RU2138018C1 - Process generating navigational parameters and position vertical - Google Patents

Process generating navigational parameters and position vertical Download PDF

Info

Publication number
RU2138018C1
RU2138018C1 RU98109206/28A RU98109206A RU2138018C1 RU 2138018 C1 RU2138018 C1 RU 2138018C1 RU 98109206/28 A RU98109206/28 A RU 98109206/28A RU 98109206 A RU98109206 A RU 98109206A RU 2138018 C1 RU2138018 C1 RU 2138018C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
components
angular velocity
accelerometers
gyro platform
position vertical
Prior art date
Application number
RU98109206/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.А. Беленький
Original Assignee
Беленький Владимир Аронович
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 Беленький Владимир Аронович filed Critical Беленький Владимир Аронович
Priority to RU98109206/28A priority Critical patent/RU2138018C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2138018C1 publication Critical patent/RU2138018C1/en

Links

Abstract

FIELD: navigation of moving objects. SUBSTANCE: gyroplatform is oscillated with specified frequency characteristics with the use of follow-up motors. Components of apparent acceleration are measured by means of accelerometers. Components of absolute angular velocity of instrument trihedral are fixed. Navigational parameters and position vertical are generated by signals from three accelerometers and three meters of components of angular velocity. EFFECT: increased precision thanks to oscillation of meters. 1 dwg

Description

Изобретение относится к гироскопическому приборостроению и может быть использовано для обеспечения навигации движущихся объектов. The invention relates to gyroscopic instrumentation and can be used to provide navigation for moving objects.

Известен способ выработки навигационных параметров и вертикали места [1] . Этот способ включает измерение составляющих кажущегося ускорения при помощи акселерометров, формирование сигналов управления гироплатформой, определение составляющих абсолютной угловой скорости приборного трехгранника при помощи гироскопов, выработку навигационных параметров вертикали места. A known method of generating navigation parameters and vertical location [1]. This method includes measuring the components of apparent acceleration using accelerometers, generating gyro platform control signals, determining the components of the absolute angular velocity of the instrument trihedron using gyroscopes, and developing navigation parameters for the vertical location.

Недостатком этого способа является ограниченность точности выработки выходных параметров. The disadvantage of this method is the limited accuracy of the output parameters.

Целью изобретения является повышение точности выработки выходных параметров. The aim of the invention is to improve the accuracy of the output parameters.

Цель достигается тем, что удержание гироплатформы в плоскости горизонта и колебания гироплатформы обеспечивают следящие двигатели по сигналам вычислителя, решающего навигационные задачи и задачи управления гироплатформой по сигналам трех акселерометров и трех измерителей составляющих абсолютной угловой скорости приборного трехгранника, установленных на гироплатформе. The goal is achieved in that the gyro platform is held in the horizontal plane and the gyro platform oscillations are provided by tracking engines using signals from a calculator that solves navigation problems and gyro platform control tasks using the signals of three accelerometers and three meters that make up the absolute angular velocity of the instrument trihedron mounted on the gyro platform.

Проиллюстрируем предлагаемый способ на следующем примере. На чертеже представлена функциональная схема гироскопической системы, где приняты следующие обозначения;
1 - блок управления и выработки выходных параметров;
2 - гироплатформа в двухосном карданном подвесе;
3, 4, 5 - гироскопы измерители составляющих абсолютной угловой скорости;
6, 7, 8 - акселерометры;
9, 10 - следящие двигатели;
11, 12 - датчики углов поворота гироплатформы;
13 - блок колебаний гироплатформы;
14 - дополнительная навигационная система.We illustrate the proposed method in the following example. The drawing shows a functional diagram of a gyroscopic system, where the following notation;
1 - control unit and generating output parameters;
2 - gyro platform in a biaxial gimbal;
3, 4, 5 - gyroscopes measuring instruments of components of absolute angular velocity;
6, 7, 8 - accelerometers;
9, 10 - tracking engines;
11, 12 - sensors of rotation angles of the gyro platform;
13 is a block gyro platform oscillations;
14 - an additional navigation system.

Гироскопическая система содержит блок управления и выработки выходных параметров 1 с блоком колебаний 13, гироплатформу 2. На гироплатформе расположены гироскопы 3, 4, 5 - измерители составляющих абсолютной угловой скорости (ИСАУС). При этом ИСАУС или датчики абсолютной угловой скорости могут быть построены на различных физических принципах (волоконные гироскопы, лазерные, твердотелые и др.). А также гироскопическая система содержит акселерометры 6, 7, 8 (акселерометры 6, 7, 8 могут быть установлены вне гироплатформы, например, на палубе), по осям карданного подвеса установлены следящие двигатели 9, 10 с датчиками углов поворота гироплатформы. The gyroscopic system contains a control unit and generating output parameters 1 with an oscillation unit 13, a gyro platform 2. Gyroscopes 3, 4, 5 are located on the gyro platform - absolute angular velocity components (ISAUS). In this case, ISAUS or absolute angular velocity sensors can be built on various physical principles (fiber gyroscopes, laser, solid, etc.). And also the gyroscopic system contains accelerometers 6, 7, 8 (accelerometers 6, 7, 8 can be installed outside the gyro platform, for example, on the deck), tracking engines 9, 10 with sensors of the gyro platform rotation angles are installed along the axles of the gimbal.

Гироскопическая система функционирует следующим образом. Гироплатформу 2 с помощью следящих двигателей 9, 10 по сигналам, вырабатываемым в блоке управления и выработки выходных параметров 1 с учетом сигналов блока колебаний 13 поворачивают с заданными частотными характеристиками или колеблют вокруг осей, лежащих в плоскости гироплатформы с заданными амплитудами и с разными заданными частотными характеристиками. По сигналам акселерометров и гироскопов [2] вырабатывают составляющие абсолютной угловой скорости трехгранника Дарбу и его ориентацию относительно приборного трехгранника, связанного с гироплатформой, учитывая показания датчиков углов поворота гироплатформы, вырабатывают углы качек объекта. The gyroscopic system operates as follows. The gyro platform 2 using tracking engines 9, 10 according to the signals generated in the control unit and generate output parameters 1, taking into account the signals of the vibration unit 13, is rotated with the given frequency characteristics or oscillate around the axes lying in the plane of the gyro platform with the given amplitudes and with different specified frequency characteristics . According to the signals of accelerometers and gyroscopes [2], the components of the absolute angular velocity of the Darboux trihedron and its orientation relative to the instrument trihedron associated with the gyro platform are developed, taking into account the readings of the gyro-platform rotation angle sensors, the object quality angles are generated.

По составляющим абсолютной угловой скорости трехгранника Дарбу определяют навигационные параметры: К - курс объекта; φ - широту места; λ - долготу места; V - путевую скорость и т.д.; θ1 и ψ1 - углы качек.The navigation parameters are determined by the components of the absolute angular velocity of the Darboux trihedron: K - object's course; φ is the latitude of the place; λ is the longitude of the place; V - ground speed, etc .; θ 1 and ψ 1 are the angles of qual.

С объектовым (корабельным) трехгранником Дарбу свяжем правую систему координат XYZ. Ось OZ - вертикальная. С колеблющимся основанием свяжем систему координат X1Y1Z1. Система координат X1Y1Z1 образуется из XYZ поворотом на угол θ вокруг оси OX и на угол ψ вокруг OY1. Направляющие косинусы между системами координат XYZ и X1Y1Z1 будут:

Figure 00000002

Figure 00000003

Figure 00000004

Figure 00000005

Figure 00000006

Figure 00000007

Figure 00000008

Figure 00000009

Figure 00000010

Тогда
Figure 00000011

Figure 00000012

Figure 00000013

Углы θ и ψ задают блоком колебаний. В сигналах составляющей абсолютной угловой скорости трехгранника Дарбу будут присутствовать составляющие погрешности ИСАУС.We associate the right coordinate system XYZ with the object (ship) trihedron of Darboux. The OZ axis is vertical. With the oscillating base we associate the coordinate system X 1 Y 1 Z 1 . The coordinate system X 1 Y 1 Z 1 is formed from XYZ by rotation through an angle θ around the axis OX and an angle ψ around OY 1 . The direction cosines between the coordinate systems XYZ and X 1 Y 1 Z 1 will be:
Figure 00000002

Figure 00000003

Figure 00000004

Figure 00000005

Figure 00000006

Figure 00000007

Figure 00000008

Figure 00000009

Figure 00000010

Then
Figure 00000011

Figure 00000012

Figure 00000013

The angles θ and ψ are set by the oscillation unit. The signals of the component of the absolute angular velocity of the Darboux trihedron will contain ISAUS error components.

Figure 00000014

Figure 00000015

Figure 00000016

где
Figure 00000017
- погрешности ИСАУС.
Figure 00000014

Figure 00000015

Figure 00000016

Where
Figure 00000017
- ISAUS errors.

При колебани основания по заданному закону, например, θ = θosinω1t ψ = ψosinω2t θo и ψo могут быть порядка 10 - 20o.When the base oscillates according to a given law, for example, θ = θ o sinω 1 t ψ = ψ o sinω 2 t θ o and ψ o can be of the order of 10 - 20 o .

Тогда все вырабатываемые навигационные параметры, а также значения Ωx, Ωy, Ωz будут содержать погрешности ИСАУС, моделируемые на частотах ω1 и ω2 .Then all the generated navigation parameters, as well as the values of Ω x , Ω y , and Ω z will contain ISAUS errors modeled at frequencies ω 1 and ω 2 .

Сравнивая в блоке (1) одноименные параметры, выработанные по данному способу и дополнительной навигационной системой, погрешности которой не меняются с частотами ω1 и ω2, можно выделить и оценить погрешности рассматриваемой системы и дополнительной. В качестве дополнительной системы может быть использована гироскопическая или любые другие навигационные системы (лаг, спутниковая и др.).By comparing in the block (1) the parameters of the same name developed by this method and an additional navigation system, the errors of which do not change with frequencies ω 1 and ω 2 , it is possible to isolate and evaluate the errors of the considered system and the additional one. Gyroscopic or any other navigation system (log, satellite, etc.) can be used as an additional system.

Источникик информации
[1] В.А. Беленький - Патент РФ N 2000544.Information Sources
[1] V.A. Belenky - Russian Federation Patent N 2000544.

[2] П. В. Бромберг - Теория инерциальных систем навигации. Москва, "Наука", 1979 г. стр. 185-188. [2] P. V. Bromberg - Theory of inertial navigation systems. Moscow, "Science", 1979, pp. 185-188.

Claims (1)

Способ выработки навигационных параметров и вертикали места, включающий измерение составляющих кажущегося ускорения при помощи акселерометров, определение составляющих абсолютной угловой скорости приборного трехгранника, связанного с гироплатформой, выработку навигационных параметров и вертикали места, отличающийся тем, что осуществляют колебания гироплатформы с заданными частотными характеристиками с помощью следящих двигателей, а навигационные параметры и вертикаль места вырабатывают по сигналам трех акселерометров и трех измерителей составляющих угловой скорости приборного трехгранника. A method for generating navigation parameters and elevation vertical, including measuring the components of apparent acceleration using accelerometers, determining the absolute angular velocity of the instrument trihedron associated with a gyro platform, generating navigation parameters and elevation vertical, characterized in that the gyro platform oscillates with predetermined frequency characteristics using tracking engines, and the navigation parameters and the vertical of the place are generated by the signals of three accelerometers and three of eriteley components of the angular velocity of the instrument trihedron.
RU98109206/28A 1998-05-18 1998-05-18 Process generating navigational parameters and position vertical RU2138018C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98109206/28A RU2138018C1 (en) 1998-05-18 1998-05-18 Process generating navigational parameters and position vertical

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98109206/28A RU2138018C1 (en) 1998-05-18 1998-05-18 Process generating navigational parameters and position vertical

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2138018C1 true RU2138018C1 (en) 1999-09-20

Family

ID=20206004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98109206/28A RU2138018C1 (en) 1998-05-18 1998-05-18 Process generating navigational parameters and position vertical

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2138018C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lawrence Modern inertial technology: navigation, guidance, and control
Grenon et al. Enhancement of the inertial navigation system for the morpheus autonomous underwater vehicles
Vydhyanathan et al. The next generation Xsens motion trackers for industrial applications
RU2272995C1 (en) Method for elaboration of navigational parameters and local vertical (modifications)
RU2256881C2 (en) Method of estimation of orientation and navigation parameters and strap-down inertial navigation system for fast rotating objects
Huddle Trends in inertial systems technology for high accuracy AUV navigation
GB1093550A (en) Gyroscopic inertial instruments and guidance systems
US8725415B2 (en) Method and device for long-duration navigation
RU2138018C1 (en) Process generating navigational parameters and position vertical
Nishide et al. Automatic position findings of vehicle by means of laser
RU2206067C1 (en) Method of generation of navigational parameters and local vertical
Liu et al. A correction method for DVL measurement error by pitch dynamics
RU2147731C1 (en) Process generating navigational parameters and elevation vertical
RU2126136C1 (en) Process generating navigational parameters and elevation vertical
RU2125710C1 (en) Process of generation of navigational parameters and elevation vertical
KR20200139613A (en) Direction finder
RU2114395C1 (en) Gyroscopic navigation system for mobile objects ( versions )
Emel’yantsev et al. Improving information autonomy of marine SINS
RU2247944C2 (en) Method of generation of navigational parameters and local vertical
RU2120608C1 (en) Process of generation of navigational parameters and elevation vertical
Nie et al. High accuracy ins based on fiber optical gyroscope for AUV application
RU2098763C1 (en) Method for development of navigational parameters and vertical of place
RU2145058C1 (en) Gyroscope navigation system
Emel’yantsev et al. Calibration of in-run drifts of strapdown inertial navigation system with uniaxial modulation rotation of measurement unit
RU2197716C2 (en) Process of generation of navigation parameters

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040519