RU2339002C1 - Method of evaluation of navigation parameters of operated mobile objects and related device for implementation thereof - Google Patents
Method of evaluation of navigation parameters of operated mobile objects and related device for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2339002C1 RU2339002C1 RU2007117976/28A RU2007117976A RU2339002C1 RU 2339002 C1 RU2339002 C1 RU 2339002C1 RU 2007117976/28 A RU2007117976/28 A RU 2007117976/28A RU 2007117976 A RU2007117976 A RU 2007117976A RU 2339002 C1 RU2339002 C1 RU 2339002C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- block
- output
- axis
- unit
- signals
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при создании инерциальных систем управления в части определения навигационных параметров управляемых подвижных объектов, понимая под навигационными параметрами составляющие линейных ускорений, скоростей и координат, а также - угловых скоростей и координат управляемого подвижного объекта в базовой системе координат.The invention relates to the field of instrumentation and can be used to create inertial control systems in terms of determining the navigation parameters of controlled moving objects, meaning the navigation parameters as components of linear accelerations, speeds and coordinates, as well as angular speeds and coordinates of a controlled moving object in the base coordinate system.
Известен способ построения инерциальных систем управления с использованием платформенных инерциальных систем, описанный в патенте RU 2241959 от 20.05.2003 г.A known method of constructing inertial control systems using platform inertial systems is described in patent RU 2241959 of 05.20.2003.
Известны способы построения инерциальных систем управления с использованием платформенных инерциальных систем (ПИНС) и бесплатформенных инерциальных систем (БИНС). В книге А.В.Репникова, Г.П.Сачкова, А.И.Черноморского "Гироскопические системы". М.: "Машиностроение", 1982 (Гибридные системы ориентации, стр.266-272) представлена инерциальная система управления гибридного типа, являющаяся промежуточной между БИНС и ПИНС, принятая за прототип. В подобных системах осуществляется стабилизация приборной площадки (ПП) с ее позиционированием относительно инерциального пространства.Known methods for constructing inertial control systems using platform inertial systems (PINS) and strapdown inertial systems (SINS). In the book of A. V. Repnikov, G. P. Sachkov, A. I. Chernomorsky “Gyroscopic systems”. M .: "Engineering", 1982 (Hybrid orientation systems, pp. 266-272) presents an inertial control system of a hybrid type, which is intermediate between SINS and PINS, adopted as a prototype. In such systems, the stabilization of the dashboard (PP) is carried out with its positioning relative to the inertial space.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности определения навигационных параметров объекта при использовании гибридной инерциальной навигационной системы (ГИНС) на базе двухосного индикаторного гиростабилизатора (ГС), чувствительные элементы (ЧЭ) которого (датчики угловой скорости) используются одновременно и в системе стабилизации ПП, и в системе ориентации по схеме БИНС. При этом стабилизация ПП в ГИНС осуществляется статическими системами стабилизации (СС) без позиционирования ПП относительно инерциальной базовой системы координат.The objective of the present invention is to improve the accuracy of determining the navigation parameters of the object when using a hybrid inertial navigation system (GINS) based on a biaxial indicator gyrostabilizer (GS), the sensitive elements (SE) of which (angular velocity sensors) are used both in the PP stabilization system and in the system SINS orientation. Moreover, the stabilization of the PP in the GNSS is carried out by static stabilization systems (SS) without positioning the PP relative to the inertial base coordinate system.
Принципиально гибридной инерциальная навигационная система называется потому, что при построении на борту модели инерциального (абсолютного) пространства используются оба принципа "материализации" инерциальной системы координат (ИСК), то есть принцип математического построения инерциального пространства и принцип вещественного построения инерциального пространства в виде гиростабилизированной платформы (ГСП).A fundamentally hybrid inertial navigation system is called because when constructing an inertial (absolute) space model on board, both principles of “materialization” of the inertial coordinate system (ICS) are used, that is, the principle of mathematical construction of the inertial space and the principle of the material construction of the inertial space in the form of a gyro-stabilized platform ( SHG).
Приборная часть ГИНС представляет собой двухосный карданов подвес (КП) с ПП, стабилизированной относительно инерциального пространства без позиционирования, на которой расположены блок акселерометров и блок датчиков угловой скорости (ДУС), каждый из которых характеризуется тремя измерительными осями. Блок акселерометров содержит три акселерометра, а блок ДУС может быть представлен либо тремя двухстепенными ДУС, либо одним двухстепенным ДУС и одним трехстепенным ДУС, у которого две ортогональные измерительные оси. Акселерометры и ДУСы используются как чувствительные элементы двухосной системы стабилизации платформы, а также в качестве источника информации об угловой скорости движения ПП вместе с объектом управления. На фиг.1 показано примерное расположение датчиков угловой скорости в блоке ДУС, а на фиг.2 - примерное расположение акселерометров в блоке акселерометров.The instrumentation part of the GINS is a biaxial gimbal (KP) with a PP stabilized relative to an inertial space without positioning, on which there are a block of accelerometers and a block of angular velocity sensors (TLS), each of which is characterized by three measuring axes. The accelerometer block contains three accelerometers, and the TLS block can be represented by either three two-stage TLS, or one two-tier TLS and one three-tier TLS, which has two orthogonal measuring axes. Accelerometers and TLSs are used as sensitive elements of the biaxial platform stabilization system, and also as a source of information about the angular velocity of the PP along with the control object. Figure 1 shows the approximate location of the angular velocity sensors in the block of the CRS, and figure 2 shows the approximate location of the accelerometers in the block of accelerometers.
Наличие третьего, лишнего для двухосного ГС ЧЭ (датчика угловой скорости), дает возможность построить ГСП с неограниченными углами вращения рам КП.The presence of a third, superfluous for the biaxial GS Che (angular velocity sensor), makes it possible to build a SHG with unlimited angles of rotation of the gearbox frames.
Для этого необходимо, чтобы для стабилизации наружной оси КП использовались два ЧЭ, а не один, как в традиционной схеме двухосного ГС, а в качестве токоподводов использовались токоподводы контактного типа.For this, it is necessary that, for stabilization of the outer axis of the gearbox, two CEs should be used, and not one, as in the traditional biaxial horizontal circuit, but contact-type current leads should be used as current leads.
При этом показания датчика угла прецессии одного гироскопа должны умножаться на синус межрамочного угла, а показания датчика угла прецессии другого гироскопа должны умножаться на косинус межрамочного угла. Тогда на датчик момента, стабилизирующий наружную ось КП, подается сигнал, пропорциональный сумме показаний датчиков угла гироскопов, умноженных на синус и косинус межрамочного угла соответственно (сигналы с датчиков угла прецессии ДУСов являются выходными сигналами блока ДУСов).In this case, the readings of the precession angle sensor of one gyroscope should be multiplied by the sine of the interframe angle, and the readings of the precession angle sensor of one gyroscope should be multiplied by the cosine of the interframe angle. Then, a signal proportional to the sum of the readings of the gyroscope angle sensors multiplied by the sine and cosine of the interframe angle, respectively, is applied to the moment sensor stabilizing the outer axis of the gearbox (the signals from the sensors of the precession angle of the CRS are the output signals of the CRS block).
Таким образом, предметом изобретения является гибридная инерциальная навигационная система на базе двухосного индикаторного гироскопического стабилизатора с ДУС в качестве ЧЭ ГС.Thus, the subject of the invention is a hybrid inertial navigation system based on a biaxial indicator gyroscopic stabilizer with a TLS as a SE GS.
Индикаторный ГС на ДУС обладает особенностью, которая позволяет использовать показания ЧЭ, установленных на ГСП, как показания ЧЭ БИНС.The indicator GS on the DUS has a feature that allows you to use the readings of the CE installed on the GPS, as the readings of the CE BINS.
Эта особенность состоит в следующем. Платформа ГС совершает дрейф не только с угловой скоростью, пропорциональной возмущающему моменту вокруг оси прецессии, но и с угловой скоростью, пропорциональной возмущающему моменту вокруг оси стабилизации. При этом управляющий разгрузкой момента возмущения вокруг оси стабилизации гироскоп (ДУС) отклоняется на угол вокруг оси прецессии, соответствующий измеренной этим ДУС угловой скорости платформы, связанной с возмущающим моментом вокруг оси стабилизации. Как правило, дрейф платформы в индикаторных ГС из-за возмущений вокруг оси стабилизации рассматривается как статическая ошибка по скорости. Бороться с этой ошибкой всегда предлагают путем использования в СС, помимо позиционной, еще и интегральной коррекции. В случае использования ЧЭ платформы в качестве ЧЭ БИНС в режиме навигации такой необходимости нет, но она появляется в режиме калибровок во время предстартовой подготовки подвижного управляемого объекта. Дрейф ПП ГИНС, вызванный возмущениями вокруг оси стабилизации, измеряется ДУС, установленными на ПП. В этом случае он не является ошибкой, поскольку представляет собой информацию, с использованием которой осуществляется формирование «математической» платформы в ГИНС по методикам, используемым в БИНС.This feature is as follows. The GS platform drifts not only with an angular velocity proportional to the disturbing moment around the precession axis, but also with an angular velocity proportional to the disturbing moment around the stabilization axis. In this case, the gyroscope (TLS) controlling the unloading of the moment of disturbance around the stabilization axis deviates by an angle around the precession axis, which corresponds to the angular velocity of the platform measured by this TLS, associated with the disturbing moment around the stabilization axis. As a rule, the drift of the platform in indicator HS due to disturbances around the stabilization axis is considered as a static error in speed. To combat this error is always proposed by using the SS, in addition to positional, also integral correction. In the case of using the SE platform as the SEINS in the navigation mode, this is not necessary, but it appears in the calibration mode during the prelaunch preparation of the moving controlled object. GINS PP drift caused by disturbances around the stabilization axis is measured by the TLS installed on the PP. In this case, it is not an error, since it is information using which the formation of a “mathematical” platform in the GNSS is carried out according to the methods used in the SINS.
Дополнительная, помимо позиционной, интегральная коррекция в цепи СС позволяет фиксировать положение платформы в заданных положениях для обеспечения фиксации измерительных осей ЧЭ платформы вдоль или ортогонально вектору силы тяжести.An additional, in addition to positional, integral correction in the SS circuit allows you to fix the position of the platform in predetermined positions to ensure that the measuring axes of the SE of the platform are fixed along or orthogonal to the gravity vector.
Неколлинеарность измерительных осей (ИО) акселерометров осям, связанных с ПП, обеспечивает возможность установки этих ИО вдоль вектора силы тяжести (как в положительном, так и в отрицательном направлении) в случае, когда ось наружной рамы КП не совпадает с плоскостью горизонта (фиг.2).The non-collinearity of the measuring axes (IO) of the accelerometers to the axes associated with the PP makes it possible to install these IOs along the gravity vector (both in the positive and negative directions) in the case when the axis of the outer frame of the gearbox does not coincide with the horizon plane (Fig. 2 )
Принцип работы предлагаемой ГИНС в навигационном режиме состоит в следующем: ДУСы измеряют проекции абсолютной угловой скорости ПП на оси координат, связанные с ПП. Акселерометры измеряют проекции кажущегося ускорения на оси, связанные с ПП. Проекции абсолютной угловой скорости ПП позволяют определить текущую ориентацию ПП относительно базовой системы координат (БСК), в качестве которой используется инерциальная СК ξηζ, совпадающая в момент начала решения навигационной задачи со стартовой СК XcYcZc.The principle of operation of the proposed GINS in navigation mode is as follows: TLSs measure the projections of the absolute angular velocity of the PP on the coordinate axis associated with the PP. Accelerometers measure the projection of apparent acceleration on the axis associated with the PP. Projections of the absolute angular velocity of the PP allow us to determine the current orientation of the PP relative to the base coordinate system (BSC), which uses the inertial SC ξηζ, which coincides at the start of solving the navigation problem with the starting SC XcYcZc.
Связь между СК XYZ, связанной с ПП, и инерциальной СК ξηζ описывается матрицей, которая является решением матричного дифференциального уравнения Пуассона и представляет собой ортогональную матрицу направляющих косинусов прямоугольной СК XYZ, связанной с ПП, по отношению к осям прямоугольной инерциальной СК ξηζ.The relationship between the SC XYZ associated with the SC and the inertial SC ξηζ is described by a matrix that is a solution of the Poisson matrix differential equation and is the orthogonal matrix of the direction cosines of the rectangular SC XYZ associated with the SC with respect to the axes of the rectangular inertial SC ξηζ.
Для интегрирования уравнений Пуассона в матрицу вводится девять начальных значений направляющих косинусов.To integrate the Poisson equations into the matrix, nine initial values of the direction cosines are introduced.
Матрица текущих значений проекций абсолютной угловой скорости ПП формируется по показаниям ДУС (показаниям датчиков угла оси прецессии ДУСа), стоящих на ПП.The matrix of the current values of the projections of the absolute angular velocity of the PP is formed according to the readings of the TLS (readings of the angle sensors of the axis of the precession of the TLS), standing on the PP.
С помощью матрицы, полученной в результате решения уравнения Пуассона, по проекциям кажущегося ускорения на оси, связанные с ПП, XYZ, находятся проекции кажущегося ускорения на оси инерциальной СК ξηζ. Путем интегрирования кажущегося ускорения с учетом ускорения сил тяжести Земли, то есть путем интегрирования навигационного уравнения при заданных начальных условиях по скорости и координатам, находятся текущие значения проекций полной скорости объекта управления и его координаты в инерциальной СК ξηζ.Using the matrix obtained by solving the Poisson equation, the projections of the apparent acceleration on the axis of the inertial SC ξηζ are found from the projections of the apparent acceleration on the axis associated with the PP, XYZ. By integrating the apparent acceleration taking into account the acceleration of the Earth's gravity, that is, by integrating the navigation equation for the given initial conditions in speed and coordinates, the current values of the projections of the total speed of the control object and its coordinates in the inertial SC ξηζ are found.
Угловое положение объекта относительно инерциальной СК определяется по информации с датчиков угла, расположенных на осях КП, а также по показаниям ДУС, установленных на ПП. При этом датчики угла характеризуют положение ПП относительно объекта, а пересчитанные с помощью матрицы направляющих косинусов показания ДУС определяют положение ПП относительно инерциальной СК. Параметры угловой ориентации могут быть определены также через матрицу направляющих косинусов между связанной с объектом СК X1Y1Z1 и инерциальной СК ξηζ.The angular position of the object relative to the inertial SC is determined by information from angle sensors located on the axes of the gearbox, as well as by the readings of the TLS installed on the PC. In this case, the angle sensors characterize the position of the PP relative to the object, and the TLS readings calculated using the matrix of guiding cosines determine the position of the PP relative to the inertial SC. The parameters of the angular orientation can also be determined through the matrix of guide cosines between the SC X1Y1Z1 connected with the object and the inertial SC ξηζ.
ГИНС в режиме калибровок отличается от ГИНС в навигационном режиме только наличием интегральной коррекции, помимо позиционной, в цепях СС, что позволяет фиксировать ПП в заданных положениях без статической ошибки по угловой скорости.GINS in calibration mode differs from GINS in navigation mode only by the presence of integral correction, in addition to positional, in SS circuits, which makes it possible to fix PP in predetermined positions without static error in angular velocity.
Задача начальной выставки ПП ГИНС решается традиционными способами. Горизонтирование ПП осуществляется по показаниям акселерометров. Определение азимута ПП осуществляется с помощью отражательного элемента, установленного на оси наружной рамы КП.The task of the initial exhibition PP GINS is solved by traditional methods. PP leveling is carried out according to the readings of accelerometers. The determination of the azimuth of the PP is carried out using a reflective element mounted on the axis of the outer frame of the gearbox.
Определение систематических составляющих ошибок ЧЭ во время калибровок непосредственно перед навигационным режимом с последующей компенсацией систематических составляющих во время навигационного режима значительно повышает точностные характеристики ГИНС в сравнении с БИНС с расширенными допусками на ошибки в связи с невозможностью сохранять высокие показатели по точности в течение многих лет без калибровок.The determination of the systematic components of the errors of the CE during calibrations immediately before the navigation mode, followed by the compensation of the systematic components during the navigation mode, significantly increases the accuracy characteristics of the SINS compared to the SINS with extended error tolerances due to the inability to maintain high accuracy for many years without calibrations .
В сравнении с трехосным ГС предлагаемая схема ГИНС на базе двухосного ГС обладает меньшими габаритами и весом, но сохраняет преимущества трехосного ГС в предстартовой подготовке и защите ЧЭ от механических воздействий со стороны движущегося основания прибора вместе с управляемым объектом. В зависимости от особенностей объекта управления (например, особенностей его кинематики) можно использовать разные схемы расположения ДУС на ПП.Compared with a triaxial hydrosystem, the proposed GNSS scheme based on a biaxial hydrosystem has smaller dimensions and weight, but retains the advantages of a triaxial hydroscope in prelaunch preparation and protection of the CE from mechanical influences from the moving base of the device together with the controlled object. Depending on the characteristics of the control object (for example, the characteristics of its kinematics), different schemes for the location of the TLS on the PC can be used.
Таким образом, заявленный способ определения навигационных параметров управляемого подвижного объекта (УПО) заключается в обработке с помощью вычислительного устройства (ВУ) сигналов, формируемых блоком акселерометров и блоком ДУС, установленными в двухосном кардановом подвесе на ПП, стабилизированной с помощью исполнительных элементов систем стабилизации, установленных на осях карданова подвеса и управляемых с помощью ВУ, в процессе которой определяют навигационные параметры - составляющие линейных ускорений, скоростей и координат, а также угловых скоростей и координат УПО в БСК. Отличительная особеность способа заключается в том, что стабилизацию ПП вокруг осей КП осуществляют статическими системами стабилизации (не позиционируя ПП относительно инерциальной БСК), управляя исполнительными элементами - датчиками моментов, установленными на внутренней и наружной осях КП, с помощью сигналов, формируемых ВУ из сигналов, получаемых от блока ДУС. При этом для управления датчиком момента, установленным на наружной оси КП, используют сигнал, пропорциональный сумме показаний датчиков углов (прецессии) гироскопов, умноженных на синус и косинус межрамочного угла соответственно, а именно: сигнал с первого выхода блока ДУС (I1), соответствующего ИО, совпадающей с наружной осью КП в исходном положении ПП, изменяют пропорционально косинусу межрамочного угла (I1·cosλ), а сигнал со второго выхода блока ДУС (I2), соответствующего ИО, ортогональной осям КП в исходном положении ПП, изменяют пропорционально синусу межрамочного угла (I2·sinλ), при этом межрамочный угол измеряют посредством датчика угла внутренней оси; полученные сигналы суммируют (I1·cosλ)+(I2·sinλ) и затем используют (суммарный сигнал) для управления датчиком момента, установленным на наружной оси. Для управления датчиком момента, установленным на внутренней оси КП, используют сигнал с третьего выхода блока ДУС, соответствующего ИО, совпадающей с внутренней осью КП. Углы, определяющие текущую ориентацию управляемого подвижного объекта относительно базовой системы координат, определяют путем суммирования текущих значений сигналов, пропорциональных углам поворота ПП относительно управляемого подвижного объекта, которые были измерены датчиками угла, установленными на внутренней и наружной осях КП, с текущими значениями сигналов, пропорциональных углам поворота ПП относительно базовой системы координат и рассчитываемых в процессе движения управляемого подвижного объекта по сигналам, формируемым блоком ДУСов; с целью повышения точностных характеристик перед включением навигационного режима осуществляют режим калибровок акселерометров и ДУСов, выполняя позиционирование измерительных осей акселерометров и ДУСов относительно местного вектора гравитационного ускорения Земли g введением астатических интегрирующих звеньев в системы стабилизации.Thus, the claimed method for determining the navigation parameters of a controlled moving object (UPR) consists in processing using a computing device (VU) the signals generated by the accelerometer unit and the TLS unit installed in a biaxial gimbal on the PC, stabilized by means of stabilization system actuators installed on the axles of the gimbal and controlled with the help of the VU, during which the navigation parameters are determined - components of linear accelerations, speeds and coordinates , as well as angular velocities and UPR coordinates in BSK. A distinctive feature of the method is that the stabilization of the PP around the axes of the gearbox is carried out by static stabilization systems (without positioning the PP relative to the inertial BSK), controlling actuators - torque sensors installed on the internal and external axes of the gearbox, using signals generated by the control unit from the signals received from the CRS unit. In this case, to control the torque sensor mounted on the outer axis of the gearbox, use a signal proportional to the sum of the readings of the angle sensors (precession) of the gyroscopes, multiplied by the sine and cosine of the interframe angle, respectively, namely: the signal from the first output of the TLS block (I 1 ) corresponding to IO, coinciding with the outer axis of the gearbox in the initial position of the PP, change proportionally to the cosine of the interframe angle (I 1 · cosλ), and the signal from the second output of the TLS block (I 2 ) corresponding to the IO, orthogonal to the axes of the CP in the initial position of the PP, change the proportion ionically to the sine of the interframe angle (I 2 · sinλ), while the interframe angle is measured by the angle sensor of the inner axis; the received signals summarize (I 1 · cosλ) + (I 2 · sinλ) and then use (total signal) to control the torque sensor mounted on the outer axis. To control the torque sensor mounted on the internal axis of the gearbox, use the signal from the third output of the TLS unit corresponding to the IO, which coincides with the internal axis of the gearbox. The angles that determine the current orientation of the controlled movable object relative to the base coordinate system are determined by summing the current values of the signals proportional to the angles of rotation of the PP relative to the controlled moving object, which were measured by angle sensors installed on the internal and external axes of the gearbox, with the current values of the signals proportional to the angles rotation of the PP relative to the base coordinate system and calculated in the process of movement of a controlled moving object by signals, are formed DUSov unit; in order to increase the accuracy characteristics, before activating the navigation mode, calibrate the accelerometers and TLSs by positioning the measuring axes of the accelerometers and TLSs relative to the local gravitational acceleration vector of the Earth g by introducing astatic integrating links into stabilization systems.
Системы стабилизации представляют собой системы регулирования, задачей которых является компенсация внешних для ПП моментов возмущения, действующих вокруг осей стабилизации (осей карданова подвеса ПП), в индикаторном режиме, который предполагает использование для регулирования сигналов датчиков угла прецессии ДУСов (являющихся сигналами ДУСов) электрических пружин ДУСов, в результате чего системам стабилизации свойственны статические ошибки по угловой скорости, измеряемые ДУСами и являющимися полезными сигналами при решении навигационной задачи, так как они несут в себе информацию о движении ПП в инерциальном пространстве, то есть относительно базовой системы координат. Введение астатических (интегрирующих) звеньев в электрических пружинах ДУСов позиционирует ПП относительно инерциального пространства со статической ошибкой по углу.Stabilization systems are control systems whose task is to compensate for disturbance external points for the PC that act around the stabilization axes (axes of the cardan suspension of the PC) in the indicator mode, which involves the use of electric springs of DCSs to control the signals of the precession angle sensors (which are signals of the DCSs) As a result of which stabilization systems are characterized by static errors in angular velocity, measured by TLSs and which are useful signals when solving navigation translational problem, since they carry information on the movement of the PP in inertial space, that is, relative to the reference coordinate system. The introduction of astatic (integrating) links in the electric springs of the DOSs positions the PP relative to the inertial space with a static error in the angle.
На фиг.1 показано примерное расположение датчиков угловой скорости в блоке ДУС.Figure 1 shows the approximate location of the angular velocity sensors in the block of the CRS.
На фиг.2 - примерное расположение акселерометров в блоке акселерометров.Figure 2 - an approximate arrangement of accelerometers in the block of accelerometers.
На фиг.3 представлена принципиальная схема всего устройства.Figure 3 presents a schematic diagram of the entire device.
Устройство для определения навигационных параметров управляемых подвижных объектов состоит из двух частей: приборной части ГИНС (8), представленной в виде двухосного индикаторного ГС на ДУС, и вычислительного устройства (7). Приборная часть ГИНС (8) содержит: блок акселерометров (4) с тремя измерительными осями (4.1, 4.2, 4.3) и блок ДУС (5) с тремя измерительными осями (5.1, 5.2, 5.3), установленные на ПП (2), изолированной от основания (корпуса объекта управления (1)) двухосным КП, датчики угла ДУ1 (3.1) и ДУ2 (3.2), установленные соответственно на внутренней и наружной осях КП, исполнительные элементы систем стабилизации - датчики момента ДМ1 (6.1) и ДМ2 (6.2), установленные соответственно на внутренней и наружной осях КП и связанные с ВУ (7) соответственно через первый и второй усилители (9.1, 9.2). Вычислительное устройство (7), установленное на корпусе объекта управления (1), содержит блок (18) формирования сигналов навигационных параметров, обеспечивающий определение навигационных параметров, предусмотренное в прототипе, и дополнительно содержит блок (17) для формирования сигнала управления датчиком момента ДМ2. Блок (17) включает в себя блок косинуса (12), блок синуса (13), первый блок умножения (14), реализующий операцию перемножения сигнала с выхода блока (12) и сигнала с первого выхода блока ДУС (5); второй блок умножения (15), реализующий операцию перемножения сигнала с выхода блока (13) и сигнала со второго выхода блока ДУС (5); блок суммирования (16), реализующий операцию суммирования сигналов с выходов первого (14) и второго (15) блоков умножения. Вычислительное устройство содержит два блока коррекции (19.1, 19.2) сигналов управления датчиками момента, которые обеспечивают устойчивость систем стабилизации и качество переходных процессов. Каждый блок коррекции включает в себя астатическое звено (в виде интегратора), используемое в режиме калибровки. Вход первого блока коррекции (19.1) связан с третьим выходом блока ДУС (5), а выход связан через усилитель (9.1) с входом ДМ1 (6.1); вход второго блока коррекции (19.2) связан с выходом блока суммирования (16), а выход через усилитель (9.2) связан с входом ДМ2 (6.2). Выходы блока акселерометров (4) и блока ДУС (5) связаны с соответствующими входами ВУ, выходы которого соединяют с входами бортовых потребителей навигационных параметров УПО (10). ВУ имеет два дополнительных входа, связанных соответственно с выходами ДУ1 и ДУ2.A device for determining the navigation parameters of controlled movable objects consists of two parts: the instrumentation part of the GINS (8), presented in the form of a biaxial indicator GS on the CRS, and a computing device (7). The GNSS instrument part (8) contains: a block of accelerometers (4) with three measuring axes (4.1, 4.2, 4.3) and a DUS block (5) with three measuring axes (5.1, 5.2, 5.3) mounted on a software (2) insulated from the base (body of the control object (1)) biaxial gearbox, angle sensors ДУ1 (3.1) and ДУ2 (3.2), installed respectively on the internal and external axes of the gearbox, actuators of stabilization systems - torque sensors ДМ1 (6.1) and ДМ2 (6.2) mounted respectively on the internal and external axes of the gearbox and connected with the control unit (7), respectively, through the first and second amplifiers (9.1, 9 .2). The computing device (7) installed on the control object body (1) contains a block (18) for generating signals of navigation parameters, which provides the determination of navigation parameters provided in the prototype, and further comprises a block (17) for generating a control signal for the torque sensor DM2. Block (17) includes a cosine block (12), a sine block (13), a first multiplication block (14) that implements the operation of multiplying the signal from the output of the block (12) and the signal from the first output of the CRS block (5); the second multiplication block (15), which implements the operation of multiplying the signal from the output of the block (13) and the signal from the second output of the DOS block (5); a summing unit (16) that implements the operation of summing the signals from the outputs of the first (14) and second (15) multiplication units. The computing device contains two correction blocks (19.1, 19.2) of the torque sensor control signals, which ensure the stability of stabilization systems and the quality of transients. Each correction block includes an astatic link (in the form of an integrator) used in the calibration mode. The input of the first correction block (19.1) is connected to the third output of the TLS block (5), and the output is connected through an amplifier (9.1) to the input of DM1 (6.1); the input of the second correction block (19.2) is connected to the output of the summing block (16), and the output through the amplifier (9.2) is connected to the input of DM2 (6.2). The outputs of the block of accelerometers (4) and the block of CRS (5) are connected with the corresponding inputs of the control unit, the outputs of which are connected to the inputs of the on-board consumers of the navigation parameters of the UPR (10). The VU has two additional inputs associated with the outputs DU1 and DU2, respectively.
Вычислительное устройство обеспечивает расчет составляющих вектора кажущейся скорости и положения УПО в БСК с помощью сигналов блока акселерометров, а также расчет углов ориентации УПО относительно БСК путем суммирования текущих значений сигналов, пропорциональных углам поворота ПП относительно УПО, которые были измерены посредством ДУ1 и ДУ2, с текущими значениями сигналов, пропорциональных углам поворота ПП относительно БСК, рассчитываемых в процессе движения УПО по сигналам, формируемым блоком ДУС.The computing device provides the calculation of the components of the vector of the apparent velocity and position of the UPR in the BSK using the signals of the accelerometer unit, as well as the calculation of the orientation angles of the UPR relative to the BSK by summing the current values of the signals proportional to the angles of rotation of the PP relative to the UPR, which were measured by DN1 and DN2, with the current the values of the signals proportional to the angles of rotation of the PP relative to the BSK, calculated in the process of moving the UPR according to the signals generated by the TLS block.
На оси наружной рамы КП установлен отражательный элемент (11) (фиг.1, 2) для оптического прицеливания ПП в азимуте.A reflective element (11) is installed on the axis of the outer frame of the gearbox (Figs. 1, 2) for optical aiming of the target in azimuth.
Гиростабилизированная платформа при обработке сигналов с блока ДУС и блока акселерометров в ВУ рассматривается как ПП БИНС. Вычислительное устройство, обрабатывая сигналы с блока ДУС, блока акселерометров, ДУ1 и ДУ2, вырабатывает сигналы для управления ПП с помощью ДМ1 и ДМ2, а также выдает бортовому потребителю информацию о навигационных параметрах УПО.The gyro-stabilized platform when processing signals from the DUS block and the accelerometer block in the VU is considered as a BINS software. The computing device, processing the signals from the DUS block, accelerometer block, DU1 and DU2, generates signals for controlling the control panel using DM1 and DM2, and also provides the on-board consumer with information about the navigation parameters of the UPR.
Блок ДУС может быть представлен либо тремя двухстепенными ДУС, либо одним двухстепенным ДУС и одним трехстепенным ДУС, у которого две ортогональные измерительные оси.The TLS unit can be represented by either three two-tier TLS, or one two-tier TLS and one three-tier TLS, which has two orthogonal measuring axes.
Таким образом, заявленное устройство для определения навигационных параметров управляемых подвижных объектов содержит блок акселерометров и блок ДУС, установленные в двухосный карданов подвес на стабилизированной ПП, исполнительные элементы систем стабилизации, установленные на осях карданова подвеса и управляемые с помощью вычислительного устройства, при этом каждый из указанных блоков характеризуется соответствующими тремя измерительными осями; выходы блока акселерометров и блока ДУСов соединены с соответствующими входами ВУ, выходы которого связаны с соответствующими входами потребителей навигационных параметров. Отличительная особенность устройства заключается в том, что на осях карданова подвеса ПП установлены датчики угла для измерения углового положения корпуса управляемого подвижного объекта относительно ПП и исполнительные элементы - датчики момента для стабилизации ПП в инерциальном пространстве; ВУ дополнительно содержит блок косинуса (формирующий сигнал, пропорциональный косинусу межрамочного угла, измеренного посредством датчика угла внутренней оси); блок синуса (формирующий сигнал, пропорциональный синусу межрамочного угла, измеренного посредством датчика угла внутренней оси); первый блок умножения, реализующий операцию перемножения сигнала с выхода блока косинуса и сигнала с первого выхода (выход, соответствующий ИО ДУСа совпадающей с наружной осью КП в исходном положении ПП) блока ДУСов; второй блок умножения, реализующий операцию перемножения сигнала с выхода блока синуса и сигнала со второго выхода (выход, соответствующий ИО ДУСа, ортогональной осям КП в исходном положении ПП) блока ДУСов; блок суммирования, реализующий операцию суммирования сигналов с выходов первого и второго блоков умножения; первый блок коррекции, вход которого связан с третьим выходом (выход, соответствующий ИО ДУСа, совпадающей с внутренней осью КП) блока ДУСов, а выход связан через первый усилитель с входом датчика момента внутренней оси; второй блок коррекции, вход которого связан с выходом блока суммирования, а выход через второй усилитель связан с входом датчика момента наружной оси; ВУ имеет два дополнительных входа, связанных соответственно с выходами датчика угла внутренней оси и датчика угла наружной оси, выход датчика угла внутренней оси связан также с входами блоков синуса и косинуса; в блоке ДУСов, формирующем сигналы для определения навигационных параметров и для стабилизации ПП, установлены либо три двухстепенных ДУСа, либо два ДУСа, один из которых двухстепенной, а другой трехстепенной, кроме того, устройство содержит астатические звенья в системах стабилизации для осуществления режима калибровок акселерометров и ДУСов.Thus, the claimed device for determining the navigation parameters of controlled moving objects contains a block of accelerometers and a block of CRS installed in a biaxial gimbal suspension on a stabilized PC, the executive elements of stabilization systems mounted on the axes of the gimbal suspension and controlled using a computing device, each of which blocks characterized by the corresponding three measuring axes; the outputs of the accelerometer unit and the DOS unit are connected to the corresponding inputs of the control unit, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the consumers of navigation parameters. A distinctive feature of the device lies in the fact that on the axes of the gimbal suspension of the PP, angle sensors are installed to measure the angular position of the housing of the controlled moving object relative to the PP and actuators are torque sensors for stabilizing the PP in inertial space; The VU further comprises a cosine block (generating a signal proportional to the cosine of the interframe angle measured by the angle sensor of the inner axis); a sine block (generating a signal proportional to the sine of the interframe angle measured by the angle sensor of the inner axis); the first multiplication block, which implements the operation of multiplying the signal from the output of the cosine block and the signal from the first output (the output corresponding to the IED of the DOS coinciding with the outer axis of the gearbox in the initial position of the PP) of the DOS block; the second multiplication block, which implements the operation of multiplying the signal from the output of the sine block and the signal from the second output (the output corresponding to the IED of the TLS, orthogonal to the axes of the gearbox in the initial position of the PP) of the TLS block; a summing unit implementing an operation of summing the signals from the outputs of the first and second multiplication blocks; the first correction unit, the input of which is connected to the third output (the output corresponding to the IED of the TLS, which coincides with the internal axis of the gearbox) of the TLS block, and the output is connected through the first amplifier to the input of the torque sensor of the inner axis; a second correction unit, the input of which is connected to the output of the summing unit, and the output through the second amplifier is connected to the input of the external axis moment sensor; VU has two additional inputs associated respectively with the outputs of the angle sensor of the inner axis and the angle sensor of the outer axis, the output of the angle sensor of the inner axis is also connected to the inputs of the sine and cosine blocks; either three two-stage DOSs or two DUSs, one of which is two-stage and the other three-stage, are installed in the block of DLSs, which generates signals for determining navigation parameters and for stabilizing the receiver, in addition, the device contains astatic links in stabilization systems for implementing the calibration mode of accelerometers and DUSov.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007117976/28A RU2339002C1 (en) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Method of evaluation of navigation parameters of operated mobile objects and related device for implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007117976/28A RU2339002C1 (en) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Method of evaluation of navigation parameters of operated mobile objects and related device for implementation thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2339002C1 true RU2339002C1 (en) | 2008-11-20 |
Family
ID=40241396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007117976/28A RU2339002C1 (en) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Method of evaluation of navigation parameters of operated mobile objects and related device for implementation thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2339002C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2606240C2 (en) * | 2011-07-15 | 2017-01-10 | Астриум Гмбх | Platform relative navigation using range measurements |
| RU2689840C1 (en) * | 2018-10-10 | 2019-05-29 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" | Vehicle positioning device |
| RU2741564C2 (en) * | 2019-04-15 | 2021-01-26 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Error correction method of integrated navigation systems |
-
2007
- 2007-05-14 RU RU2007117976/28A patent/RU2339002C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2606240C2 (en) * | 2011-07-15 | 2017-01-10 | Астриум Гмбх | Platform relative navigation using range measurements |
| RU2689840C1 (en) * | 2018-10-10 | 2019-05-29 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" | Vehicle positioning device |
| RU2741564C2 (en) * | 2019-04-15 | 2021-01-26 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Error correction method of integrated navigation systems |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111678538B (en) | Dynamic level error compensation method based on speed matching | |
| US4507737A (en) | Heading reference and land navigation system | |
| JP5068531B2 (en) | Method and system for improving the accuracy of inertial navigation measurements using measured and stored gravity gradients | |
| US10302453B2 (en) | Attitude sensor system with automatic accelerometer bias correction | |
| US20020188416A1 (en) | Micro azimuth-level detector based on micro electro-mechanical systems and a method for determination of attitude | |
| EP1983304B1 (en) | Heading stabilization for aided inertial navigation systems | |
| RU2768087C2 (en) | Underground mining vehicle and method for its orientation | |
| US10852846B2 (en) | Electronic device for use in motion detection and method for obtaining resultant deviation thereof | |
| CN106052682A (en) | Mixed inertial navigation system and navigation method | |
| US10310132B2 (en) | Absolute vector gravimeter and methods of measuring an absolute gravity vector | |
| JP2000321070A (en) | Strap-down inertial navigation device | |
| EP2638360B1 (en) | A system and method for north finding | |
| RU2339002C1 (en) | Method of evaluation of navigation parameters of operated mobile objects and related device for implementation thereof | |
| US20080010017A1 (en) | Method For Elaborating Navigation Parameters And Vertical Of A Place | |
| RU2509289C2 (en) | Azimuthal orientation of platform of triaxial gyrostabiliser by increments of angle of gyroblock precession | |
| CN111141285B (en) | Aviation gravity measuring device | |
| Dichev et al. | A gyro-free system for measuring the parameters of moving objects | |
| RU2608337C1 (en) | Method of three-axis gyrostabilizer stabilized platform independent initial alignment in horizontal plane and at specified azimuth | |
| WO2021012635A1 (en) | Gyroscope information-based inertial navigation method | |
| RU2320963C2 (en) | Mode of mounting axles of mobile object | |
| US3352164A (en) | Gyro monitor adaptive mechanization | |
| RU2782334C1 (en) | Method for determining object orientation parameters using semi-analytical inertial navigation system with geographical orientation of four-axis gyroplatform axes | |
| Sun et al. | Design and implementation of fiber optic gyro north-seeker | |
| Sotak | Testing the coarse alignment algorithm using rotation platform | |
| RU2107897C1 (en) | Method of inertia navigation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180515 |