RU2059252C1 - Method of detecting vertical speed of object and apparatus for performing the method - Google Patents

Method of detecting vertical speed of object and apparatus for performing the method Download PDF

Info

Publication number
RU2059252C1
RU2059252C1 RU93038254A RU93038254A RU2059252C1 RU 2059252 C1 RU2059252 C1 RU 2059252C1 RU 93038254 A RU93038254 A RU 93038254A RU 93038254 A RU93038254 A RU 93038254A RU 2059252 C1 RU2059252 C1 RU 2059252C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
multiplexer
analog
converter
Prior art date
Application number
RU93038254A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93038254A (en
Inventor
Е.В. Мартынов
А.А. Потапов
А.В. Колчин
Original Assignee
Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева
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 Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева filed Critical Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева
Priority to RU93038254A priority Critical patent/RU2059252C1/en
Publication of RU93038254A publication Critical patent/RU93038254A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2059252C1 publication Critical patent/RU2059252C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

FIELD: in instrument making, namely for detection of vertical speed values of small-size movable objects, such as small-size and low-power flying vehicles of airplane type. SUBSTANCE: apparatus includes the pressure pickup 1, the differentiator 6, linear acceleration pickups 2-4, oriented along basic axis of the movable object and rigidly secured to a zone of its mass center, pickups 5 of rolling and pitching angles of the movable object, the multiplexer 7, the analog-to-digital converter 8, the adder 9, the multiplier 10, the integrator 12, the operative memory 11, the functional generator 13 and the digital-to-analog converter 14. Inputs of the multiplexer 7 are connected with outputs of the linear acceleration pickups 2-4, with an output of the pressure pickup 1, with an output of the differentiator 6. An input of the differentiator 6 is connected with an output of the pressure pickup 1, outputs of the pickups 5 of rolling and pitching angles. An output of the multiplexer 7 is connected with an input of the analog-to-digital converter 8, whose output is connected with outlet ports of the adder 9, the multiplier 10, the integrator 12, the operative memory 11, the functional generator 13, the digital-to-analog converter 14. Control inputs of above mentioned units are connected with outputs of the control unit 15. EFFECT: enhanced accuracy of detection of vertical speed value of movable objects. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к приборостроению, а конкретно рекомендуется для определения вертикальной скорости малоразмерных подвижных объектов, в частности малоразмерных и малоэнерговооруженных летательных аппаратов самолетной схемы. The invention relates to instrumentation, and is specifically recommended for determining the vertical speed of small-sized moving objects, in particular small-sized and low-power aircraft of the aircraft circuit.

Известно устройство для измерения вертикальной скорости летательного аппарата [1] В данном устройстве выходной сигнал образуется как сумма сигнала с инерциального датчика вертикальной скорости и поправки, состоящей из интеграла от разности выходного сигнала и сигнала от вариометрического датчика вертикальной скорости. Для этого выход инерциального датчика вертикальной скорости соединен с первым входом суммирующего блока, а выход вариометрического датчика с первым входом вычитающего блока, выход вычитающего блока соединен через интегратор с вторым входом суммирующего блока, а его выход, соединенный с вторым входом вычитающего блока, является выходным каналом. A known device for measuring the vertical speed of an aircraft [1] In this device, the output signal is generated as the sum of the signal from the inertial vertical speed sensor and the correction, consisting of the integral of the difference between the output signal and the signal from the variometric vertical speed sensor. To this end, the output of the inertial vertical speed sensor is connected to the first input of the summing unit, and the variometric sensor output is connected to the first input of the subtracting unit, the output of the subtracting unit is connected via an integrator to the second input of the summing unit, and its output connected to the second input of the subtracting unit is the output channel .

Известное устройство позволяет частично компенсировать динамические погрешности измерителя вертикальной скорости за счет введения сигнала по ускорению вдоль вертикальной оси летательного аппарата, служащего входным сигналом для инерциального датчика вертикальной скорости, однако в силу того, что вертикальное ускорение летательного аппарата в земной системе координат не совпадает с его ускорением по вертикальной оси в системе координат, связанной с летательным аппаратом, при полете по криволинейной траектории, например при вираже, будут возникать погрешности измерения вертикальной скорости, которые могут быть весьма значительными. Другим источником погрешности определения вертикальной скорости является зависимость чувствительности вариометрического датчика вертикальной скорости от высоты полета. Вышесказанное позволяет утверждать, что при любых параметрах схемы устройства невозможно получить сигнал, соответствующий вертикальной скорости без амплитудных и фазовых искажений. The known device allows you to partially compensate for the dynamic errors of the vertical speed meter due to the introduction of an acceleration signal along the vertical axis of the aircraft, which serves as an input signal for the inertial vertical speed sensor, however, due to the fact that the vertical acceleration of the aircraft in the earth's coordinate system does not coincide with its acceleration along the vertical axis in the coordinate system associated with the aircraft, when flying along a curved path, for example, at a turn, there will be errors in the measurement of vertical velocity, which can be very significant. Another source of vertical speed error is the dependence of the sensitivity of the variometric vertical speed sensor on the flight altitude. The foregoing allows us to state that for any parameters of the device circuit it is impossible to obtain a signal corresponding to the vertical velocity without amplitude and phase distortions.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения вертикальной скорости объекта, реализованный в устройстве для определения вертикальной скорости, содержащее датчик вертикального ускорения, датчик угла крена, вариометрический датчик и вычислительный блок [2]
Структура канала известного устройства не позволяет получить сигнал, соответствующий вертикальной скорости без динамических искажений, так как сигнал полного вертикального ускорения заменяется его проекцией на вертикальную ось летательного аппарата, а сигнал, соответствующий барометрической вертикальной скорости, заменяется сигналом с вариометрического датчика, который зависит от высоты полета.
The closest in technical essence is a method for determining the vertical speed of an object, implemented in a device for determining vertical speed, comprising a vertical acceleration sensor, a roll angle sensor, a variometric sensor and a computing unit [2]
The channel structure of the known device does not allow to obtain a signal corresponding to the vertical speed without dynamic distortions, since the signal of full vertical acceleration is replaced by its projection onto the vertical axis of the aircraft, and the signal corresponding to the barometric vertical speed is replaced by the signal from the variometric sensor, which depends on the flight altitude .

Технический результат изобретения повышение точности измерения. The technical result of the invention improving the accuracy of measurement.

Это достигается тем, что дополнительно к измерению ускорения по вертикальной оси и угла крена измеряют ускорения по продольной и поперечной осям объекта, угол тангажа, при этом вертикальная скорость определяется по соотношению вида
W

Figure 00000002
Figure 00000003
+
Figure 00000004
WБ
(1) где WБ K(p) ·dp/dt,
Figure 00000005
= axcsinν+aусcosγcosν-azcsinγcosν-g, причем
Figure 00000006
Figure 00000007
где W значение вертикальной скорости объекта;
Figure 00000008
вертикальное ускорение объекта;
WБ барометрическая вертикальная скорость;
Xc, Yc, Zc оси связанной системы координат подвижного объекта;
γ ν углы крена и тангажа соответственно;
axc, ayc, azc линейные ускорения вдоль главных осей подвижного объекта;
g ускорение свободного падения;
K1, K2, K3 коэффициенты передачи;
T постоянная интегрирования;
p оператор преобразования Лапласа.This is achieved by the fact that in addition to measuring the acceleration along the vertical axis and the angle of heel, accelerations are measured along the longitudinal and transverse axes of the object, the pitch angle, while the vertical speed is determined by the ratio of the form
W
Figure 00000002
Figure 00000003
+
Figure 00000004
W B
(1) where W B K (p) dp / dt,
Figure 00000005
= a xc sinν + a whisker cosγcosν-a zc sinγcosν-g, and
Figure 00000006
Figure 00000007
where W is the vertical velocity of the object;
Figure 00000008
vertical acceleration of the object;
W B barometric vertical speed;
X c , Y c , Z c axis of the associated coordinate system of the moving object;
γ ν roll and pitch angles, respectively;
a xc , a yc , a zc linear accelerations along the main axes of a moving object;
g acceleration of gravity;
K 1 , K 2 , K 3 transmission ratios;
T integration constant;
p is the Laplace transform operator.

K(p) (dH/dt)(dp/dt), где dH/dt вертикальная скорость подвижного объекта;
dp/dt скорость изменения давления среды.
K (p) (dH / dt) (dp / dt), where dH / dt is the vertical speed of the moving object;
dp / dt rate of change of pressure of the medium.

Для осуществления вышеуказанного способа используется устройство, содержащее датчик давления, дифференциатор, в которое введены датчики линейных ускорений ориентированные по главным осям подвижного объекта и жестко закрепленные в районе его центра масс, датчики углов крена и тангажа подвижного объекта, мультиплексор, аналогово-цифровой преобразователь, сумматор, умножитель, интегратор, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), функциональный преобразователь и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), при этом на входы мультиплексора подключены выходы датчиков линейных ускорений, выход датчика давления, выход дифференциатора, на вход которого подключен выход датчика давления, выходы датчиков углов крена и тангажа, причем выход мультиплексора подключен на вход аналогово-цифрового преобразователя, выход которого соединен с портами ввода-вывода сумматора, умножителя, интегратора, ОЗУ, функционального преобразователя, цифроаналогового преобразователя, входы управления которых связаны с выходами блока управления. To implement the above method, a device is used that contains a pressure sensor, a differentiator, into which linear acceleration sensors are introduced oriented along the main axes of the moving object and rigidly fixed in the region of its center of mass, roll and pitch angle sensors of the moving object, multiplexer, analog-to-digital converter, adder , a multiplier, an integrator, random access memory (RAM), a functional converter and a digital-to-analog converter (DAC), with the inputs of the multiplexer the outputs of the linear acceleration sensors, the output of the pressure sensor, the output of the differentiator, the output of which is connected to the output of the pressure sensor, the outputs of the angle sensors of pitch and pitch are connected, the output of the multiplexer connected to the input of an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the input-output ports of the adder, multiplier , integrator, RAM, functional converter, digital-to-analog converter, the control inputs of which are connected with the outputs of the control unit.

Выражению (1) соответствует процедура, которая может быть иллюстрирована структурной схемой, представленной на фиг. 1. Expression (1) corresponds to a procedure that can be illustrated by the block diagram shown in FIG. 1.

На вход масштабного усилителя К1 подается сигнал, соответствующий вертикальному ускорению подвижного объекта. На вход масштабного усилителя К2 подается сигнал, соответствующий барометрической вертикальной скорости. Сигнал с выхода устройства, изображенного на фиг. 1, в операторной форме запишется в виде
W

Figure 00000009
Figure 00000010
+
Figure 00000011
WБ
(2)
Преобразовывая (2), получим
W
Figure 00000012
Figure 00000013
+
Figure 00000014
WБ
(1) так как имеет место
Figure 00000015
= pW4, (3) то, выражение (1) преобразуем к виду
W=
Figure 00000016
W4+
Figure 00000017
WБ
(4)
Принимая при рассмотрении работы устройства то, что погрешности определения вертикального ускорения, полученного с датчиков линейного ускорения и вертикальной скорости, полученной путем дифференцирования барометрического давления, малы (т.е. W4 WБ W), после преобразования выражения (4) получим
W
Figure 00000018
Figure 00000019
W4
(5)
Если, коэффициенты при операторе Лапласа в числителе и знаменателе приравнять, т.е.A signal corresponding to the vertical acceleration of a moving object is fed to the input of a large-scale amplifier K1. A signal corresponding to the barometric vertical speed is applied to the input of the large-scale amplifier K2. The output signal of the device shown in FIG. 1, in the operator form is written as
W
Figure 00000009
Figure 00000010
+
Figure 00000011
W B
(2)
Transforming (2), we obtain
W
Figure 00000012
Figure 00000013
+
Figure 00000014
W B
(1) since it takes place
Figure 00000015
= pW 4 , (3) then, we transform the expression (1) to the form
W =
Figure 00000016
W + 4
Figure 00000017
W B
(4)
Considering when considering the operation of the device that the errors in determining the vertical acceleration obtained from the linear acceleration sensors and the vertical velocity obtained by differentiating the barometric pressure are small (i.e., W 4 W B W), after transforming expression (4) we obtain
W
Figure 00000018
Figure 00000019
W 4
(5)
If, the coefficients of the Laplace operator in the numerator and denominator are equalized, i.e.

Figure 00000020
Figure 00000021

(6) то выражение (5) преобразуется к виду
W
Figure 00000022
W4
(7) В этом случае информация о вертикальной скорости без амплитудных и фазовых погрешностей и запаздывания передается на выход. При этом устраняется дрейф интегратора, обусловленный постоянным и медленно меняющимся смещением нуля в канале измерения вертикального ускорения, и устраняются высокочастотные помехи в канале измерения вертикальной скорости, характерные для барометрического метода, что иллюстрируется выражением (4). Выражение (6) является условием настройки фильтра.
Figure 00000020
Figure 00000021

(6) then expression (5) is transformed to
W
Figure 00000022
W 4
(7) In this case, information about the vertical speed without amplitude and phase errors and delays is transmitted to the output. In this case, the integrator drift due to the constant and slowly changing zero offset in the vertical acceleration measurement channel is eliminated, and the high-frequency noise in the vertical velocity measurement channel, characteristic of the barometric method, is eliminated, which is illustrated by expression (4). Expression (6) is a condition for filter settings.

На фиг. 2 изображена структурная схема устройства для измерения вертикальной скорости подвижного объекта. Приняты следующие обозначения: 1 датчик давления; 2, 3, 4 датчики линейных ускорений, ориентированные по главным осям подвижного объекта; 5 устройство измерения углов наклона подвижного объекта; 6 дифференцирующее устройство; 7 мультиплексор; 8 аналого-цифровой преобразователь; 9 сумматор; 10 умножитель; 11 оперативное запоминающее устройство; 12 интегратор; 13 функциональный преобразователь; 14 цифроаналоговый преобразователь; 15 блок управления. In FIG. 2 shows a block diagram of a device for measuring the vertical speed of a moving object. The following designations are accepted: 1 pressure sensor; 2, 3, 4 linear acceleration sensors, oriented along the main axes of the moving object; 5 device for measuring the angle of inclination of a moving object; 6 differentiating device; 7 multiplexer; 8 analog-to-digital converter; 9 adder; 10 multiplier; 11 random access memory; 12 integrator; 13 functional converter; 14 digital-to-analog converter; 15 control unit.

Выходы датчиков 2, 3, 4 и устройства для определения углов крена и тангажа 5 соединены с входами мультиплексора 7, причем выход датчика давления 1 подсоединен также к входу дифференциатора 6, выход которого соединен с входом мультиплексора 7. Выход мультиплексора 7 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 8, выход которого в свою очередь подключается к шине данных, соединяющей порты ввода-вывода сумматора 9, умножителя 10, оперативного запоминающего устройства 11, интегратора 12, функционального преобразователя 13 и цифроаналогового преобразователя 14. Выходы блока управления 15 через шину управления соединены с входами управления перечисленных блоков. Выходной сигнал устройства, пропорциональный вертикальной скорости, снимается с выхода ЦАП. The outputs of the sensors 2, 3, 4 and the device for determining the angles of pitch and pitch 5 are connected to the inputs of the multiplexer 7, and the output of the pressure sensor 1 is also connected to the input of the differentiator 6, the output of which is connected to the input of the multiplexer 7. The output of the multiplexer 7 is connected to the analog input digital converter 8, the output of which in turn is connected to a data bus connecting the input-output ports of the adder 9, multiplier 10, random access memory 11, integrator 12, functional converter 13 and digital-to-analog the forming control unit 14. The outputs 15 through the control bus coupled to control inputs these blocks. The output signal of the device, proportional to the vertical speed, is removed from the output of the DAC.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

С датчиков на входы мультиплексора и дифференциатор будут поступать сигналы, соответствующие режиму движения объекта. Блок управления под воздействием внутреннего тактового генератора осуществляет работу по циклической программе и при этом вырабатывает сигналы управления, которые через шину управления поступают на входы управления функциональных узлов, обеспечивая их работу в следующей последовательности. From the sensors, the signals corresponding to the mode of movement of the object will be received at the inputs of the multiplexer and the differentiator. The control unit, under the influence of an internal clock, performs a cyclic program and, at the same time, generates control signals that are fed to the control inputs of the functional units via the control bus, ensuring their operation in the following sequence.

В течение первых тактов на вход АЦП через мультиплексор поступает сигнал с датчика давления, соответствующий текущему значению давления P. Этот сигнал преобразуется в цифровой код и поступает на вход функционального преобразователя, где происходит его преобразование в код соответствующий значению коэффициента K(P). В течение следующих тактов на вход АЦП через мультиплексор поступит сигнал с дифференциатора, пропорциональный скорости изменения давления dp/dt, преобразуется в цифровой код и поступает на первый вход умножителя, где запоминается. Затем цифровой код, соответствующий значению коэффициента K(p) с выхода функционального преобразователя поступает на второй вход умножителя, где происходит его перемножение с первым сигналом. На выходе умножителя возникает код, соответствующий произведению K(p) ·dp/dt, который поступает на вход ОЗУ, где происходит его запоминание. During the first clock cycles, the signal from the pressure sensor corresponding to the current pressure value P is received at the ADC input through the multiplexer. This signal is converted to a digital code and fed to the input of the functional converter, where it is converted to a code corresponding to the value of the coefficient K (P). During the following clock cycles, the signal from the differentiator proportional to the rate of change of pressure dp / dt will be transmitted to the ADC input through the multiplexer, converted into a digital code and fed to the first input of the multiplier, where it is stored. Then the digital code corresponding to the value of the coefficient K (p) from the output of the functional converter is fed to the second input of the multiplier, where it is multiplied with the first signal. At the output of the multiplier, a code appears corresponding to the product K (p) · dp / dt, which is fed to the RAM input, where it is stored.

Далее на вход АЦП через мультиплексор поступает сигнал, соответствующий текущему значению axc. Этот сигнал преобразуется в цифровой код и подается на первый вход умножителя, где происходит его запоминание. Затем на вход АЦП через мультиплексор подается сигнал, соответствующий текущему значению ν и преобразуется в цифровой код. Код, соответствующий значению ν подается на вход функционального преобразователя, на выходе которого возникает цифровой код, соответствующий значению sin ν С выхода функционального преобразователя этот код подается на второй вход умножителя, где происходит его перемножение с соответствующим сигналом. Сигнал с выхода умножителя, соответствующий значению axcsin ν подается на первый вход сумматора, где происходит его запоминание.Next, the signal corresponding to the current value a xc is input to the ADC input through the multiplexer. This signal is converted into a digital code and fed to the first input of the multiplier, where it is stored. Then, the signal corresponding to the current value of ν is fed to the ADC input through the multiplexer and converted into a digital code. The code corresponding to the value of ν is fed to the input of the functional converter, the output of which is a digital code corresponding to the value of sin ν. From the output of the functional converter, this code is fed to the second input of the multiplier, where it is multiplied with the corresponding signal. The signal from the output of the multiplier corresponding to the value a xc sin ν is fed to the first input of the adder, where it is stored.

Далее мультиплексор подключает на вход АЦП сигнал, соответствующий значению ayc, где он преобразуется в цифровой код и затем подается на первый вход умножителя, где происходит его запоминание. Затем на вход АЦП через мультиплексор подается сигнал, соответствующий текущему значению γ преобразуется в цифровой код и поступает на вход функционального преобразователя. На выходе функционального преобразователя возникает цифровой код, соответствующий значению cos γ который затем подается на второй вход умножителя. После перемножения сигналов на первом и втором входах умножителя появляется цифровой код, соответствующий произведению ayccos γ который вновь подается на первый вход умножителя, где запоминается. Далее мультиплексор подключает к входу АЦП сигнал, соответствующий значению ν На выходе АЦП он преобразуется в соответствующий цифровой код, который подается на вход функционального преобразователя. На выходе функционального преобразователя формируется цифровой код, соответствующий значению cosν и подается затем на второй вход умножителя. На выходе умножителя появится сигнал, соответствующий произведению ayc cosγ cosν который затем подается на второй вход сумматора. На сумматор с блока управления подается соответствующая команда и происходит суммирование вышеуказанных слагаемых, в результате чего на выходе сумматора возникает цифровой код, соответствующий значению axcsinν + ayccosγ cosν. Этот код вновь поступает на первый вход сумматора, где происходит его запоминание.Next, the multiplexer connects to the ADC input a signal corresponding to the value a yc , where it is converted to a digital code and then fed to the first input of the multiplier, where it is stored. Then, a signal corresponding to the current value of γ is converted to a digital code and fed to the input of the functional converter through the multiplexer to the ADC input. At the output of the functional converter, a digital code appears corresponding to the value of cos γ which is then fed to the second input of the multiplier. After multiplying the signals at the first and second inputs of the multiplier, a digital code appears corresponding to the product a yc cos γ which is again fed to the first input of the multiplier, where it is stored. Next, the multiplexer connects to the ADC input a signal corresponding to the value of ν. At the ADC output, it is converted to the corresponding digital code, which is fed to the input of the functional converter. At the output of the functional converter, a digital code is generated corresponding to the value of cosν and then fed to the second input of the multiplier. At the output of the multiplier, a signal appears corresponding to the product a yc cosγ cosν which is then fed to the second input of the adder. The corresponding command is sent to the adder from the control unit and the above terms are added up, as a result of which the digital code corresponding to the value a xc sinν + a yc cosγ cosν arises at the output of the adder. This code again goes to the first input of the adder, where it is stored.

Затем через мультиплексор на вход АЦП поступает сигнал, соответствующий текущему значению azc и преобразуется в цифровой код, который с выхода АЦП поступает на первый вход умножителя, где запоминается. Далее через мультиплексор на вход АЦП поступает сигнал, соответствующий значению γ который преобразуется в цифровой код и подается на вход функционального преобразователя. Затем с выхода функционального преобразователя цифровой код, соответствующий значению sinγ подается на второй вход умножителя. После умножения цифровой код, соответствующий значению, с выхода умножителя вновь поступает на его вход, где запоминается.Then, through the multiplexer, the signal corresponding to the current value a zc is input to the ADC input and converted into a digital code, which from the ADC output goes to the first input of the multiplier, where it is stored. Then, through the multiplexer, the signal corresponding to the γ value is converted to a digital code and fed to the input of the functional converter to the ADC input. Then, from the output of the functional converter, a digital code corresponding to the value sinγ is supplied to the second input of the multiplier. After multiplication, the digital code corresponding to the value from the output of the multiplier again goes to its input, where it is remembered.

Далее на вход АЦП через мультиплексор подается сигнал, соответствующий текущему значению ν преобразуется в цифровой код и поступает на вход функционального преобразователя. С выхода функционального преобразователя цифровой код, соответствующий значению cosν подается на второй вход умножителя и после выполнения операции умножения с выхода умножителя цифровой код, соответствующий значению azcsinγ cosν, поступает на второй вход сумматора. По командам с блока управления сумматор переводится в режим вычитания и производит вычитание из первого слагаемого второе. В результате на его выходе появляется цифровой код, соответствующий значению axcsinν + ayccosγ cosν azcsinγ cosν Затем этот код подается на вход функционального преобразователя, где происходит вычитание из этого кода величины, соответствующей g и умножение разности на величину K1, таким образом, на выходе формируется код, соответствующий значению (axcsinν +ayccosγ cosν azcsinγ cosν g)K1. Далее этот код поступает на первый вход сумматора, где запоминается. Затем по команде с блока управления на выход СЗУ подается цифровой код, соответствующий значению K(p)· dp/dt, и поступает на вход функционального преобразователя, где происходит его умножение на величину K2. Код, соответствующий значению [K(p) ·dp/dt]· R2, с выхода функционального преобразователя поступает затем на второй вход сумматора. После операции суммирования на выходе сумматора возникает код, соответствующий значению (axcsinν + ayccosγ cosν azcsinγ cosν
g)K1+ + K2K(p)dp/dt, который вновь подается на первый вход сумматора, где происходит его запоминание. Далее с выхода интегратора код, соответствующий значению вертикальной скорости, поступает на вход функционального преобразователя. Там по команде с блока управления умножается на коэффициент K3 и затем с выхода функционального преобразователя код, соответствующий значению W·K3 подается на второй вход сумматора. Сумматор по командам с блока управления переводится в режим вычитания, производит вычитание второго сигнала из первого и на его выходе возникает цифровой код, соответствующий их разности. Цифровой код с выхода сумматора подается на вход интегратора. С выхода интегратора цифровой код, соответствующий измеряемому значению вертикальной скорости, подается на вход ЦАП и далее после преобразования в аналоговый сигнал на выход устройства. Затем описанный выше цикл повторяется.
Next, the signal corresponding to the current value of ν is converted to a digital code and fed to the input of the functional converter through the multiplexer to the ADC input. From the output of the functional converter, the digital code corresponding to the value of cosν is fed to the second input of the multiplier, and after performing the multiplication operation from the output of the multiplier, the digital code corresponding to the value of a zc sinγ cosν is fed to the second input of the adder. By commands from the control unit, the adder is transferred to the subtraction mode and subtracts the second from the first term. As a result, a digital code appears on its output corresponding to the value a xc sinν + a yc cosγ cosν a zc sinγ cosν Then this code is fed to the input of the functional converter, where the value corresponding to g is subtracted from this code and the difference is multiplied by the value K 1 , Thus, the output generates a code corresponding to the value (a xc sinν + a yc cosγ cosν a zc sinγ cosν g) K 1 . Further, this code goes to the first input of the adder, where it is remembered. Then, by a command from the control unit, a digital code corresponding to the value of K (p) · dp / dt is supplied to the output of the RAM, and fed to the input of the functional converter, where it is multiplied by the value of K 2 . The code corresponding to the value of [K (p) · dp / dt] · R 2 then goes to the second input of the adder from the output of the functional converter. After the operation of summation, the code corresponding to the value (a xc sinν + a yc cosγ cosν a zc sinγ cosν
g) K 1 + + K 2 K (p) dp / dt, which is again fed to the first input of the adder, where it is stored. Further, from the output of the integrator, the code corresponding to the value of the vertical speed is fed to the input of the functional converter. There, on command from the control unit, it is multiplied by the coefficient K 3 and then, from the output of the functional converter, the code corresponding to the value of W · K 3 is fed to the second input of the adder. The adder by commands from the control unit is transferred to the subtraction mode, subtracts the second signal from the first and a digital code corresponding to their difference appears at its output. The digital code from the output of the adder is fed to the input of the integrator. From the output of the integrator, a digital code corresponding to the measured value of the vertical speed is fed to the input of the DAC and then, after conversion into an analog signal, to the output of the device. Then the cycle described above is repeated.

Преимуществом предлагаемого способа измерения вертикальной скорости по сравнению с известными решениями является отсутствие динамических погрешностей в выходном сигнале. При этом устраняется дрейф интегратора, обусловленный постоянным и медленно меняющимся смещением нуля в канале измерения вертикального ускорения, и устраняются высокочастотные помехи в канале измерения вертикальной скорости характерные для барометрического метода. The advantage of the proposed method for measuring vertical velocity in comparison with the known solutions is the lack of dynamic errors in the output signal. This eliminates the integrator drift due to a constant and slowly changing zero offset in the channel for measuring vertical acceleration, and eliminates high-frequency noise in the channel for measuring vertical velocity characteristic of the barometric method.

Claims (2)

1. Способ определения вертикальной скорости объекта по скорости изменения статического давления среды, в которой перемещается объект, ускорению движения объекта по вертикальной оси и углу крена, отличающийся тем, что дополнительно измеряют ускорения по продольной и поперечной осям объекта, угол тангажа объекта, при этом вертикальную скорость определяют по соотношению вида
Figure 00000023

где WБ барометрическая вертикальная скорость, WБ K(P) • dP/dt;
W4 вертикальное ускорение объекта,
Figure 00000024
,
Figure 00000025

причем γ, v углы крена и тангажа соответственно;
aXс, aYс, aZс линейные ускорения вдоль главных осей подвижного объекта;
g ускорение свободного падения;
K1, K2, K3 коэффициенты передачи;
T постоянная интегрирования;
P оператор преобразования Лапласа;
K(P) (dH/dt) (dP/dt), где dH/dt вертикальная скорость подвижного объекта;
dP/dt скорость изменения давления среды.
1. The method of determining the vertical speed of the object by the rate of change of the static pressure of the medium in which the object is moving, the acceleration of the movement of the object along the vertical axis and the angle of heel, characterized in that it additionally measure the acceleration along the longitudinal and transverse axes of the object, the pitch angle of the object, while vertical speed is determined by the ratio of the form
Figure 00000023

where W B is the barometric vertical velocity, W B K (P) • dP / dt;
W 4 vertical acceleration of the object,
Figure 00000024
,
Figure 00000025

with γ, v roll and pitch angles, respectively;
a X c , a Y c , a Z c linear accelerations along the main axes of the moving object;
g acceleration of gravity;
K 1 , K 2 , K 3 transmission ratios;
T integration constant;
P Laplace transform operator;
K (P) (dH / dt) (dP / dt), where dH / dt is the vertical speed of the moving object;
dP / dt rate of change of pressure of the medium.
2. Устройство для определения вертикальной скорости объекта, содержащее датчик линейного ускорения по вертикальной оси объекта, датчик угла крена и вычислительный блок, отличающееся тем, что в него введены датчик давления, дифференциатор, датчики линейных ускорений по продольной и поперечным осям объекта, датчик угла тангенса, а вычислительный блок состоит из мультиплексора, аналого-цифрового преобразователя, сумматора, умножителя, интегратора, оперативного запоминающего устройства, функционального преобразователя, цифроаналогового преобразователя и блока управления, при этом на входы мультиплексора подключены выходы трех акселерометров, жестко закрепленных в районе центра масс объекта, выход датчика давления, выход дифференциатора, на вход которого подключен выход датчика давления, выходы датчиков углов крена и тангажа, причем выход мультиплексора подключен на вход аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с портами ввода-вывода сумматора, умножителя, интегратора, оперативного запоминающего устройства, функционального преобразователя, цифроаналогового преобразователя, входы управления которых связаны с выходами блока управления. 2. A device for determining the vertical speed of an object, comprising a linear acceleration sensor along the vertical axis of the object, a roll angle sensor and a computing unit, characterized in that a pressure sensor, a differentiator, linear acceleration sensors along the longitudinal and transverse axes of the object, a tangent angle sensor are inserted and the computing unit consists of a multiplexer, analog-to-digital converter, adder, multiplier, integrator, random access memory, functional converter, digital-to-analog the converter and the control unit, while the outputs of three accelerometers that are rigidly fixed in the vicinity of the center of mass of the object, the output of the pressure sensor, the output of the differentiator, the output of the pressure sensor, the outputs of the angle sensors of pitch and pitch are connected to the inputs of the multiplexer, and the output of the multiplexer is connected to input of an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the input-output ports of the adder, multiplier, integrator, random access memory, functional converter, digital analog converter, the control inputs of which are connected with the outputs of the control unit.
RU93038254A 1993-07-09 1993-07-09 Method of detecting vertical speed of object and apparatus for performing the method RU2059252C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93038254A RU2059252C1 (en) 1993-07-09 1993-07-09 Method of detecting vertical speed of object and apparatus for performing the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93038254A RU2059252C1 (en) 1993-07-09 1993-07-09 Method of detecting vertical speed of object and apparatus for performing the method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93038254A RU93038254A (en) 1996-02-20
RU2059252C1 true RU2059252C1 (en) 1996-04-27

Family

ID=20145618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93038254A RU2059252C1 (en) 1993-07-09 1993-07-09 Method of detecting vertical speed of object and apparatus for performing the method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2059252C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 386341, кл. G 01P 5/14, 1972. 2. Патент США N 4376980, кл. G 01P 3/62, 1983. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5146417A (en) Signal processing apparatus and method
US4414548A (en) Doppler speed sensing apparatus
US5579230A (en) Vehicle speed estimation for antilock braking using a chassis accelerometer
JPH01503170A (en) Vertical position stabilization control circuit in inertial navigation system
RU2059252C1 (en) Method of detecting vertical speed of object and apparatus for performing the method
US5505410A (en) Instrument calibration method including compensation of centripetal acceleration effect
US2985023A (en) Drift compensated platform
RU2117300C1 (en) Device for measuring kinematic movement characteristics
JP3169213B2 (en) Moving speed detecting method and device, vehicle slip angle detecting device
US4114438A (en) Devices for measuring the flow speed of a fluid
RU2079143C1 (en) Acceleration vector measuring system
US6384594B1 (en) Revolution speed detecting apparatus for extracting signal corresponding to revolution speed
RU2184929C2 (en) Device measuring linear displacement and deformation of object
RU2049311C1 (en) Method of determination of coefficients of instrumentation error model of navigational system
JPS6055004B2 (en) Orbit error calculation device
US6463364B2 (en) Offline apparatus for detecting attitude of artificial satellite in wide-band and method thereof
JP2000206128A (en) Wheel speed detecting device
JPH04204059A (en) Angular acceleration and angular velocity detection device
RU2154810C2 (en) Gimballess attitude control system
US4888705A (en) System for measuring the position of vibrating object
JPH0663932B2 (en) Vehicle state quantity estimation device
JPH09189548A (en) Attitude angle sensor for train
RU2185596C2 (en) Information and measurement system of displacement and deformation of object
RU2170436C2 (en) Method of measurement of speed of motion of wires and cables
SU862074A2 (en) Device for measuring speed