RU2020417C1 - Inertial navigation system - Google Patents

Inertial navigation system Download PDF

Info

Publication number
RU2020417C1
RU2020417C1 SU4925457A RU2020417C1 RU 2020417 C1 RU2020417 C1 RU 2020417C1 SU 4925457 A SU4925457 A SU 4925457A RU 2020417 C1 RU2020417 C1 RU 2020417C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
channel
adder
unit
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.В. Корнейчук
В.В. Мелешко
С.В. Тарнавский
Н.А. Цепляев
Original Assignee
Мелешко Владислав Валентинович
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 Мелешко Владислав Валентинович filed Critical Мелешко Владислав Валентинович
Priority to SU4925457 priority Critical patent/RU2020417C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2020417C1 publication Critical patent/RU2020417C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: navigation instrumentation engineering. SUBSTANCE: inertial navigation system consists of azimuth-free gyrostabilized platform and computing unit in which components of absolute motion speed and coordinates are computed by accelerometer signals. Novelty consists in that accelerometer signals are fed to motors for platform stabilization with correction. Correction is formed by components of absolute linear speed from cross channels with regard to object latitude. Such damping system makes it possible to reduce disturbance of navigation system and to increase its accuracy. Effect is particularly appreciable in operation of system for more than 1 h. EFFECT: higher accuracy in determination of angles of orientation, speed and coordinated in steady horizontal motion of object at constant speed and heading. 2 dwg

Description

Изобретение относится к навигационному приборостроению и может быть использовано для разработки точных автономных инерциальных навигационных систем. The invention relates to navigation instrumentation and can be used to develop accurate autonomous inertial navigation systems.

Известен класс инерциальных навигационных систем (ИНС) полуаналитического типа со свободной в азимуте платформой, недостатком которых является наличие незатухающих колебательных составляющих погрешностей определения углов ориентации скоростей и координат объекта, вызываемых инструментальными погрешностями их элементов (погрешности начальной выставки гироплатформы, дрейф гироскопов, нулевые сигналы акселерометров и др.). A class of inertial navigation systems (ANS) of a semi-analytical type with a free azimuth-free platform is known, the drawback of which is the presence of undamped vibrational components of errors in determining the orientation angles of velocities and coordinates of an object caused by instrumental errors of their elements (errors in the initial gyro platform display, gyroscope drift, zero accelerometer signals and other).

Известны ИНС, в которых для демпфирования указанных колебательных составляющих погрешностей используется информация от внешних, не входящих в состав ИНС, измерителей скоростей или координат объекта. Недостатками таких систем являются их автономность, сложность и дороговизна из-за применения динамических фильтров для обработки сигналов внешних измерителей скоростей и координат. ANNs are known in which information from external, not included in ANNs, speed meters or object coordinates is used to damp these vibrational components of errors. The disadvantages of such systems are their autonomy, complexity and high cost due to the use of dynamic filters for processing signals from external speed and coordinate meters.

Известны также ИНС, в которых для демпфирования указанных выше колебательных составляющих погрешностей и для сохранения невозмущаемости гироплатформы скоростями и ускорениями объекта в каналах управления гироплатформой используются корректирующие устройства с передаточными функциями специального вида. Недостатком таких систем является сложность передаточных функций корректирующих устройств, в частности, высокий порядок полиномов числителя, что затрудняет их практическую реализацию. Also known are ANNs in which corrective devices with special-purpose transfer functions are used in the gyro-platform control channels to damp the oscillatory components of the errors indicated above and to preserve the gyro-platform unperturbed by the speeds and accelerations of the object. The disadvantage of such systems is the complexity of the transfer functions of corrective devices, in particular, the high order of the numerator polynomials, which complicates their practical implementation.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является ИНС, содержащая гироплатформу с акселерометром и гироскопом в каждом из двух горизонтальных каналов и гироскопом в азимутальном канале, две идентичные цепи, соответственно, в первом и втором горизонтальных каналах, каждая из которых выполнена в виде последовательно соединенных интегратора, соединенного своим входом с акселерометром соответствующего канала, первого масштабирующего блока, первого сумматора и усилителя, выход которого соединен с входом гироскопа соответствующего канала, а также второго масштабирующего блока, общий для обоих каналов блок определения координат и скоростей, первый и второй входы которого соединены с выходами интеграторов первого и второго каналов соответственно, причем в каждом канале выход второго масштабирующего блока соединен с вторым входом первого сумматора. Closest to the technical nature of the claimed device is an ANN containing a gyro platform with an accelerometer and a gyroscope in each of the two horizontal channels and a gyroscope in the azimuth channel, two identical circuits, respectively, in the first and second horizontal channels, each of which is made in series connected an integrator connected by its input to the accelerometer of the corresponding channel, the first scaling unit, the first adder and amplifier, the output of which is connected to the gyroscope input and the corresponding channel, as well as the second scaling unit, a coordinate and velocity determination unit common to both channels, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the integrators of the first and second channels, respectively, and in each channel the output of the second scaling unit is connected to the second input of the first adder.

Целью изобретения является повышение точности определения углов ориентации, скоростей и координат в установившемся режиме горизонтального движения объекта с постоянной скоростью и постоянным курсом. The aim of the invention is to improve the accuracy of determining orientation angles, speeds and coordinates in the steady state horizontal movement of an object with a constant speed and constant heading.

Цель достигается тем, что в известной ИНС в первый канал введены последовательно соединенные первый блок умножения, инвертор и второй сумматор, второй вход которого соединен с акселерометром первого канала, причем первый вход первого блока умножения соединен с выходом интегратора второго канала, во второй канал введены последовательно соединенные второй блок умножения и третий сумматор, причем второй вход третьего сумматора соединен с выходом акселерометра второго канала, а первый вход второго блока умножения соединен с выходом интегратора первого канала, введен также общий для обоих каналов масштабирующий блок, вход которого соединен с выходом блока определения скоростей и координат по сигналу синуса широты места. The goal is achieved by the fact that in the known ANN the first multiplication unit, the inverter and the second adder are connected in series to the first channel, the second input of which is connected to the accelerometer of the first channel, the first input of the first multiplication unit connected to the output of the integrator of the second channel, introduced in series connected to the second multiplication unit and the third adder, the second input of the third adder connected to the output of the accelerometer of the second channel, and the first input of the second multiplication unit connected to the integ Ator first channel, introduced as common to both channels, scaling unit having an input connected to the output determination unit velocities and coordinates on a signal sine latitude.

В известных ИНС использование внутренних связей между их элементами для демпфирования колебаний гироплатформы приводит к ее возмущаемости параметрами движения объекта скоростью, ускорением, скоростью изменения ускорения. В предлагаемой ИНС, в отличие от известных технических решений, с помощью дополнительно введенных сумматоров, умножителей, масштабирующего элемента и инвертора формируются поправки к сигналам управления гироплатформой, обеспечивающие автономное демпфирование колебаний гироплатформы с сохранением ее невозмущаемости в установившемся режиме горизонтального движения объекта с постоянной скоростью и с постоянным курсом . In well-known ANNs, the use of internal connections between their elements for damping gyro platform oscillations leads to its perturbation by the object’s motion parameters with speed, acceleration, and acceleration change rate. In the proposed ANN, unlike the well-known technical solutions, with the help of additionally introduced adders, multipliers, a scaling element, and an inverter, corrections to the gyro platform control signals are formed, which provide autonomous damping of the gyro platform oscillations while maintaining its unperturbation in the steady-state horizontal mode of the object at a constant speed and with constant course.

На фиг. 1 показана структурная схема ИНС; на фиг. 2 - функциональная схема блока вычисления скоростей и координат. In FIG. 1 shows a structural diagram of an ANN; in FIG. 2 is a functional block diagram of the calculation of speeds and coordinates.

ИНС состоит (фиг. 1) из гироплатформы 1, связанной в двух горизонтальных каналах с первым 2 и вторым 3 акселерометрами и первым 4 и вторым 5 гироскопами, а в азимутальном канале - с третьим гироскопом 6, а также из первого 7 и второго 8 интеграторов и блока 9 определения скоростей и координат. Выходы первого 2 и второго 3 акселерометров подключены соответственно к входам первого 7 и второго 8 интеграторов, а также к первым входам девятого 10 и десятого 11 сумматоров, вторые входы которых связаны соответственно с выходом шестого умножителя 12 и через третий инвертор 13 с выходом седьмого умножителя 14. Первые входы шестого 12 и седьмого 14 умножителей связаны соответственно с выходами второго 8 и первого 7 интеграторов, а вторые входы через седьмой масштабирующий элемент 15 - с шестым выходом блока 9 вычисления скоростей и координат. Выходы девятого сумматора 10 и первого интегратора 7 соответственно через первый 16 и третий 17 масштабирующие элементы соединены с входами первого сумматора 18, выход которого через первый усилитель 19 коррекции подключен к входу первого гироскопа 4. Выходы десятого сумматора 11 и второго интегратора 8 соответственно через второй 20 и четвертый 21 масштабирующие элементы соединены с входами второго сумматора 22, выход которого через второй усилитель 23 коррекции подключен к входу второго гироскопа 5. ANN consists (Fig. 1) of gyro platform 1 connected in two horizontal channels with the first 2 and second 3 accelerometers and the first 4 and second 5 gyroscopes, and in the azimuth channel with the third gyroscope 6, as well as the first 7 and second 8 integrators and block 9 for determining speeds and coordinates. The outputs of the first 2 and second 3 accelerometers are connected respectively to the inputs of the first 7 and second 8 integrators, as well as to the first inputs of the ninth 10 and tenth 11 adders, the second inputs of which are connected respectively with the output of the sixth multiplier 12 and through the third inverter 13 with the output of the seventh multiplier 14 The first inputs of the sixth 12 and seventh 14 multipliers are connected respectively with the outputs of the second 8 and first 7 integrators, and the second inputs, through the seventh scaling element 15, are connected with the sixth output of the speed and coordinate calculation unit 9. The outputs of the ninth adder 10 and the first integrator 7, respectively, through the first 16 and third 17 scaling elements are connected to the inputs of the first adder 18, the output of which through the first correction amplifier 19 is connected to the input of the first gyroscope 4. The outputs of the tenth adder 11 and the second integrator 8, respectively, through the second 20 and the fourth 21 scaling elements are connected to the inputs of the second adder 22, the output of which through the second correction amplifier 23 is connected to the input of the second gyroscope 5.

Блок 9 вычисления скоростей и координат состоит (фиг. 2) из пяти умножителей 24-28, первого 29 и второго 30 делителей трех интеграторов 31, 32, 33, шести сумматоров 34-39, первого 40 и второго 41 синусных преобразователей, первого 42 и второго 43 косинусных преобразователей, первого 44 и второго 45 инверторов, двух масштабирующих элементов 46, 47 и четырех задатчиков 48-51 сигналов. Block 9 calculation of speeds and coordinates (Fig. 2) consists of five multipliers 24-28, the first 29 and second 30 dividers of three integrators 31, 32, 33, six adders 34-39, the first 40 and second 41 sine converters, the first 42 and the second 43 cosine converters, the first 44 and the second 45 inverters, two scaling elements 46, 47 and four signal sets 48-51.

Первые входы первого 24 и второго 25 умножителей соединены с выходом первого интегратора 7, а вторые входы - соответственно с выходами первого косинусного 42 и первого синусного 40 преобразователей. Первые входы третьего 26 и четвертого 27 умножителей соединены с выходом второго интегратора 8, второй вход третьего умножителя 26 и через первый инвертор 44 второй вход четвертого умножителя 27 подключены соответственно к выходам первого косинусного 42 и первого синусного 40 преобразователей. Выходы второго 25 и третьего 26 умножителей соединены с входами третьего сумматора 34, выход которого через пятый масштабирующий элемент 46 и третий интегратор 31 подключен к первому входу четвертого сумматора 35. В свою очередь второй вход последнего связан с выходом первого задатчика 48 сигналов, а выход - с входами второго синусного 41 и второго косинусного 43 преобразователей. Выходы первого 24 и четвертого 27 умножителей соединены с входами пятого сумматора 36, выход которого через шестой масштабирующий элемент 47 связан с первым входом первого делителя 29 и входом второго инвертора 45, подключенного к первому входу пятого умножителя 28. В свою очередь второй вход последнего соединен с выходом второго делителя 30, связанного входами с выходом второго синусного 41 и второго косинусного 43 преобразователей, а выход через четвертый интегратор 32 подключен к первому входу шестого сумматора 37. Второй вход последнего связан с выходом второго задатчика 49 сигналов, а выход - с входом первого синусного 40 и первого косинусного 42 преобразователей. Выход первого делителя 29, связанного вторым входом с выходом второго косинусного преобразователя 43, соединен с первым входом седьмого сумматора 38, второй вход которого подключен к выходу третьего задатчика 50 сигналов, а выход через пятый интегратор 33 - к первому входу восьмого сумматора 39, связанного вторым входом с выходом четвертого задатчика 51 сигналов. Выходы третьего 34, четвертого 35, пятого 36, шестого 37, восьмого 39 сумматоров и выход второго синусного преобразователя 41 являются первым-шестым выходами блока 9 вычисления скоростей и координат и одновременно выходами системы. Шестой выход блока 9 вычисления скоростей и координат - выход второго синусного преобразователя 41, подключен через седьмой масштабирующий элемент 15 к входам шестого 12 и седьмого 14 умножителей. The first inputs of the first 24 and second 25 multipliers are connected to the output of the first integrator 7, and the second inputs are respectively the outputs of the first cosine 42 and the first sine 40 converters. The first inputs of the third 26 and fourth 27 multipliers are connected to the output of the second integrator 8, the second input of the third multiplier 26 and through the first inverter 44 the second input of the fourth multiplier 27 are connected respectively to the outputs of the first cosine 42 and the first sine 40 converters. The outputs of the second 25 and third 26 multipliers are connected to the inputs of the third adder 34, the output of which through the fifth scaling element 46 and the third integrator 31 is connected to the first input of the fourth adder 35. In turn, the second input of the latter is connected to the output of the first signal generator 48, and the output with the inputs of the second sine 41 and second cosine 43 converters. The outputs of the first 24 and fourth 27 multipliers are connected to the inputs of the fifth adder 36, the output of which through the sixth scaling element 47 is connected to the first input of the first divider 29 and the input of the second inverter 45 connected to the first input of the fifth multiplier 28. In turn, the second input of the last is connected to the output of the second divider 30, connected by the inputs to the output of the second sine 41 and second cosine 43 of the converters, and the output through the fourth integrator 32 is connected to the first input of the sixth adder 37. The second input of the latter is connected with the output of the second setter 49 signals, and the output with the input of the first sine 40 and the first cosine 42 converters. The output of the first divider 29, connected by the second input to the output of the second cosine converter 43, is connected to the first input of the seventh adder 38, the second input of which is connected to the output of the third signal setter 50, and the output through the fifth integrator 33 to the first input of the eighth adder 39, connected by the second the input with the output of the fourth setter 51 signals. The outputs of the third 34, fourth 35, fifth 36, sixth 37, eighth 39 adders and the output of the second sine converter 41 are the first to sixth outputs of the unit 9 for calculating speeds and coordinates and at the same time the outputs of the system. The sixth output of the speed and coordinate calculation unit 9 — the output of the second sine transducer 41, is connected through the seventh scaling element 15 to the inputs of the sixth 12 and seventh 14 multipliers.

ИНС функционирует следующим образом. ANN operates as follows.

В установившемся режиме движения объекта горизонтальные каналы управления, первый канал, первый акселерометр 2, девятый сумматор 10, первый масштабирующий элемент 16, первый интегратор 7, третий масштабирующий элемент 17, первый сумматор 18, первый усилитель 19 коррекции, первый гироскоп 4, второй канал, второй акселерометр 3, десятый сумматор 11, второй масштабирующий элемент 20, второй интегратор 8, четвертый масштабирующий элемент 21, второй сумматор 22, второй усилитель 23 коррекции, второй гироскоп 5 осуществляют ориентацию гироплатформы 1 относительно плоскости горизонта. При этом наличие в горизонтальных каналах управления связей по сигналам первого 2 и второго 3 акселерометров обеспечивает демпфирование колебаний гироплатформы 1. Третий гироскоп 6 осуществляет стабилизацию положения гироплатформы в азимуте относительно инерциального пространства, т.е. гироплатформа 1 является свободной в азимуте. In the steady state of the object’s movement, the horizontal control channels, the first channel, the first accelerometer 2, the ninth adder 10, the first scaling element 16, the first integrator 7, the third scaling element 17, the first adder 18, the first correction amplifier 19, the first gyroscope 4, the second channel, the second accelerometer 3, the tenth adder 11, the second scaling element 20, the second integrator 8, the fourth scaling element 21, the second adder 22, the second correction amplifier 23, the second gyroscope 5 carry out the orientation of the gyro platform 1 relative tionary plane of the horizon. In this case, the presence in the horizontal control channels of the connections according to the signals of the first 2 and second 3 accelerometers provides damping of the gyro platform 1. The third gyroscope 6 stabilizes the position of the gyro platform in azimuth relative to the inertial space, i.e. gyro platform 1 is free in azimuth.

Выходные сигналы первого 2 и второго 3 акселерометров а1, а2поступают соответственно на входы первого 7 и второго 8 интеграторов, на выходах которых формируются сигналы, пропорциональные составляющим V1, V2 абсолютной скорости объекта, действующим по осям чувствительности первого 2 и второго 3 акселерометров.The output signals of the first 2 and second 3 accelerometers a 1 and 2 are respectively fed to the inputs of the first 7 and second 8 integrators, the outputs of which generate signals proportional to the components V 1 , V 2 of the absolute speed of the object, acting along the sensitivity axes of the first 2 and second 3 accelerometers.

С выходов первого 7 и второго 8 интеграторов сигналы поступают на входы блока 9 вычисления скоростей и координат, в котором в соответствии с функциональной схемой, показанной на фиг. 2, вычисляются следующие параметры по соответствующим зависимостям:
VE=V1cosχ-V2sinχ,
VN=V1sinχ+V2cosχ,
χ=χo-

Figure 00000001
(VE/R)tdφdt, (1)
φ=φo+
Figure 00000002
(VN/R)dt,
λ= λo+
Figure 00000003
(VE/Rcosω2φ-ω3)dt, где VE, VN - постоянная и северная составляющие абсолютной скорости объекта;
χ - угол разворота гироплатформы в азимуте, положительное значение - при повороте платформы к западу от меридиана;
φ - географическая широта местоположения объекта;
λ - долгота местоположения объекта;
χooo - начальные значения соответствующих координат;
ω3 - угловая скорость суточного вращения Земли;
R - радиус сферической модели Земли.From the outputs of the first 7 and second 8 integrators, the signals are fed to the inputs of the speed and coordinate calculation unit 9, in which, in accordance with the functional diagram shown in FIG. 2, the following parameters are calculated according to the corresponding dependencies:
V E = V 1 cosχ-V 2 sinχ,
V N = V 1 sinχ + V 2 cosχ,
χ = χ o -
Figure 00000001
(V E / R) tdφdt, (1)
φ = φ o +
Figure 00000002
(V N / R) dt,
λ = λ o +
Figure 00000003
(V E / Rcosω 2 φ-ω 3 ) dt, where V E , V N are the constant and northern components of the absolute speed of the object;
χ is the angle of rotation of the gyro platform in azimuth, a positive value is when the platform rotates west of the meridian;
φ is the geographical latitude of the location of the object;
λ is the longitude of the location of the object;
χ o , φ o , λ o - the initial values of the corresponding coordinates;
ω 3 - the angular velocity of the daily rotation of the Earth;
R is the radius of the spherical model of the Earth.

Значение угловой скорости суточного вращения Земли и начальные значения координат χooo вводятся в схему блока 9 вычисления скоростей и координат с помощью имеющихся в ней третьего 50, второго 49, первого 48 и четвертого 51 задатчиков сигналов соответственно (фиг. 2).The value of the angular velocity of the daily rotation of the Earth and the initial values of the coordinates χ o , φ o , λ o are introduced into the circuit of the unit 9 for calculating the velocities and coordinates using the third 50, second 49, first 48 and fourth 51 signal adjusters, respectively (Fig. 2 )

Формируемые на выходах блока 9 вычисления скоростей и координат сигналы, пропорциональные составляющим VE, VN абсолютной скорости объекта и его координатам χ,φ,X, являются выходными для предлагаемой ИНС.The signals generated at the outputs of block 9 for calculating the velocities and coordinates are proportional to the components V E , V N of the absolute speed of the object and its coordinates χ, φ, X, are output for the proposed ANN.

На вторые входы девятого 10 и десятого 11 сумматоров с выходов соответственно шестого умножителя 12 и третьего инвертора 13 подаются сигналы поправок Δa1,Δa2 , сформированные в соответствии со структурной схемой, показанной на фиг. 1, по следующим соотношениям:
Δa13V2sinφ,
Δa2=-ω3V1sinφ.(2)
Указанные связи в установившемся режиме горизонтального движения объекта с постоянной скоростью и постоянным курсом обеспечивают невозмущаемость гироплатформы 1 скоростью изменения абсолютного ускорения объекта при наличии в системе связей, обеспечивающих демпфирование колебаний гироплатформы 1.
The second inputs of the ninth 10 and tenth 11 adders from the outputs of the sixth multiplier 12 and the third inverter 13, respectively, are fed with the correction signals Δa 1 , Δa 2 , formed in accordance with the structural diagram shown in FIG. 1, by the following relations:
Δa 1 = ω 3 V 2 sinφ,
Δa 2 = -ω 3 V 1 sinφ. (2)
The indicated connections in the steady-state mode of horizontal movement of an object with a constant speed and a constant course ensure that the gyro platform 1 is unperturbed by the rate of change of the absolute acceleration of the object when there are links in the system that provide damping of the gyro platform 1 oscillations.

Возможность достижения положительного эффекта в предлагаемом техническом решении подтверждается следующим. The ability to achieve a positive effect in the proposed technical solution is confirmed by the following.

Абсолютные ускорения w1, w2, действующие по осям чувствительности первого 2 и второго 3 акселерометров, определяются соотношениями (3):
w1=

Figure 00000004
Зv2sinφ,
w2=
Figure 00000005
3v1sinφ, (3) где
Figure 00000006
,
Figure 00000007
- составляющие относительного ускорения объекта.The absolute accelerations w 1 , w 2 , acting along the sensitivity axes of the first 2 and second 3 accelerometers, are determined by the relations (3):
w 1 =
Figure 00000004
3 v 2 sinφ,
w 2 =
Figure 00000005
+ ω 3 v 1 sinφ, (3) where
Figure 00000006
,
Figure 00000007
- components of the relative acceleration of the object.

При движении объекта с постоянной скоростью и постоянным курсом составляющие

Figure 00000008
,
Figure 00000009
относительного ускорения равны нулю, т.е.
Figure 00000010
=
Figure 00000011
=0 . При условии, что погрешности ориентации α12 гироплатформы 1 относительно плоскости горизонта - малы, в рассматриваемом случае движения объекта ускорения а1n, a2n измеряемые первым 2 и вторым 3 акселерометрами, в первом приближении описываются соотношением (4):
a1n=w13α2,
a2n=w23α1, (4) где ω3 = g(V1 2+V2 2)R - вертикальное ускорение.When moving an object with a constant speed and a constant course, the components
Figure 00000008
,
Figure 00000009
relative acceleration are zero, i.e.
Figure 00000010
=
Figure 00000011
= 0. Provided that the orientation errors α 1 , α 2 of the gyro platform 1 relative to the horizon plane are small, in the case under consideration the movements of the acceleration object a 1n , a 2n measured by the first 2 and second 3 accelerometers are described, in a first approximation, by the relation (4):
a 1n = w 1 + ω 3 α 2 ,
a 2n = w 23 α 1 , (4) where ω 3 = g (V 1 2 + V 2 2 ) R is the vertical acceleration.

В прототипе использование ускорений a1n, a2n для демпфирования колебаний гироплатформы 1 приводит к возмущению ее скоростью изменения абсолютного ускорения (2). При этом установившиеся погрешностиα1 у2 уориентации гироплатформы 1, которые впоследствии приводят к возникновению погрешностей на выходе системы, в первом приближении имеют вид (2)
α1 у=-c

Figure 00000012
,
α2 у= c2w1, (5) где с1, с2 - коэффициенты передачи первого 16 и второго 20 масштабирующих элементов.In the prototype, the use of accelerations a 1n , a 2n to damp the oscillations of the gyro platform 1 leads to disturbance by its rate of change in absolute acceleration (2). Moreover, the established errors α 1 y , α 2 for the orientation of the gyro platform 1, which subsequently lead to errors at the output of the system, in the first approximation have the form (2)
α 1 y = -c
Figure 00000012
,
α 2 у = c 2 w 1 , (5) where с 1 , с 2 are transmission coefficients of the first 16 and second 20 scaling elements.

Для рассматриваемого случая движения объекта

Figure 00000013
= -
Figure 00000014
ωЗv2(v1sinχ+v2cosχ),
Figure 00000015
= -
Figure 00000016
ωЗv1(v1sinχ+v2cosχ), (6) следовательно α y 1 ≠0, α y 2 ≠0 .For the case under consideration, the movement of the object
Figure 00000013
= -
Figure 00000014
ω З v 2 (v 1 sinχ + v 2 cosχ),
Figure 00000015
= -
Figure 00000016
ω З v 1 (v 1 sinχ + v 2 cosχ), (6) therefore α y 1 ≠ 0, α y 2 ≠ 0.

В предлагаемой ИНС сигналы поправок Δa1,Δa2, формируемые согласно (2), поступают на вторые входы девятого 10 и десятого 11 сумматоров, где складываются с сигналами первого 2 и второго 3 акселерометров. При этом установившиеся погрешности α1 у, α2 у ориентации гироплатформы 1 в первом приближении описываются соотношениями
α y 1 = c

Figure 00000017
(w2+Δa2),
α y 2 = c2
Figure 00000018
(w1+Δa1) (7) Подставляя в (7) выражения (2) и (3) для рассматриваемого случая движения объекта, получают α1 у=0,α2 у=0 .In the proposed ANN, the correction signals Δa 1 , Δa 2 generated according to (2) are fed to the second inputs of the ninth 10 and tenth 11 adders, where they are added to the signals of the first 2 and second 3 accelerometers. Moreover, the established errors α 1 y , α 2 for the orientation of the gyro platform 1 in the first approximation are described by the relations
α y 1 = c
Figure 00000017
(w 2 + Δa 2 ),
α y 2 = c 2
Figure 00000018
(w 1 + Δa 1 ) (7) Substituting expressions (2) and (3) in (7) for the case of the object in question, we obtain α 1 у = 0, α 2 у = 0.

Таким образом, в заявляемой ИНС, в отличие от прототипа, при горизонтальном движении объекта с постоянными скоростью и курсом сохраняется невозмущаемость гироплатформы 1 при наличии связей, обеспечивающих демпфирование ее колебаний. Это позволяет повысить точность определения углов ориентации, скоростей и координат. Thus, in the inventive ANN, in contrast to the prototype, with horizontal movement of the object with constant speed and course, the gyroplatform 1 remains unperturbed in the presence of connections providing damping of its vibrations. This improves the accuracy of determining orientation angles, speeds and coordinates.

Claims (1)

ИНЕРЦИАЛЬНАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА, содержащая гироплатформу с акселерометром и гироскопом в каждом из двух горизонтальных каналов и гироскопом в азимутальном канале, две идентичные цепи соответственно в первом и втором горизонтальных каналах, каждая из которых выполнена в виде последовательно соединенных интегратора, соединенного своим входом с акселерометром соответствующего канала, первого масштабирующего блока, первого сумматора и усилителя, выход которого соединен с входом гироскопа соответствующего канала, а также второго масштабирующего блока, общий для обоих каналов блок определения координат и скоростей, первый и второй входы которого соединены с выходами интеграторов первого и второго каналов соответственно, причем в каждом канале выход второго масштабирующего блока соединен с вторым входом первого сумматора, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности определения углов ориентации, скоростей и координат в установившемся режиме горизонтального движения объета с постоянной скоростью и постоянным курсом, в первый канал введены последовательно соединенные первый блок умножения, инвертор и второй сумматор, второй вход которого соединен с акселерометром первого канала, причем первый вход первого блока умножения соединен с выходом интегратора второго канала, во второй канал введены последовательно соединенные второй блок умножения и третий сумматор, причем второй вход третьего сумматора соединен с выходом акселерометра второго канала, а первый вход второго блока умножения соединен с выходом интегратора первого канала, введен также общий для обоих каналов масштабирующий блок, вход которого соединен с выходом блока определения скоростей и координат по сигналу синуса широты места, а выход соединен с вторыми входами первого и второго блоков умножения. Inertial navigation system containing a gyro platform with an accelerometer and a gyroscope in each of the two horizontal channels and a gyroscope in the azimuth channel, two identical circuits in the first and second horizontal channels, respectively, each of which is made in the form of series-connected integrator connected to the accelerometer of the corresponding channel by its input , the first scaling unit, the first adder and amplifier, the output of which is connected to the input of the gyroscope of the corresponding channel, as well as the second ma a scaling unit, a common unit for both channels of coordinates and velocities, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the integrators of the first and second channels, respectively, and in each channel the output of the second scaling unit is connected to the second input of the first adder, characterized in that, for the purpose to increase the accuracy of determining orientation angles, velocities and coordinates in the steady-state mode of horizontal movement of the object with a constant speed and a constant course, they are introduced sequentially into the first channel with the first multiplication unit, the inverter and the second adder, the second input of which is connected to the accelerometer of the first channel, the first input of the first multiplication unit connected to the output of the integrator of the second channel, the second multiplication unit and the third adder connected in series to the second channel, the second input of the third adder connected to the output of the accelerometer of the second channel, and the first input of the second multiplication block is connected to the output of the integrator of the first channel, a scaling block common to both channels is also introduced, for which it is connected to the output of the unit for determining speeds and coordinates by the sine signal of the latitude of the place, and the output is connected to the second inputs of the first and second multiplication units.
SU4925457 1991-04-04 1991-04-04 Inertial navigation system RU2020417C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4925457 RU2020417C1 (en) 1991-04-04 1991-04-04 Inertial navigation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4925457 RU2020417C1 (en) 1991-04-04 1991-04-04 Inertial navigation system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2020417C1 true RU2020417C1 (en) 1994-09-30

Family

ID=21568611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4925457 RU2020417C1 (en) 1991-04-04 1991-04-04 Inertial navigation system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2020417C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104733860A (en) * 2015-03-06 2015-06-24 兰州空间技术物理研究所 Automatic gate control device for landing spacecraft channel and validation method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Климов Д.М. Инерциальная навигация на море. М.: Наука, 1984. *
2. Самотокин Б.Б. и др. Навигационные приборы и системы. Киев: Вища школа, 1986. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104733860A (en) * 2015-03-06 2015-06-24 兰州空间技术物理研究所 Automatic gate control device for landing spacecraft channel and validation method
CN104733860B (en) * 2015-03-06 2019-03-12 兰州空间技术物理研究所 A kind of automatic gate control device of landing spacecraft channel and verification method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4601206A (en) Accelerometer system
CA1222153A (en) Inertial systems
US2914763A (en) Doppler-inertial navigation data system
GB1424588A (en) Apparatus for determining the position of a vehicle
US3214575A (en) Celestial-inertial navigation system
RU2256881C2 (en) Method of estimation of orientation and navigation parameters and strap-down inertial navigation system for fast rotating objects
RU2487318C1 (en) Platform-free inertial attitude and heading reference system based on sensitive elements of medium accuracy
JPH102754A (en) Coning compensation method for strap down inertial navigation device, apparatus therefor and digital processor
RU2020417C1 (en) Inertial navigation system
RU2326349C2 (en) Inertial system
RU2683144C1 (en) Method of defining errors of orientation axles of laser gyroscopes and pendulum accelerometers in a strap down inertial navigation system
RU2502049C1 (en) Small-size platformless inertial navigation system of medium accuracy, corrected from system of air signals
US3483746A (en) Three-axis inertial reference sensor
US3911255A (en) Compass systems
Gelb Synthesis of a very accurate inertial navigation system
US3232103A (en) Navigation system
RU2339002C1 (en) Method of evaluation of navigation parameters of operated mobile objects and related device for implementation thereof
RU2060463C1 (en) Method of measuring and compensating drift of three-axis gyrostabilizer
JPH058966B2 (en)
RU2030574C1 (en) Method for determination of well drift angle in successive points and gyroscopic inclinometer
RU2161296C1 (en) Device of autonomous correction
US3377470A (en) Means and method for determining the bearing angle between the direction of motion of a moving craft and a fixed point
RU2056037C1 (en) Directional gyro compass
RU2761592C1 (en) Inertial measurement module
RU2794283C1 (en) Method for determining the orientation of an object in a strapdown inertial navigation system