RU2098763C1 - Способ выработки навигационных параметров и вертикали места - Google Patents
Способ выработки навигационных параметров и вертикали места Download PDFInfo
- Publication number
- RU2098763C1 RU2098763C1 RU95112881A RU95112881A RU2098763C1 RU 2098763 C1 RU2098763 C1 RU 2098763C1 RU 95112881 A RU95112881 A RU 95112881A RU 95112881 A RU95112881 A RU 95112881A RU 2098763 C1 RU2098763 C1 RU 2098763C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gyro
- absolute angular
- trihedron
- angular velocity
- projections
- Prior art date
Links
Landscapes
- Navigation (AREA)
Abstract
Использование: в области гироскопического приборостроения для обеспечения навигации морских, воздушных и наземных движущихся объектов, а также для непосредственной или косвенной стабилизации различных средств в горизонте, например гравиметрических чувствительных элементов. Сущность изобретения: в предлагаемом способе инвариантное удержание плоскости горизонта и выработка навигационных параметров обеспечиваются с помощью гироплатформы, у которой в качестве гироскопического чувствительного элемента используется один трехстепенной гироскоп, абсолютную угловую скорость моделируемого трехгранника Дарбу в проекциях на его оси вырабатывают аналитически, а сигналы управления гироскопом, установленным в двухосном карданном подвесе с осью кинетического момента, перпендикулярной осям чувствительности акселерометров, пропорциональные горизонтальным составляющим абсолютной угловой скорости связанного с объектом трехгранника Дарбу, вырабатывают по сигналам акселерометров, пропорциональным проекциям кажущегося ускорения. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области гироскопического приборостроения и может быть использовано преимущественно для обеспечения навигации морских, воздушных и наземных движущихся объектов, а также для непосредственной или косвенной стабилизации различных средств в горизонте, например гравиметрических чувствительных элементов.
Известен способ выработки навигационных параметров и вертикали места (1), заключающийся в измерении сигналов, пропорциональных проекциям составляющих кажущегося ускорения, измеренных при помощи акселерометров, оси чувствительности которых ориентированы по оси приборного трехгранника, связанного с гироплатформой, формирование сигналов управления гироплатформой, отработка сформированного сигнала при помощи гироскопа, удержание гироплатформы в плоскости горизонта и определение навигационных параметров с учетом информации от внешних источников.
Недостатком этого способа является сравнительная громоздкость его реализации.
Технический результат изобретения упрощение выработки навигационных параметров и вертикали места за счет сокращения источников первичных сигналов (в частности, исключается необходимость в сигнале датчика абсолютной угловой скорости вокруг вертикальной оси, а следовательно, и в самом датчике абсолютной угловой скорости, во вторичных источниках питания для его запитки и в устройстве сопряжения датчика с вычислителем).
Указанный технический результат достигается тем, что абсолютную угловую скорость вырабатывают аналитически в проекциях на оси моделируемого трехгранника Дарбу, а сигналы управления, пропорциональные горизонтальным составляющим абсолютной угловой скорости трехгранника Дарбу, связанного с объектом, вырабатывают по сигналам акселерометров, а для отработки сигналов управления используют установленный в двухосном кардановом подвесе гироскоп, ось кинетического момента которого перпендикулярна осям чувствительности акселерометров.
В качестве исходных сигналов для выработки абсолютной угловой скорости моделируемого трехгранника Дарбу и навигационных параметров используют сигналы акселерометров, установленных на гироплатформе, а также может быть использована в том или ином виде внешняя навигационная информации. Например, от лага или, если это позволяют эксплуатационные условия, от спутниковой системы навигации.
На чертеже представлена функциональная схема гирогоризонткомпаса, где приняты следующие обозначения: 1 гиростабилизированная платформа в двухосном карданном подвесе, 2 блок управления гироплатформой и выработки навигационных параметров, 3 блок приема информации о скорости объекта, 4 - блок управления двигателями стабилизации, 5 трехстепенной гироскоп, 6, 7 - датчики момента гироскопа, 8, 9 датчики углов гироскопа, 10, 11 - акселерометры, 12, 13 двигатели стабилизации, 14 датчик килевой качки, 15 датчик бортовой качки объекта.
Гирогоризонткомпас содержит гиростабилизированную платформу 1, блок управления гироплатформой и выработки навигационных параметров 2, на гиростабилизированной платформе 1 расположен трехстепенной гироскоп 5 с датчиками момента 6, 7 и датчиками углов 8, 9, два акселерометра 10, 11, оси чувствительности которых ортогональны между собой и параллельны плоскости гироплатформы, выходы акселерометров 10, 11, выход блока приема информации о скорости объекта соединены с блоком управления гироплатформой 2, выходы которого соединены с датчиками момента гироскопа 6 и 7, входы блока управления двигателями стабилизации гироплатформы 4 соединены с выходами датчиков углов гироскопа 8, 9, выходы блока управления двигателями стабилизации гироплатформы 4 соединены с соответствующими двигателями стабилизации 12, 13.
Гирогоризонткомпас функционирует следующим образом: ось кинетического момента H в исходном положении ортогональна плоскости чертежа, так что оси подвеса гироскопа и ось H, когда нет наклона объекта относительно плоскости горизонта, составляет ортогональный трехгранник. Гироплатформа 1 с помощью двигателей стабилизации 12 и 13 по сигналам рассогласования датчиков углов гироскопа 8 и 9 все время удерживается в одной плоскости с кожухом гироскопа 5. Кожух гироскопа 5 вместе с гиростабилизированной платформой 1 приводится в горизонт и удерживается в горизонте с помощью моментов, накладываемых через датчики моментов 6 и 7 гироскопа 5 токами управления по сигналам, вырабатываемым в блоке управления гироплатформой 2. Эти токи управления соответствуют горизонтальным составляющим абсолютной угловой скорости трехгранника Дарбу, связанного с объектом, повернутую на угол K курс объекта относительно географического трехгранника Дарбу. В свою очередь сигналы, по которым вырабатываются токи управления гироскопа 5 и навигационные параметры, формируются в блоке управления гироплатформой и выработки навигационных параметров 2 в результате обработки величин горизонтальных составляющих ускорений вершины трехгранника Дарбу, измеренными акселерометрами 10 и 11, используя величину вертикальной составляющей абсолютной угловой скорости моделируемого трехгранника и внешнюю информацию.
В качестве исходной системы координат выберем связанный с объектом трехгранник Дарбу ξηξ, повернутый вокруг вертикальной оси относительно географического трехгранника на угол K, соответствующий курсу объекта. С гироплатформой свяжем систему координат приборный трехгранник XYZ, которая образуется из системы координат xhx поворотом вокруг оси OX на угол b и затем поворотом вокруг оси OY на угол g. Составляющие абсолютной угловой скорости трехгранника xhx обозначены соответственно: p, g, r,
где
,
v путевая скорость объекта,
ω угловая скорость Земли,
K курс объекта,
v широта места.
где
,
v путевая скорость объекта,
ω угловая скорость Земли,
K курс объекта,
v широта места.
Тогда сигналы, пропорциональные горизонтальным составляющим абсолютной угловой скорости связанного с объектом трехгранника Дарбу будем формировать, например, следующим образом:
при этом S оператор Лапласа,
R радиус Земли,
ε1 и ε2 корректирующие сигналы,
где ΔΩx, ΔΩy, ΔΩz - погрешности определения составляющих абсолютной угловой скорости трехгранника,
ax, ay показания акселерометров,
причем
где ωo частота Шуллера,
β, γ суть ошибки вертикали места,
Dax, Δay погрешность акселерометров,
при этом
где Δp и Δq дрейфы гироскопа.
при этом S оператор Лапласа,
R радиус Земли,
ε1 и ε2 корректирующие сигналы,
где ΔΩx, ΔΩy, ΔΩz - погрешности определения составляющих абсолютной угловой скорости трехгранника,
ax, ay показания акселерометров,
причем
где ωo частота Шуллера,
β, γ суть ошибки вертикали места,
Dax, Δay погрешность акселерометров,
при этом
где Δp и Δq дрейфы гироскопа.
Вертикальная составляющая абсолютной угловой скорости гироплатформы формируется следующим образом:
где vл скорость объекта от Лага из блока 5,
Kпр. приборное значение курса объекта,
Φпр.1,2 приборное значение широты места.
где vл скорость объекта от Лага из блока 5,
Kпр. приборное значение курса объекта,
Φпр.1,2 приборное значение широты места.
По известным сигналам и с использованием информации от Лага находим приборные значения курса объекта и широты места
Широта места может также определяться как счислимое значение с использованием информации о скорости от Лага и значения приборного курса объекта:
.
Широта места может также определяться как счислимое значение с использованием информации о скорости от Лага и значения приборного курса объекта:
.
Корректирующие сигналы ε1 и ε2 обеспечивают заданную устойчивость системы.
Вертикальная составляющая абсолютной угловой скорости моделируемого трехгранника Дарбу аналитически может вырабатываться по-разному, например и так:
где V1=Vл,
Kпр. и Φпр. приборные значения курса объекта и широты места.
где V1=Vл,
Kпр. и Φпр. приборные значения курса объекта и широты места.
Заменив в уравнениях (1) и (2) значения Ωx, Ωy, Ωz, через p, g, r можно найти значения v, Φ и K.
По этим значениям можно сформировать сигналы, пропорциональные горизонтальным составляющим абсолютной угловой скорости связанного с объектом трехгранника Дарбу.
Для выработки корректирующих сигналов e1 и ε2; а также для самостоятельного использования можно воспользоваться значениями курса объекта
,
где горизонтальная составляющая абсолютной угловой скорости моделируемого трехгранника Дарбу, сформированная на базе данных Лага, и значениями сигналов, пропорциональных горизонтальным составляющим абсолютной угловой скорости связанного с объектом трехгранника Дарбу
где ,
Ω аналитически вырабатываемая вертикальная составляющая абсолютной угловой скорости моделируемого трехгранника Дарбу на базе данных от Лага,
с1 и с2 заданные функции.
,
где горизонтальная составляющая абсолютной угловой скорости моделируемого трехгранника Дарбу, сформированная на базе данных Лага, и значениями сигналов, пропорциональных горизонтальным составляющим абсолютной угловой скорости связанного с объектом трехгранника Дарбу
где ,
Ω
с1 и с2 заданные функции.
Предлагаемый способ выработки навигационных параметров и вертикали места может быть использован в качестве режимов работ для полуаналитических инерциальных систем.
Claims (1)
- Способ выработки навигационных параметров и вертикали места, заключающийся в измерении сигналов, пропорциональных проекциям составляющих кажущегося ускорения, измеренных при помощи акселерометров, оси чувствительности которых ориентированы по осям приборного трехгранника, связанным с гироплатформой, формировании сигналов управления гироплатформой, пропорциональных проекциям абсолютной угловой скорости, отработке сформированных сигналов управления при помощи гироскопа, удержании гироплатформы в плоскости горизонта и определении навигационных параметров по сигналам управления с учетом информации от внешних источников, отличающийся тем, что абсолютную угловую скорость вырабатывают аналитически в проекциях на оси моделируемого трехгранника Дарбу, при этом сигналы управления, пропорциональные горизонтальным составляющим абсолютной угловой скорости трехгранника Дарбу, связанного с объектом, на котором установлена гироплатформа, вырабатывают по сигналам акселерометров, а для отработки сигналов управления используют установленный в двухосном кардановом подвесе гироскоп, ось кинетического момента которого перпендикулярна к осям чувствительности акселерометров.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95112881A RU2098763C1 (ru) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | Способ выработки навигационных параметров и вертикали места |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93-002812/23/002922 | 1993-01-15 | ||
RU95112881A RU2098763C1 (ru) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | Способ выработки навигационных параметров и вертикали места |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95112881A RU95112881A (ru) | 1997-07-27 |
RU2098763C1 true RU2098763C1 (ru) | 1997-12-10 |
Family
ID=20170476
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95112881A RU2098763C1 (ru) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | Способ выработки навигационных параметров и вертикали места |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2098763C1 (ru) |
-
1995
- 1995-07-27 RU RU95112881A patent/RU2098763C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Кошляков В.И. Задачи динамики твердого тела и прикладной теории гироскопов. - М.: Наука, 1985, с. 236 - 238. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Curey et al. | Proposed IEEE inertial systems terminology standard and other inertial sensor standards | |
US4507737A (en) | Heading reference and land navigation system | |
CN201955092U (zh) | 一种基于地磁辅助的平台式惯性导航装置 | |
US4800501A (en) | Vehicle land navigating device | |
RU2272995C1 (ru) | Способ выработки навигационных параметров и вертикали места (варианты) | |
RU2256881C2 (ru) | Способ определения параметров ориентации и навигации и бесплатформенная инерциальная навигационная система для быстровращающихся объектов | |
RU2098763C1 (ru) | Способ выработки навигационных параметров и вертикали места | |
RU2241959C1 (ru) | Способ определения навигационных параметров управляемых подвижных объектов и устройство для его осуществления | |
RU2313067C2 (ru) | Способ определения навигационных параметров летательного аппарата и устройство для его осуществления | |
RU2339002C1 (ru) | Способ определения навигационных параметров управляемых подвижных объектов и устройство для его осуществления | |
RU2723976C1 (ru) | Способ определения угловой ориентации наземного транспортного средства | |
Rios et al. | Low cost solid state GPS/INS package | |
US3232103A (en) | Navigation system | |
RU2062985C1 (ru) | Гирогоризонткомпас для подвижного объекта | |
RU2120608C1 (ru) | Способ выработки навигационных параметров и вертикали места | |
RU2051330C1 (ru) | Гирогоризонткомпас | |
CA1167669A (en) | Inertial platforms | |
KR880000774A (ko) | 스트랩다운 자이로스코프(Strap-down Gyroscope)를 사용하여 방위각을 빨리 측정하기 위한 방법과 장치 | |
RU2251078C1 (ru) | Способ выработки навигационных параметров и вертикали места | |
RU2114395C1 (ru) | Гироскопическая навигационная система для подвижных объектов (варианты) | |
RU2247944C2 (ru) | Способ выработки навигационных параметров и вертикали места | |
RU2046289C1 (ru) | Способ определения навигационных параметров и вертикали места | |
RU2047093C1 (ru) | Стабилизированная в плоскости горизонта гироплатформа | |
RU2169903C1 (ru) | Гироскопическая навигационная система | |
RU2247324C1 (ru) | Способ выработки навигационных параметров и вертикали места |