RU1838760C - Method of determination of heading correction of two-mode single-gyroscope course indicator - Google Patents

Method of determination of heading correction of two-mode single-gyroscope course indicator

Info

Publication number
RU1838760C
RU1838760C SU914946558A SU4946558A RU1838760C RU 1838760 C RU1838760 C RU 1838760C SU 914946558 A SU914946558 A SU 914946558A SU 4946558 A SU4946558 A SU 4946558A RU 1838760 C RU1838760 C RU 1838760C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gyroscope
gyro
correction
course
indicator
Prior art date
Application number
SU914946558A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Владимирович Попов
Александр Михайлович Фастыковский
Дмитрий Васильевич Реут
Юрий Александрович Шахов
Игорь Алексеевич Дедок
Original Assignee
Цнии "Дельфин"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Цнии "Дельфин" filed Critical Цнии "Дельфин"
Priority to SU914946558A priority Critical patent/RU1838760C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1838760C publication Critical patent/RU1838760C/en

Links

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к области навигационного приборостроени  и может быть использовано дл  определени  поправки курса двухрежимных одногироскопных кур- соуказателей,, в частности, гироазимутком- пасов и гироазимутгоризонткомпасов. Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  поправки курса двух- режимного одногироскопного курсоуказател  при одновременном сокращении времени ее определени . Предложенный способ определени  поправки курса двухрежимного одногироскопного курсоу- казател  включает запуск курсоуказател  и выдержку его в течение времени, обеспечивающего достижение установившегос  электрического и теплового состо ни , включение режима гироазимута с управл ющим моментом по вертикальной оси подвеса гироскопа, пропорциональным отклонению главной оси гироскопа от горизонта , ориентирование .главной оси гироскопа в произвольной последовательности на восток и на запад, фиксирование в каждой из этих ориентации, установившихс  значений отклонений главной оси гироскопа от горизонта и определение посто нной поправки курса как арксинуса частного от делени  суммы измеренных показаний индикатора горизонта на разность этих показаний . ёThe invention relates to the field of navigation instrumentation and can be used to determine the course correction of dual-mode single-gyro direction indicators, in particular, gyroazimuth compasses and gyroazimuth horizon compasses. The aim of the invention is to increase the accuracy of determining the course correction of a two-mode single-gyro guidance indicator while reducing its determination time. The proposed method for determining the course correction of a two-mode single-gyro course indicator includes starting the course indicator and holding it for a time, ensuring the achievement of a steady electric and thermal state, turning on the gyro azimuth mode with a control moment along the vertical axis of the gyroscope suspension proportional to the deviation of the main axis of the gyroscope from the horizon, orienting the main axis of the gyroscope in an arbitrary sequence east and west, fixing in each of these orientations tion, the main values of established deviations of the gyro axis from the horizontal and defining a constant rate as the arcsine correction by dividing the measured horizon indicator readings on the difference of these readings. ё

Description

Изобретение относитс  к области приборостроени  и может быть использовано дл  определени  поправки курса. двухрежимных одногироскопных курсоуказэтелей.The invention relates to the field of instrumentation and can be used to determine course correction. dual-mode single-gyro course indicators.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  посто нной по- правкикурса двухрежимного гирокурсоуказател  при одновременном сокращении времени ее определени .The aim of the invention is to improve the accuracy of determining the constant course correction of a dual-mode gyro pointer while reducing its determination time.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе определени  посто нной поправкиThis goal is achieved in that in the method of determining the constant correction

курса двухрежимного гирокурсоуказател , включающем запуск гирокурсоуказател  и выдержку его в течение времени, обеспечивающего достижение установившегос  электрического и теплового состо ни , после указанной выдержки включают режим гироазимута с управл ющим моментом по вертикальной оси гироскопа, пропорциональным выходному сигналу индикатора горизонта . В режиме гироазимута производ т ориентирование главной оси гироскопа вthe course of the dual-mode gyro-pointer, including starting the gyro-pointer and holding it for a time, ensuring the achievement of a steady electric and thermal state, after this exposure, the gyro-azimuth mode with a control moment along the vertical axis of the gyroscope proportional to the output of the horizon indicator is turned on. In the gyro azimuth mode, the orientation of the main axis of the gyroscope in

00 W 0000 w 00

4J о о4J o o

соwith

произвольной последовательности на Восток и на Запад.arbitrary sequence to the East and West.

В каждой из двух указанных ориентации измер ют установившеес  значение выходного сигнала индикатора горизонта и определ ют посто нную поправку курса как арксинус частичного от делени  суммы измеренных показаний индикатора горизонта на разность этих показаний, вз тых в том пор дке, в котором производилось ориентирование главной оси гироскопа.In each of the two indicated orientations, the steady-state value of the output signal of the horizon indicator is measured and the constant course correction is determined as the arcsine of the partial of dividing the sum of the measured readings of the horizon indicator by the difference of these readings, taken in the order in which the main axis of the gyroscope was oriented .

Теоретическое обоснование предлагаемого способа определени  посто нной поправкикурса двухрежимного гирокурсоуказател  состоит в следующем.The theoretical justification of the proposed method for determining the constant correction rate of the dual-mode gyro course indicator is as follows.

Придание гирокурсоуказателю свойства избирательности к направлению истинного (географического) меридиана в режиме гирокомпаса и свойства сохран ть заданное азимутальное направление в режиме гироазимута достигаетс  соответствующим формированием моментов управлени . В режиме гирокомпаса по показани м индикатора горизонта (акселерометра)/ формируютс  одновременно ма тниковый Кх/ и демпфирующий Kz/J моменты, прикладываемые соответственно по горизонтальной и по вертикальной ос м гироскопа, что придает ему свойства гирокомпаса. В режиме гироазимута по показани м индикатора горизонта подают момент Kz/J только на вертикальную ось, горизонтиру  гироскоп. В обоих режимах по данным о широте места и скорости движени  объекта относительно Земли формируют также моменты широтной и скоростной коррекции.Giving the gyro course indicator the selectivity to the direction of the true (geographical) meridian in the gyrocompass mode and the ability to maintain the specified azimuthal direction in the gyro azimuth mode is achieved by the corresponding formation of control moments. In the gyrocompass mode, according to the indications of the horizon indicator (accelerometer) /, the satellite Kx / and damping Kz / J moments are formed simultaneously, applied along the horizontal and vertical axis of the gyroscope, which gives it the properties of a gyrocompass. In the gyro azimuth mode, according to the indications of the horizon indicator, the moment Kz / J is applied only to the vertical axis, the horizontal of the gyroscope. In both modes, according to the latitude of the place and speed of the object relative to the Earth, the moments of latitudinal and speed correction are also formed.

Уравнени  движени  гироазимуткомпа- са на неподвижном основании в предположении , что угол поворота оси гироскопа в азимуте неограничен, а угол В возвышени  оси гироскопа над плоскостью горизонта мал, можно представить в виде:The equations of motion of the gyroazimuth compass on a fixed base under the assumption that the angle of rotation of the axis of the gyroscope in azimuth is unlimited, and the angle B of the elevation of the axis of the gyroscope above the horizontal plane can be represented as:

М2корр MX корр- моменты коррекции на вертикальной и на горизонтальной ос х гироскопа соответственно;M2corr MX corr — correction moments on the vertical and horizontal axes of the gyroscope, respectively;

Мгкомп, Мхкомп - моменты компенсацииMGkomp, Mkhkomp - moments of compensation

посто нных составл ющих вредных моментов на вертикальной и на горизонтальной ос х гироскопа соответственно;constant constituents of harmful moments on the vertical and horizontal axes of the gyroscope, respectively;

Мх, Mz - вредные моменты на вертикальной и на горизонтальной ос х гироскопа соответственно.Mx, Mz are harmful moments on the vertical and horizontal axes of the gyroscope, respectively.

Наличие вредных моментов в ос х подвеса гироскопа приводит к инструментальным погрешност м определени  географического меридиана в режиме гирокомпаса и погрешност м хранени  азимутального направлени  в режиме гироазимута. Посто нную составл ющую вредных моментов на горизонтальной оси гироскопа компенсируют моментом Мх в режиме гироазимута, устран   видимый азимутальный уход, отличающийс  от вертикальной составл ющей скорости вращени  Земли Usln f. После этого моментом широтной коррекции компенсируютThe presence of harmful moments in the axis of suspension of the gyroscope leads to instrumental errors in determining the geographic meridian in the gyrocompass mode and inaccuracies in the storage of the azimuthal direction in the gyro azimuth mode. The constant component of harmful moments on the horizontal axis of the gyroscope is compensated by the moment Mx in the gyro azimuth mode, eliminating the visible azimuthal deviation, which differs from the vertical component of the Earth's rotation speed Usln f. After that, the moment of latitudinal correction is compensated

вертикальную составл ющую скорости вращени  Земли, устран   видимый азимутальный уход полностью. Вли ние посто нной составл ющей вредных моментов по верти кальной оси гироскопа на погрешность определени  географического меридиана в режиме гирокомпаса выражаетс  известной формулой в малых углах:the vertical component of the Earth's rotation speed, eliminating the apparent azimuthal departure completely. The influence of the constant component of harmful moments along the vertical axis of the gyroscope on the error in determining the geographical meridian in the gyrocompass mode is expressed by the well-known formula at small angles:

ДаYes

 No.

Н U cosyH U cozy

(3)(3)

Mz Mz+MzKMz Mz + MzK

4040

или в конечных углахor in the final corners

Д« arcsinD "arcsin

MfMf

Н U costpN u costp

(4)(4)

Н (/3 + Ucos ( а) - К2В + MZKOPP + MzK0 H (/ 3 + Ucos (a) - K2B + MZKOPP + MzK0

+ М2+ M2

(1)(1)

-Н( a+Usiny -ft Ucos p cos a) Kx/3 + MXKOPP + Мхкомп + Mz (2)-H (a + Usiny -ft Ucos p cos a) Kx / 3 + MXKOPP + MXComp + Mz (2)

где a, ft- углы отклонени  оси гироскопа от меридиана в горизонтальной плоскости и от плоскости горизонта соответственно;where a, ft are the angles of deviation of the gyroscope axis from the meridian in the horizontal plane and from the horizon plane, respectively;

Н - собственный кинетический момент гироскопа;H - own kinetic moment of the gyroscope;

U - скорость вращени  Земли;U is the Earth's rotation speed;

уз-широта места;,Uz-latitude of the place ;,

где Да -погрешность определени  направлени  географического меридиана;where Yes is the error in determining the direction of the geographic meridian;

Mz - посто нна  составл юща  нескомпенсированных вредных моментов на вертикальной оси гироскопа.Mz is a constant component of uncompensated harmful moments on the vertical axis of the gyroscope.

Поэтому посто нную составл ющую вредных моментов на вертикальной оси гироскопа - основной источник инструментальных погрешностей в режиме гирокомпаса устран ют по измерени м поTherefore, the constant component of harmful moments on the vertical axis of the gyroscope — the main source of instrumental errors in the gyrocompass mode — is eliminated by measuring

сто нной поправки - разности между положением равновеси  в режиме гирокомпаса и направлением географического меридиана .of the stationary correction is the difference between the equilibrium position in the gyrocompass mode and the direction of the geographic meridian.

В режиме гироазимута посто нна  составл юща  нескомпенсированного вредного момента на вертикальной оси гироскопа приводит к по влению пропорционального его величине дополнительного вклада в установившеес  показание индикатора горизонта . При произвольной ориентации гироскопа в азимуте в установившемс  положении из уравнени  (1) следует равенствоIn the regime of gyro azimuth, the constant component of the uncompensated harmful moment on the vertical axis of the gyroscope leads to the appearance of an additional contribution proportional to its value to the steady reading of the horizon indicator. For arbitrary orientation of the gyroscope in azimuth in the steady state, equation (1) implies the equality

Kz/ -HUcosy5slna + Mz , (5)Kz / -HUcosy5slna + Mz, (5)

или д - HUcos рsing , Mz ,с.or d - HUcos psing, Mz, s.

Р - --Ј-7 КГ; (6)P - --Ј-7 KG; (6)

где/ -угол подъема кинетического момента гироскопа над плоскостью горизонта в установившемс  положении;where / is the angle of elevation of the kinetic moment of the gyroscope over the horizon plane in the steady state;

Kz - крутизна момента горизонтальной коррекции.Kz is the steepness of the horizontal correction moment.

В предлагаемом способе определени  посто нной поправки дл  исключени  требований по точному определению угла а, измерение установившегос  показани  индикатора горизонтар производ т при ориентации оси гироскопа приблизительно на Восток (курс 270° градусов) или приблизительно на Запад (курс 90° градусов). В этом случае погрешность азимутальной ориентации гироскопа или ее изменени  в процессе работы даже в единицы градусов не привод т к заметному нарушению баланса членов в выражении (3) (cos 90° 1,0000; cos 89° 0,9998; cos 88° - 0,9994 и т.д.). Использование любой другой азимутальной ориентации потребовало бы точной прив зки гироскопа к направлению-географического меридиана. В предлагаемом способе провод т измерени  установившихс  показаний .индикатора горизонта в двух ориентаци / гироскопа в произвольной последовательности:In the proposed method for determining the constant correction to eliminate the requirements for the exact determination of the angle a, the steady-state indicator of the horizontal indicator is measured with the gyro axis oriented to the East (course 270 ° degrees) or approximately West (course 90 ° degrees). In this case, the error in the azimuthal orientation of the gyroscope or its change during operation, even in units of degrees, does not lead to a noticeable violation of the balance of members in expression (3) (cos 90 ° 1.0000; cos 89 ° 0.9998; cos 88 ° - 0 9994 etc.). The use of any other azimuthal orientation would require precise alignment of the gyroscope with the geographic meridian direction. In the proposed method, measurements are made of the steady-state readings of the horizon indicator in two orientations / gyroscope in an arbitrary sequence:

1) при ориентации оси гироскопа на Восток (курс 2701) with the orientation of the axis of the gyroscope to the East (course 270

„ , HUcos Ч-И„, HUcos CHI

и - Т --------7f.and - T -------- 7f.

КгKg

(7)(7)

2) при ориентации оси гироскопа на Запад (курс 90°) .2) with the orientation of the axis of the gyroscope to the West (90 ° course).

HUcos- (8) V  HUcos- (8) V

I .I.

| По результатам этих измерений посто- |  нна  поправка может быть определена из j выражений (4), (7), (8), как обратна  тригоно- метрическа  функци  (арксинус) частного от| According to the results of these measurements, | This correction can be determined from j expressions (4), (7), (8), as the inverse trigonometric function (arcsine) of the quotient of

делени  суммы установившихс  показаний индикатора горизонта в восточной и в западной ориентаци х на их разность в том же пор дкеdividing the sum of the established indications of the horizon indicator in the eastern and western orientations by their difference in the same order

Aa arcsinAa arcsin

& +AV ,& + AV,

9)9)

Рассмотрим пример конкретного выполнени  способаConsider an example of a specific implementation of the method

Гироазимуткомпас в режиме гирокомпаса приходил в компасный меридиан. Затем в режиме гироазимута осуществл лось ориентирование оси гироскопа на Восток заThe gyroazimutcompass in the gyrocompass mode came to the compass meridian. Then, in the gyro azimuth mode, the axis of the gyroscope was oriented eastward

врем  4 мин. Посредством цифрового вольтметра измер лось установившеес  показа- ние индикатора горизонта в течение 4...6 мин. Затем осуществл лось ориентирование гироскопа на Запад за врем  8 мин.4 min time Using a digital voltmeter, a steady reading of the horizon indicator was measured for 4 ... 6 minutes. Then, the gyro was oriented to the West for 8 minutes.

Посредством цифрового вольтметра измер лось установившеес  показание индикатора горизонта в течение 6...8 мин. Далее определ лась посто нна  поправка курса гйроазимуткомпаса в режиме гирокомпасаUsing a digital voltmeter, a steady reading of the horizon indicator was measured for 6 ... 8 min. Further, a constant correction of the gyroazimuthcompass rate in the gyrocompass mode was determined

по формуле (8). Направление истинного меридиана определ лось как сумма компасного меридиана и посто нной поправки в данном пуске. Эксперименты проводились с двум  гироскопами. Между пусками производилась компенсаци  посто нной поправки дополнительным током датчика момента гироскопа. Во всех пусках корпус гйроазимуткомпаса сохран л неизменную ориентацию относительно неподвижногоby the formula (8). The direction of the true meridian was determined as the sum of the compass meridian and the constant correction in this launch. The experiments were carried out with two gyroscopes. Between starts, constant correction was compensated by the additional current of the gyroscope torque sensor. In all launches, the body of the gyroazimuth compass maintained a constant orientation relative to the stationary

основани .bases.

По результатам экспериментов уст анов- лена высока  эффективность предлагаемого способа. Врем  определени  посто нной поправки составило от 23 до 24 мин.According to the results of experiments, the high efficiency of the proposed method was established. The time for determining the constant correction was from 23 to 24 minutes.

Врем  определени  посто нной поправки серийного гйроазимуткомпаса Ве- ra-М ВаО. 115.001ТУ с использованием предлагаемого способа удалось сократить с 12 часов до 40 мин.Time for determination of the constant correction of the serial gyroazimuth compass Vera-M BaO. 115.001TU using the proposed method was reduced from 12 hours to 40 minutes

В обоих случа х погрешность определени  посто нной поправки курсоуказател  при реализации предлагаемого способа была меньше цены делени  шкалы курса 0,1 градуса.In both cases, the error in determining the constant correction of the heading indicator when implementing the proposed method was less than the price of dividing the heading scale of 0.1 degrees.

Использование предлагаемого способаUsing the proposed method

определени  посто нной поправки курсаconstant rate correction

двухрежимного гирокурсоуказател  позвол ет по сравнению с прототипом резкоdual-mode gyro-pointer allows compared with the prototype sharply

уменьшить врем  определени  поправки (вreduce the time to determine the correction (in

20 и более раз), увеличить точность определени  поправки. При конкретном выполнении способа погрешность определени  посто нной поправки была меньше цены делени  шкалы курса. При использовании20 times or more), to increase the accuracy of determining the correction. In a particular embodiment of the method, the error in determining the constant correction was less than the price of dividing the rate scale. Using

предлагаемого способа отпадает надоб- ность в использовании внешних удаленных ориентиров, в высокоточном определении их истинных пеленгов, исключаетс  зависимость возможности определени  посто нной поправки от погодных условий.The proposed method eliminates the need for using external remote reference points, in the high-precision determination of their true bearings, and the dependence of the possibility of determining a constant correction on weather conditions is excluded.

Предлагаемый способ с равным успехом можно примен ть как в услови х завода-изготовител , так и на объекте.The proposed method can be applied with equal success both in the conditions of the manufacturer and at the facility.

Применение предлагаемого способа позвол ет по сравнению с прототипом существенно повысить инструментальную точность гирокурсоуказател , особенно при плавании в высоких широтах.The application of the proposed method allows, in comparison with the prototype, to significantly increase the instrumental accuracy of the gyro course indicator, especially when swimming in high latitudes.

Claims (1)

Формула изо б р е т е н и   Formula of the invention Способ определени  поправки курсаMethod for determining course correction двухрежимного одногироскопного курсоуказател , включающий запуск курсоуказате- л  и выдержку его в течение времени точкостной готовности, о т л и ч а ю щи и с   тем, что, с целью повышени  точности определени  поправки при сокращении времени ееa dual-mode single-gyro course indicator, including starting the course indicator and holding it for the time of precision readiness, and so on, in order to increase the accuracy of determining the correction while reducing its time определени , после указанной выдержкиdetermination after said extract дополнительно в режиме гироазимутаadditionally in gyro azimuth mode формируют управл ющий момент по. вёр: тикальной оси гироскопа, пропорциональнрйотклонен ию главной оси гироскопа от горизонта, ориентируют главную ось гироскопа на Восток и на Запад, фиксируют в каждой из этих ориентации устанрвившу- юс  величину отклонени  главной оси гироскопа от горизонта и определ ют поправку курса как арксинус частного от делени  суммы величин указанных отклонений на их разность.form the control moment by. the vertical axis of the gyroscope is proportional to the main axis of the gyroscope and is aligned with the horizon, the main axis of the gyroscope is oriented east and west, the deviation of the main axis of the gyroscope from the horizon is fixed in each of these orientations, and the course correction is determined as the arcsine of the quotient from the division the sum of the values of the indicated deviations to their difference.
SU914946558A 1991-06-18 1991-06-18 Method of determination of heading correction of two-mode single-gyroscope course indicator RU1838760C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914946558A RU1838760C (en) 1991-06-18 1991-06-18 Method of determination of heading correction of two-mode single-gyroscope course indicator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914946558A RU1838760C (en) 1991-06-18 1991-06-18 Method of determination of heading correction of two-mode single-gyroscope course indicator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1838760C true RU1838760C (en) 1993-08-30

Family

ID=21579842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU914946558A RU1838760C (en) 1991-06-18 1991-06-18 Method of determination of heading correction of two-mode single-gyroscope course indicator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1838760C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Изделие ГКУ-1. Инструкци по эксплуатации КИ1. 150.020-05 ИЭ. п.3.3.4. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2239540B1 (en) Gyroscope adapted to be mounted to a goniometer
CA1277401C (en) Method for determining the heading of an aircraft
US2914763A (en) Doppler-inertial navigation data system
US4800501A (en) Vehicle land navigating device
US4262861A (en) Inertially decoupled strapdown system
EP2638360B1 (en) A system and method for north finding
RU2541710C1 (en) Method of independent azimuthal orientation of platform of three-axis gyrostabiliser on movable base
GB885946A (en) Gyro compass
RU2608337C1 (en) Method of three-axis gyrostabilizer stabilized platform independent initial alignment in horizontal plane and at specified azimuth
RU1838760C (en) Method of determination of heading correction of two-mode single-gyroscope course indicator
US3222795A (en) Accelerated north-seeking gyrocompassing system
US3330945A (en) Accelerated north-seeking gyrocompassing system
RU2630526C1 (en) Azimuthal orientation of platform of triaxial gyrostabiliser
US4809007A (en) Navigation method
US2811785A (en) Gyroscopic direction-indicating instruments
US3310986A (en) Three axis navigational apparatus
US3214983A (en) Attitude reference
US3548507A (en) Gyroscopic indicating system
Wang et al. Research on axis misalignment auto-calibration of rotary INS/CNS integrated system
US3545092A (en) Method for aligning a navigation system
US3443320A (en) Electrostatic gyrocompass
Anderson Inertia navigation systems
RU2571199C1 (en) Stabilised gyrocompass system
US3198940A (en) Inertial navigation system
US3323380A (en) Gyroscope system