2.4. Системы определения местоположения он.

Навигация-наука о методах и средствах, обеспечивающих вождение ОН из одной точки пространства в другую по траекториям, которые обусловлены характером выдачи, временем ее выполнения и условиями окружающей обстановки.

Системы навигации являются теми техническими средствами, которые вырабатывают необходимую информацию для решения навигационных задач. Вся информация, используемая или вырабатываемая навигационными системами для обеспечения навигации ОН, называется навигационной информацией.

Классификацию навигационных систем проводят по признакам:

-общие признаки: область использования, назначение, объем вырабатываемой информации, режимы использования, степень автономности, используемые методы навигации, методы получения первичной информации, уровень автоматизации;

-частные признаки: особенности принципа действия, способ воспроизведения измеряемой величины и др.

Так по назначению измерители навигационной информации классифицируются на измерители: координат, скорости, ускорения, углов, угловых скоростей и ускорений.

По методам получения первичной информации навигационные устройства подразделяют на одометрические, инерциальные, астрономические, магнитные, радиотехнические, спутниковые, корреляционные (Рис.2.29):

Методы счисления пути, основанные на измерении составляющих вектора ускорения или скорости движения объекта и интегрирования во времени этих составляющих известны как инерциальные и одометрические методы, соответственно.

Позиционныые методы навигации основаны на измерении физических величин, дающих линию или поверхность положения. Для определения 2-х или 3-х координат местонахождения объекта требуется иметь, соответственно, 2 или 3 взаимно пересекающиеся поверхности положения.

Обзорно-сравнительные методы основаны на обзоре окружающей местности и сравнении ее изображения с картой или системой ориентиров, заложенных в памяти.

Степень автономности навигационных устройств определяется относительным объемом используемой внешней информации. Чем меньше используется внешняя информация, тем более автономны навигационные устройства.

Для оценки качества и эффективности СН используют критерии: степень навигационного обеспечения; диапазон измерения, погрешность измерений, чувствительность, динамическая характеристика, приспособленность к условиям эксплуатации, надежность, живучесть, экономичность, удельная материалоемкость.

Обобщенной характеристикой СН является эффективность, определяемая степенью приспособленности навигационной системы к выполнению навигационных задач с требуемой точностью, надежностью, в течении заданного времени и в определенных условиях применения.

2.4.1.Одометрические навигационные системы ( ОНС).

Одометрические системы навигации в зависимости от целевого назначения объекта, на котором они применяются, решают первую, вторую и третью задачи.

Первая навигационная задача (основная):определение координат Χ и Υ местонахождения подвижного объекта и его дирекционного угла α.

Вторая навигационная задача: вычисление текущего направления на заданный пункт назначения α_пн и расстояния S_пн до этого пункта.

Третья навигационная задача: вычисление координат Χ_ц и Y_ц наблюдаемых целей.

На Рис.2.30. показано определение прямоугольных координат Χ и Υ машины при движении ее по участку местности. Примем, что за небольшой отрезок времени Δt₁ машина перемещается из точки 0 в точку 1, и за Δt₂– из точки 1 в точку 2; при этом скорость машины V_1г и V_2г, а также углы α₁ и α₂ на отрезках пути ΔS_1г и ΔS_2г остаются неизменными, а криволинейный маршрут заменяется ломанным.

Тогда приращение координат на этих отрезках будут:

₁ =V_1г t₁ cos ₁= S_1г cos ₁;

₂=V_2г t₂ cos ₂= S_2г cos ₂;

……………………………………………

X_n=V_nг t_n cos _n= S_nг cos _n

_{n n n}

X_i= V_iг t_i cos _i= S_iг cos _i;

^{i=1 i=1 i=1}

Y₁=V_1г t₁ sin ₁= S_1г sin ₁;

Y₂=V_2г t₂ sin ₂ S_2г sin ₂;

…………………………………………

Y_n=V_nг t_n sin _n= S_nг sin _n

_{n n n}

Y_i = V_iг t_i sin _i = S_iг sin _i;

^{i=1 i=1 i=1}

Таким образом, координаты машины X и Y в любой текущий момент времени могут быть получены алгебраическим суммированием исходных координат Xисх и Y_исх с приращениями координат ΣΔΧ_i и ΣΔΥ_i , которые в общем случае определяются интегралами:

_{n t}

X =X_исх+ S_iг cos _i=X_исх+ V cos cos dt;

^{i=1 0}

_{n t} (2.46)

Y=Y_исх S_iг sin _i=Y_исх+ V cos sin dt;

^{i=1 0}

Так как V_г V cos , где - угол подъема (или спуска) профиля местности.

Вторая навигационная задача решается в тех случаях, когда заданы координаты пункта назначения.

При наличии аппаратуры, решающей первую навигационную задачу, представляется возможность определить направление _пн движения в заданный пункт назначения, и вычислить оставшиеся до него расстояния S_пн. Принцип решения второй навигационной задачи показан на Рис. 2.31.

Из - ка АВС

S_пн=√ ( ²_пн+ ²_пн) = √(( _пн - )²+( _пн - )²);

(2.47.)

_пн= arctg( _пн/ _пн) = arctg(Y_пн-Y)/(X_пн-X);

Функционально-логическая схема приведена на Рис. 2.32.

Входными данными для решения задачи служет текущие координаты X и машины и координаты пункта назначения X_исх и Y_{исх .} Выходной информацией является направление _пн на пункт назначения и расстояние S_пн до него.(Рис. 2.32.)

Внекоторых случаях вычисляется не расстояние S_пн ,а разность координат до пункта назначения.

В любой точке маршрута движения А (Рис.2.31.)оставшиеся разности координат будут определяться соотношениями:

_{пн пн исх} - ; _{пн пн исх} - .

Функционально-логическая схема для такого случая показана на Рис.2.33.