с другими элементами многофункциональной навигационной системы МНС и ОВН.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь вводимые элементы достаточно хорошо известны в технике, но их введение в указанной связи в указанную многофункциональную навигационную систему (МНС) для подвижных ОВН позволяет:

- уменьшить время готовности к работе (время начального запуска) до 2 с за счет использования твердотельных датчиков абсолютной угловой скорости и ускорения;

- исключить необходимость использования дополнительного внутреннего источника трехфазного переменного напряжения 36 В 400 Гц, за счет использования твердотельных датчиков абсолютной угловой скорости (волоконно-оптических гироскопов) и ускорения (акселерометров), использующих для питания только постоянное напряжение;

- упростить и повысить надежность конструкции многофункциональной навигационной системы за счет применения современных датчиков абсолютной угловой скорости и ускорения, позволяющих исключить необходимость применения подвижных, сложных и быстровращающихся механических деталей и узлов;

- увеличить срок службы многофункциональной навигационной системы за счет применения элементной базы, не содержащей в своем составе быстровращающихся подвижных элементов;

- уменьшить энергопотребления системы до 50 Вт в нормальных климатических условиях за счет применения новой энергоэффективной современной датчиковой и цифровой элементной базы;

- уменьшить габариты размеров ДНК (более чем в 5,7 раза) и его вес за счет применения современной элементной базы, имеющей малые габариты и вес;

- повысить инвариантность к внешним ускорениям, работоспособность и устойчивость к воздействию ударов одиночного действия за счет применения современной элементной базы, имеющей малый вес и монолитную внутреннюю конструкцию;

- исключить схему электромеханической горизонтальной коррекции с жидкостным маятниковым датчиком, за счет использования современной микропроцессорной техники, позволяющей выполнять сложные математические расчеты по определению плоскости горизонта, дирекционного угла и полного набора навигационных координат, используя данные от трех ортогонально расположенных волоконно-оптических гироскопов, размещенных в едином корпусе ДУС и трех ортогонально расположенных акселерометров, используемых в конструкции ДНК МНС;

- исключить статическую ошибку, возникающую в гирокурсоизмерителе от моментов сил сухого трения в осях карданова подвеса и токоподводах электромеханической схемы горизонтальной коррекции, за счет отсутствия в конструкции указанных механических пар;

- обеспечить определение (учета в алгоритме работы МНС) углов наклона местности (крен, тангаж) при движении ОВН по земной поверхности с большим перепадом высот, что позволяет поднять точность определения координат местоположения ОВН в автономном режиме работы. Это достигается за счет наличия в конструкции ДНК МНС трех ортогонально расположенных волоконно-оптических гироскопов, размещенных в едином корпусе ДУС и трех ортогонально расположенных акселерометров и комплексной обработкой данной информации БК ДНК;

- обеспечить автономное определение углов ориентации ОВН (дирекционного угла α_исх, крена, тангажа) в режиме начального ориентирования без использования информации от других навигационных систем (магнитометров, систем спутниковой навигации и др.). Это обеспечивается за счет математической обработки информации, получаемой от трех ортогонально расположенных волоконно-оптических гироскопов, размещенных в едином корпусе ДУС и трех ортогонально расположенных акселерометров, используемых в конструкции ДНК МНС;

- ввести полный набор необходимой аппаратуры и каналов информационного взаимодействия для реализации полноценного режима стрельбы из вооружения ОВН с закрытых позиций по ненаблюдаемой цели, а именно сигналов с датчиков положения установленного на ОВН вооружения и цифровых каналов информационного взаимодействия (обмена) с СУО и СВ ОВН;

- обеспечить настройку, контроль и диагностику внешних систем (СУО, СВ, ИУСШ), установленных на ОВН при помощи меню, выводимого на дисплей картографа, что позволяет целостно интегрировать навигационную систему в электрооборудование ОВН. Это обеспечивается за счет введения в структуру МНС дополнительных информационных каналов взаимодействия (обмена) с указанными внешними системами ОВН;

- обеспечить навигационный режим работы с места механика водителя (MB) ОВН с возможностью указания ему оператором (командиром) ОВН требуемого направления движения ОВН за счет вывода текущей карты местности и текущего положения ОВН на дисплей блока отображения информации информационно-управляющей системы шасси, установленного на месте MB.

При проведении поиска по патентным и научно-техническим источникам информации не выявлено источников, содержащих сведения о совокупности признаков, аналогичной или идентичной совокупности признаков заявляемой многофункциональной системы навигации. Это позволяет сделать вывод, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.

На Фиг. 1 приведена заявляемая структурная схема многофункциональной навигационной системы.

Сокращения, принятые в тексте и на Фиг. 1:

АК-X - акселерометр по оси X;

АК-Y - акселерометр по оси Y;

АК-Z - акселерометр по оси Z;

А-СНС - антенна спутниковой навигационной системы;

АЦПВТ - аналого-цифровой преобразователь сигнала вращающегося трансформатора;

БА - блок акселерометров;

БИНС - бесплатформенная инерциальная навигационная система;

БК - блок контроллеров;

БМ - боевой модуль ОВН;

БУ - блок управления;

БП ЭК - блок питания электронного картографа;

БП ДНК - блок питания датчик наклона и курса;

БОИ - блок отображения информации;

В - вооружение ОВН;

ВН - вертикальное наведение;

ВОГ - волоконно-оптический гироскоп;

ВУ - внешние устройства;

ГН - горизонтальное наведение;

ГКИ - гирокурсоизмеритель;

Д - дисплей;

ДНК - датчик наклона и курса;

ДУС-X, Y, Z - три отдельных датчика абсолютных угловых скоростей по трем ортогональным осям, размещенных конструктивно в едином корпусе;

ДПВ-ВН - датчик положения вооружения в плоскости ВН;

ДПБМ-ГН - датчик положения боевого модуля в плоскости ГН;

ДП - датчик пути;

ДТ - датчик температуры;

ИУСШ - информационно-управляющая система шасси;

КП - картографический процессор;

MB - механик-водитель ОВН;

МК - микроЭВМ;

МНС - многофункциональная навигационная система;

НКА - навигационные космические аппараты;

НС - навигационная система-прототип;

ОВН - объект военного назначения;

П - преобразователь (инвертор) постоянного напряжения +27 В бортсети ОВН в переменное напряжение 36 В 400 Гц;

ПН - пункт назначения;

ПУ - панель управления;

П-СНС - приемник спутниковой навигационной системы;

СВ - стабилизатор вооружения;

СУО - система управления огнем;

СНС - спутниковая навигационная система;

УЗ - устройство загрузки;

ФИ - формирователь импульсов датчика пути;

ЦУ - целеуказание;

ЭК - электронный картограф;

ΔS - путь, пройденный ОВН;

Хисх., Yисх. - начальные координаты ОВН;

αисх. - исходный дирекционный угол;

αз - ВН - текущее значение угла положения зеркала прицела в плоскости ВН;

αв - ВН - текущее значение угла положения вооружения (В) в плоскости ВН с ДПВ-ВН;

βз - ΓΗ - текущее значение угла положения зеркала прицела в плоскости ГН;

β_БМ - ВН - текущее значение угла положения боевого модуля (БМ) в плоскости ГН с ДПБМ-ГН;

Хп.н., Υп.н. - координаты пункта назначения (цели);

n_x, n_y, n_z - проекции вектора кажущегося ускорения шасси ОВН на оси, связанной с объектом системы координат;

t - значения температуры в градусах, формируемой датчиком температуры (ДТ);

ω_x, ω_y, ω_z - проекции вектора абсолютной угловой скорости шасси ОВН на оси, связанной с объектом системы координат;

ψ - угол рыскания;

θ - угол тангажа;

γ - угол крена;

+27 В ОВН - постоянное напряжение бортовой сети ОВН.

Заявляемая МНС представляет собой конструктивно законченную автономную систему, обеспечивающую решение как собственных навигационных задач, так при необходимости и задач по расширению функциональных и эксплуатационных показателей ОВН в целом, что обеспечивается при комплексной работе МНС через информационные каналы взаимодействия (обмена) с тремя отдельными системами ОВН, а именно стабилизатором вооружения (СВ), системой управления огнем (СУО) и информационно-управляющей системой шасси (ИУСШ). Данная МНС также при наличии дополнительных требований может обеспечивать работу и с большим количеством систем ОВН при наличии в их конструкции соответствующих каналов информационного взаимодействия (обмена).

Составные части многофункциональной навигационной системы (МНС) 1 и связанные с ней по информационным каналам связи внешние устройства (ВУ) 2 в ОВН конструктивно расположены в шасси и обитаемом БМ с установленным вооружением, следующим образом:

а) В шасси ОВН установлены:

- на месте механика-водителя (MB) блок отображения информации (БОИ) 3 информационно-управляющей системой шасси (ИУСШ) 4 из состава внешних устройств (ВУ) 2;

- датчик наклона и курса (ДНК) 5 из состава многофункциональной навигационной системы (МНС) 1, жестко связанный с шасси и определенным, заданным образом сориентированный относительно системы координат ОВН с учетом собственных осей чувствительности по трем ортогональным осям Χ, Y, Z;

- датчик пути (ДП) 6 с формирователем импульсов (ФИ) 7 из состава многофункциональной навигационной системы (МНС) 1, механически связанный через собственный вал с ходовой частью шасси ОВН.

б) В БМ размещены:

- датчик положения вооружения в плоскости ВН (ДПВ-ВН) 8 системы управления огнем (СУО) 9 из состава внешних устройств (ВУ) 2. Вал датчика положения вооружения в плоскости ВН (ДПВ-ВН) 8 механически связан с осью вращения, установленного на БМ вооружения;

- датчик положения БМ в плоскости ГН (ДПБМ-ГН) 10 стабилизатора вооружения (СВ) 11 из состава внешних устройств (ВУ) 2. Вал датчика положения БМ в плоскости ГН (ДПБМ-ГН) 10 механически через редуктор связан в плоскости ГН с погоном БМ, жестко закрепленного на шасси ОВН;

- электронный картограф (ЭК) 12 из состава многофункциональной навигационной системы (МНС) 1, установленный на месте оператора (командира) ОВН.

Размещенная таким образом в БМ и шасси ОВН аппаратура многофункциональной навигационной системы (МНС) 1 и внешних устройств (ВУ) 2 при их совместном взаимодействии через цифровые информационные каналы обмена (типа CAN, RS422) позволяет обеспечить формирование полного набора необходимых для расчетов данных, сигналов и информации, обеспечивающих комплексное решение выше поставленных задач. Сами внешние устройства (ВУ) 2, электрически связанные через информационные каналы взаимодействия (обмена) с электронным картографом (ЭК) 12 и датчиком наклона и курса (ДНК) 5 представляют собой сигналы с комплекса приборов, датчиков и узлов, входящих как в систему управления огнем (СУО) 9, стабилизатор вооружения (СВ) 11, информационно-управляющую систему шасси (ИУСШ) 4, так и в оборудование ОВН в целом.

Ниже приведено описание основных принципов работы многофункциональной навигационной системы (МНС) 1, режимов ее работы и совместная ее работа с внешними устройствами (ВУ) 2 ОВН.

Многофункциональная навигационная система (МНС) 1 состоит из:

- датчика наклона и курса (ДНК) 5, внутри которого расположены три датчика абсолютных угловых скоростей по трем ортогональным осям (ДУС-X, Y, Z) 13, акселерометр по оси X (АК-X) 14, акселерометр по оси Y (АК-Y) 15, акселерометр по оси Ζ (ΑК-Ζ) 16, датчик температуры (ДТ) 17, блок контроллеров (БК) 18 и блок питания датчика наклона и курса (БП ДНК) 19, электрически связанного с бортсетью +27 В ОВН.

Каждый из трех датчиков абсолютных угловых скоростей по трем ортогональным осям (ДУС-X, Y, Z) 13 конструктивно выполнен на базе твердотельных волоконно-оптических гироскопов (далее по тексту - ВОГ), построенных по схеме кольцевого интерферометра Саньяка (эффект Саньяка) на основе кругового волоконно-оптического контура.

(См. 1) Распопов В.Я. Микромеханические приборы / М.: Машиностроение. - 2007. - 399 с.). Сам эффект Саньяка заключается в следующем - при расщеплении луча света в круговом волоконно-оптическом контуре на два отдельных луча, движущихся в противоположных направлениях по волоконно-оптическому контуру одинаковой длины и нахождении при этом корпуса ВОГ в покое относительно инерционного пространства оба луча света при сложении в расщепителе ВОГ не вызывают между собой фазового сдвига. Однако когда ВОГ вращается в инерциальном пространстве, то между лучами света на расщепителе ВОГ возникает разность фаз, пропорциональная угловой скорости его вращения.

Блок питания датчика наклона и курса (БП ДНК) 19 использован для формирования вторичных напряжений, необходимых для питания трех датчиков абсолютных угловых скоростей по трем ортогональным осям (ДУС-X, Y, Z) 13, акселерометра по оси X (АК-X) 14, акселерометра по оси Y (АК-Y) 15, акселерометра по оси Z (АК-Z) 16, датчика температуры (ДТ) 17 и блока контроллеров (БК) 18;

- электронного картографа (ЭК) 12, на лицевой панели и в корпусе которого соответственно установлены панель управления (ПУ) 20, дисплей (Д) 21, устройство загрузки (УЗ) 22, приемник спутниковой навигационной системы (П-СНС) 23, картографический процессор (КП) 24 и блок питания электронного картографа (БП ЭК) 25, электрически связанного с бортсетью +27 В ОВН.

Блок питания электронного картографа (БП ЭК) 25 использован для формирования вторичных напряжений, необходимых для питания панели управления (ПУ) 20, дисплея (Д) 21, устройства загрузки (УЗ) 22 и картографического процессора (КП) 24;

- антенны спутниковой навигационной системы (А-СНС) 26, механически закрепленной на внешней поверхности БМ и электрически связанной с приемником спутниковой навигационной системы (П-СНС) 23;

- датчика пути (ДП) 6 с формирователем импульсов (ФИ) 7, связанного электрически с бортсетью +27 В ОВН и механически, через собственный вал, с ходовой частью (трансмиссией) шасси ОВН.

Многофункциональная навигационная система работает следующим образом.

Датчик пути (ДП) 6 с формирователем импульсов (ФИ) 7 и внутренние чувствительные элементы датчика наклона и курса (ДНК) 5, такие как три датчика абсолютных угловых скоростей по трем ортогональным осям (ДУС-X, Y, Z) 13, акселерометр по оси X (АК-X) 14, акселерометр по оси Y (АК-Y) 15, акселерометр по оси Ζ (ΑК-Ζ) 16, датчик температуры (ДТ) 17, формируют на входах блока контроллеров (БК) 18 датчика наклона и курса (ДНК) 5 информацию, необходимую для определения по заданному в нем алгоритму углов ориентации шасси ОВН и выработки координат его местоположения и скорости движения, а именно:

- информацию о пройденном пути шасси ОВН, вычисляемой по сигналам импульсов прямоугольной формы вырабатываемым формирователем импульсов (ФИ) 7, частота следований которых задает скорость движения шасси ОВН, а порядок их чередования, с учетом их фазового сдвига относительно друг друга, определяет направления движения шасси ОВН (взад/вперед);

- информацию по абсолютным угловым скоростям (ω_x, ω_y, ω_z) шасси ОВН на оси угловых скоростей шасси ОВН;

- информацию по абсолютным кажущимся ускорениям (n_x, n_y, n_z) шасси ОВН на оси, связанной с объектом системы координат, образуя, тем самым, ортогональную систему измерений кажущегося линейного ускорения шасси ОВН по двум горизонтальным и вертикальному каналу (Χ, Υ, Ζ);

- текущее значение температуры датчика наклона и курса (ДНК), используемого для алгоритмической компенсации блоком контроллеров (БК) 18 температурных погрешностей трех датчиков абсолютных угловых скоростей по трем ортогональным осям (ДУС-X, Y, Ζ) 13, акселерометра по оси X (АК-Х) 14, акселерометра по оси Y (АК-Y) 15 и акселерометра по оси Ζ (АК-Ζ) 16.

Приемник спутниковой навигационной системы (П-СНС) 23 по сигналам, получаемым от антенны спутниковой навигационной системы (А-СНС) 26, как и в случае НС-прототипа, формирует на одном из входов картографического процессора (КП) 24 информацию от активных навигационных космических аппаратов (НКА), используемую для расчета координат ОВН по псевдодальностям до них (НКА).

Взаимодействие и передача полученной в ходе вычислений информации между блоком контроллеров (БК) 18 датчика наклона и курса (ДНК) 5 и картографическим процессором (КП) 24 электронного картографа (ЭК) 12 осуществляется через цифровой информационный канал обмена (типа CAN, RS422).

При работе многофункциональной навигационной системы (МНС) 1 с внешними устройствами (ВУ) 2 полученная в ходе вычислений картографическим процессором (КП) 24 электронного картографа (ЭК) 12 и блоком контроллеров (БК) 18 датчика наклона и курса (ДНК) 5 текущая картографическая и навигационная информация о месте положения и направлении движения шасси ОВН (по запросу от MB или указанию командира ОВН) выводится (дублируется) через блок контроллеров (БК) 18 датчика наклона и курса (ДНК) 5 на дисплей блока отображения информации (БОИ) 3 информационно-управляющей системой шасси (ИУСШ) 4. Это обеспечивается за счет наличия цифрового информационного канала обмена (типа CAN, RS422) между блоком контроллеров (БК) 18 датчика наклона и курса (ДНК) 5 и блоком отображения информации (БОИ) 3 информационно-управляющей системой шасси (ИУСШ) 4.

Одновременно также сигналы с внешних устройств (ВУ) 2, поступающие через цифровые информационные каналы обмена (типа CAN, RS422) на входы картографического процессора (КП) 24 электронного картографа (ЭК) 12, такие как сигнал датчика положения вооружения в плоскости ВН (ДПВ-ВН) 8 системы управления огнем (СУО) 9, сигнал датчика положения БМ в плоскости ГН (ДПБМ-ГН) 10 стабилизатора вооружения (СВ) 11 и дополнительные внутренние сигналы от системы управления огнем (СУО) 9, формируют на входах картографического процессора (КП) 24 соответствующие сигналы, необходимые для реализации алгоритма стрельбы из установленного на ОВН вооружения с закрытых позиций по ненаблюдаемой цели, а именно:

- сигнал по относительному положению установленного вооружения в плоскости ВН (αв - ВН);

- сигнал по относительному положению боевого модуля в плоскости ΓΗ (β_БМ - ΒΗ)) относительно шасси ОВН;

- сигналы по углам крена γ и тангажа θ боевого модуля относительно шасси ОВН, формируемых датчиком крена и тангажа СУО;

- сигналы по положению независимо стабилизированной в плоскостях ВН и ГН линии визирования активного прицела (αз - ВН и βз - ГН), используемых для управления наведением и стабилизации в плоскостях ВН и ГН установленного на ОВН вооружения через силовые приводы ВН и ГН стабилизатора вооружения (СВ) 11.

Сформированные, таким образом,