RU2165074C1 - Self-orienting gyro course and roll indication system - Google Patents
Self-orienting gyro course and roll indication system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2165074C1 RU2165074C1 RU99121118A RU99121118A RU2165074C1 RU 2165074 C1 RU2165074 C1 RU 2165074C1 RU 99121118 A RU99121118 A RU 99121118A RU 99121118 A RU99121118 A RU 99121118A RU 2165074 C1 RU2165074 C1 RU 2165074C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gyroscopic
- sensors
- angle
- sensor
- output
- Prior art date
Links
Landscapes
- Navigation (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при разработке и изготовлении приборов для стабилизации, навигации и топопривязки объектов наземной техники. The invention relates to the field of measuring equipment and can be used in the development and manufacture of devices for stabilization, navigation and topographic location of ground equipment.
Известна система для определения меридиана [1] с использованием гироскопа, испытывающего влияние вращения Земли, которая производит вычисление отклонения эталонного направления от плоскости меридиана из соотношения сигналов, измеряемых в следящих системах гироскопа. Недостатком указанной системы является низкая точность определения азимута, т.к. на точность определения азимута существенно влияют характеристики датчиков угла следящих систем, линейность которых в широком диапазоне углов обеспечить практически невозможно. A known system for determining the meridian [1] using a gyroscope that is affected by the rotation of the Earth, which calculates the deviation of the reference direction from the plane of the meridian from the ratio of signals measured in the tracking systems of the gyroscope. The disadvantage of this system is the low accuracy of determining the azimuth, because the accuracy of determining the azimuth is significantly affected by the characteristics of the angle sensors of the tracking systems, the linearity of which in a wide range of angles is almost impossible to provide.
Известна система самоориентирующаяся гироскопическая курсокреноуказания [2], которая представляет собой курсовую гироскопическую систему на базе гироскопических чувствительных элементов, работающая в режиме выработки сигналов об изменении (приращении) углов курса (режим удержания заданного азимутального направления или гироазимута), крена и тангажа объекта во время его движения и стоянки и в режиме определения азимута (режим самоориентирования или гирокомпаса) во время стоянки объекта. Недостаток курсовой гироскопической системы [2] заключается в сравнительно большом времени определения начального азимута заданного направления, особенно при больших (до 180 градусов) углах рассогласования вектора кинетического момента гироскопического чувствительного элемента с направлением на Север. There is a known system of self-orienting gyroscopic heading and roll indications [2], which is a heading gyroscopic system based on gyroscopic sensing elements, operating in the mode of generating signals about changes (increments) in course angles (holding mode for a given azimuthal direction or gyroazimuth), roll and pitch of the object during movement and parking and in the azimuth determination mode (self-orientation or gyrocompass mode) while the object is stationary. The disadvantage of the course gyroscopic system [2] is the relatively long time to determine the initial azimuth of a given direction, especially at large (up to 180 degrees) angles of mismatch of the vector of kinetic moment of the gyroscopic sensor with a direction to the North.
Известна также система самоориентирующаяся гирокурсокреноуказания [3], которая позволяет сократить время определения начального азимута заданного направления за счет ускоренного предварительного приведения вектора кинетического момента гироскопа в плоскость меридиана (режим ускоренного приведения). Also known is a self-orienting gyrocourse-crosstalk system [3], which allows one to reduce the time of determining the initial azimuth of a given direction due to the accelerated preliminary reduction of the gyroscope kinetic moment vector to the meridian plane (accelerated reduction mode).
В качестве прототипа принята система самоориентирующаяся гирокурсокреноуказания [3]. As a prototype adopted a system of self-orienting gyrocourse-indication [3].
Система состоит из блока азимутального, блока горизонтального (конструктивно образуют гироблок) и управляющего устройства. The system consists of an azimuthal block, a horizontal block (a gyro block is structurally formed) and a control device.
Блок азимутальный представляет собой внутреннюю раму карданова подвеса, на которой установлены датчик угла курса, датчик стабилизирующего момента и гироскопический чувствительный элемент, в котором две оси чувствительности образованы двумя ортогонально размещенными датчиками угла и датчиками момента, при этом одна ось гироскопического чувствительного элемента совпадает с осью внутренней рамы карданова подвеса. The azimuthal unit is an internal gimbal frame on which a heading angle sensor, a stabilizing moment sensor and a gyroscopic sensor are mounted, in which two sensitivity axes are formed by two orthogonally placed angle sensors and torque sensors, while one axis of the gyroscopic sensor coincides with the axis of the internal gimbal frames.
Блок горизонтальный представляет собой среднюю и наружную рамы карданова подвеса. На средней раме установлены датчик угла тангажа, датчик стабилизирующего момента, датчики наклона и гироскопический чувствительный элемент. На наружной раме расположены датчик угла крена и датчик стабилизирующего момента. У гироскопического чувствительного элемента оси чувствительности образованы двумя ортогонально размещенными датчиками угла и датчиками момента и совпадают с осями средней и наружной рам карданова подвеса соответственно. The horizontal block represents the middle and outer frames of the gimbal. A pitch angle sensor, a stabilizing moment sensor, tilt sensors and a gyroscopic sensing element are installed on the middle frame. A roll angle sensor and a stabilizing torque sensor are located on the outer frame. For a gyroscopic sensing element, the sensitivity axes are formed by two orthogonally placed angle sensors and moment sensors and coincide with the axes of the middle and outer frames of the cardan suspension, respectively.
За счет работы блока горизонтального средняя рама карданова подвеса стабилизируется в плоскости горизонта, а ось внутренней рамы удерживается по направлению вертикали места. За счет работы управляющего устройства и блока азимутального вектор кинетического момента чувствительного элемента блока азимутального удерживается в плоскости горизонта в фиксированном направлении относительно инерциальной системы координат (в режиме гироазимута) или в направлении меридиана (в режиме гирокомпаса). При этом с датчиков угла курса, крена, тангажа снимается информация об изменениях курсового угла (или об азимуте в режиме гирокомпаса), углов поперечного и продольного наклона объекта соответственно. Due to the operation of the horizontal unit, the middle frame of the gimbal is stabilized in the horizontal plane, and the axis of the inner frame is held in the vertical direction of the place. Due to the operation of the control device and the azimuthal block, the vector of the kinetic moment of the sensing element of the azimuthal block is held in the horizontal plane in a fixed direction relative to the inertial coordinate system (in the gyro azimuth mode) or in the direction of the meridian (in the gyrocompass mode). In this case, information about changes in the heading angle, roll, and pitch is removed about changes in the heading angle (or azimuth in the gyrocompass mode), the angles of the transverse and longitudinal tilt of the object, respectively.
Недостаток системы [3] заключается в том, что для осуществления режима ускоренного приведения ей необходимы дополнительно либо информация извне, при этом теряется автономность, либо время на измерение и формирование заданного угла приведения, либо заданный угол приведения может иметь достаточно большой диапазон, что может уменьшить в конечном итоге точность определения азимута. The disadvantage of the system [3] is that to implement the accelerated reduction mode, it additionally needs either information from the outside, while autonomy is lost, or the time to measure and form a given reduction angle, or a given reduction angle can have a sufficiently large range, which can reduce ultimately azimuth accuracy.
Изобретение направлено на сокращение времени и повышение точности определения начального азимута заданного направления за счет практически мгновенного аналитического определения азимута заданного направления (аналитическое гирокомпасирование) и комбинирования различных режимов работы системы - аналитическое гирокомпасирование - предварительное ускоренное приведение - точное гирокомпасирование. The invention is aimed at reducing time and improving the accuracy of determining the initial azimuth of a given direction due to the almost instantaneous analytical determination of the azimuth of a given direction (analytical gyrocompassing) and combining various system modes - analytical gyrocompassing - preliminary accelerated casting - accurate gyrocompassing.
Это достигается тем, что в управляющее устройство системы самоориентирующейся гироскопической курсокреноуказания, содержащей блок азимутальный, состоящий из внутренней рамы карданова подвеса с датчиком угла курса, датчиком стабилизирующего момента, усилителя стабилизации и гироскопического чувствительного элемента, имеющего две измерительные оси, образованные двумя ортогонально размещенными датчиками угла и датчиками момента, причем первая измерительная ось гироскопического чувствительного элемента совпадает с осью внутренней рамы карданова подвеса, а выход датчика угла, установленного на первой измерительной оси гироскопического чувствительного элемента, связан с входом усилителя стабилизации, выход которого связан с датчиком стабилизирующего момента, блок горизонтальный, состоящий из карданова подвеса с датчиками угла тангажа и крена, датчиками стабилизирующего момента, датчиками наклона, усилителей стабилизации, усилителей коррекции и гироскопического чувствительного элемента, имеющего две измерительные оси, образованные двумя ортогонально размещенными датчиками угла и датчиками момента, причем измерительные оси гироскопического чувствительного элемента блока горизонтального совпадают с осями карданова подвеса, выходы датчиков наклона через усилители коррекции связаны с входами датчиков момента гироскопического чувствительного элемента блока горизонтального, а выходы датчиков угла гироскопического чувствительного элемента блока горизонтального через усилители стабилизации блока горизонтального связаны с входами датчиков стабилизирующего момента блока горизонтального, управляющее устройство, состоящее из усилителя привода в меридиан, ограничителей, коммутирующего устройства, устройства форсированного разворота, преобразователя угол-код и цифрового устройства, причем выход датчика угла курса через преобразователь угол-код связан с входом цифрового устройства, выход которого через устройство форсированного разворота связан с первым входом коммутирующего устройства, выход датчика угла, расположенного на второй измерительной оси гироскопического чувствительного элемента блока азимутального через усилитель привода в меридиан связан с входом ограничителей и со вторым входом коммутирующего устройства, выход ограничителей связан со входом датчика моментов, расположенного на первой измерительной оси гироскопического чувствительного элемента блока азимутального, а выход коммутирующего устройства связан со входом датчика моментов, расположенного на второй измерительной оси гироскопического чувствительного элемента блока азимутального, введен аналого- цифровой преобразователь, входы которого через датчики момента гироскопического чувствительного элемента блока горизонтального связаны с выходами усилителей коррекции блока горизонтального, а выход аналого-цифрового преобразователя связан с входом цифрового устройства. This is achieved by the fact that, in the control device of the self-orienting gyroscopic heading and roll indicating system, containing an azimuth block, consisting of an internal frame of a cardan suspension with a heading angle sensor, a stabilizing moment sensor, a stabilization amplifier and a gyroscopic sensing element having two measuring axes formed by two orthogonally placed angle sensors and moment sensors, the first measuring axis of the gyroscopic sensor coincides with the axis of the internal the cardan gimbal, and the output of the angle sensor mounted on the first measuring axis of the gyroscopic sensor is connected to the input of the stabilization amplifier, the output of which is connected to the stabilizing moment sensor, a horizontal unit consisting of a cardan gimbal with pitch and roll angle sensors, stabilizing moment sensors, tilt sensors, stabilization amplifiers, correction amplifiers and a gyroscopic sensing element having two measuring axes formed by two orthogonally placed angle sensors and moment sensors, the measuring axes of the gyroscopic sensor of the horizontal unit coincide with the axes of the gimbal, the outputs of the tilt sensors through correction amplifiers are connected to the inputs of the moment sensors of the gyro sensor of the horizontal unit, and the outputs of the angle sensors of the gyro sensor of the horizontal unit through stabilization amplifiers horizontal blocks are connected to the inputs of the sensors of the stabilizing moment of the horizontal block, a leveling device consisting of a drive amplifier in the meridian, limiters, a switching device, a forced reversal device, an angle-code converter and a digital device, the output of a heading angle sensor through an angle-code converter being connected to an input of a digital device, the output of which is connected through a forced reversal device with the first input of the switching device, the output of the angle sensor located on the second measuring axis of the gyroscopic sensor element of the azimuthal block through the drive star in the meridian is connected to the input of the limiters and to the second input of the switching device, the output of the limiters is connected to the input of the torque sensor located on the first measuring axis of the gyroscopic sensor element of the azimuthal unit, and the output of the switching device is connected to the input of the torque sensor located on the second measuring axis of the gyroscopic of the sensing element of the azimuthal block, an analog-to-digital converter is introduced, the inputs of which are through gyroscopic torque sensors o the sensitive element of the horizontal block is connected to the outputs of the amplifiers of the correction of the horizontal block, and the output of the analog-to-digital converter is connected to the input of the digital device.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется с помощью чертежа, на котором представлена схема предлагаемой системы самоориентирующейся гирокурсокреноуказания. The essence of the invention is illustrated using the drawing, which shows a diagram of the proposed system of self-orienting gyrocourse.
Система самоориентирующаяся гирокурсокреноуказания состоит из блока азимутального, блока горизонтального и управляющего устройства. The system of self-orienting gyrocourse-and-indication is composed of an azimuthal block, a horizontal block, and a control device.
Блок азимутальный представляет собой внутреннюю раму 1 карданова подвеса, на которой установлены датчик угла курса 2, датчик стабилизирующего момента 8 и гироскопический чувствительный элемент 3, в котором две измерительные оси (X1-X1, Z1-Z1) образованы двумя ортогонально размещенными датчиками угла 5, 7 и датчиками момента 6, 4. Одна ось гироскопического чувствительного элемента Z1-Z1 совпадает с осью внутренней рамы карданова подвеса. Блок азимутальный включает в себя также усилитель стабилизации 9.The azimuthal unit is an internal frame 1 of the gimbal, on which a heading angle sensor 2, a stabilizing moment sensor 8 and a gyroscopic sensing element 3 are installed, in which two measuring axes (X 1 -X 1 , Z 1 -Z 1 ) are formed by two orthogonally placed angle sensors 5, 7 and moment sensors 6, 4. One axis of the gyroscopic sensing element Z 1 -Z 1 coincides with the axis of the inner frame of the gimbal. The azimuth block also includes a stabilization amplifier 9.
Блок горизонтальный представляет собой среднюю 24 и наружную 26 рамы карданова подвеса. На средней раме 24 установлен датчик угла тангажа 28, датчик стабилизирующего момента 11, датчики наклона 12, 25 и гироскопический чувствительный элемента 14. На наружной раме 26 установлены датчик угла крена 10 и датчик стабилизирующего момента 27. У гироскопического чувствительного элемента 14 измерительные оси X2-X2 и Z2-Z2 образованы датчиками угла 21, 16, датчиками момента 15, 22 и совпадают с осями наружной 26 (назовем ее условно продольной осью) и средней 24 (назовем ее условно поперечной осью) рам карданова подвеса соответственно.The horizontal block is the middle 24 and outer 26 frames of the gimbal. A pitch angle sensor 28, a stabilizing moment sensor 11, tilt sensors 12, 25 and a gyroscopic sensor 14 are installed on the middle frame 24. A roll angle sensor 10 and a stabilizing torque sensor 27 are installed on the outer frame 26. The gyroscopic sensor 14 has measuring axes X 2 -X 2 and Z 2 -Z 2 are formed by angle sensors 21, 16, moment sensors 15, 22 and coincide with the axes of the outer 26 (let's call it the longitudinal axis) and middle 24 (let's call it the transverse axis) frames of the gimbal, respectively.
В управляющее устройство, состоящее из усилителя привода в меридиан 29, ограничителей 30, коммутирующего устройства 31, преобразователя угол-код 32, цифрового устройства 33, устройства форсированного разворота 34 введен аналого-цифровой преобразователь 35. An analog-to-digital converter 35 is introduced into the control device, which consists of a drive amplifier in the meridian 29, limiters 30, a switching device 31, an angle-code converter 32, a digital device 33, and a forced reversal device 34.
Система самоориентирующаяся гирокурсокреноуказания работает следующим образом. The system of self-orienting gyrocourse-indication is as follows.
За счет работы блока горизонтального производится горизонтирование средней рамы 24 карданова подвеса, т.е. оси X2-X2 и Z2-Z2 гироскопического чувствительного элемента 14 блока горизонтального удерживаются в плоскости горизонта, а ось Z1-Z1 блока азимутального удерживается в направлении местной вертикали. Горизонтирование и создание местной вертикали обеспечивается следящими системами - системой коррекции и системой стабилизации. Система коррекции реализована каналами: датчики наклона 12,25 - усилители коррекции 13,23- датчики момента 15, 22. Система стабилизации реализована каналами: датчики угла 16,21 - усилители стабилизации 18,19- датчики стабилизирующего момента 11, 27. При этом сигналы об углах наклона объекта снимаются с датчика угла крена 10 и датчика угла тангажа 28.Due to the operation of the horizontal block, the middle frame 24 of the gimbal is horizontally leveled, i.e. the X 2 -X 2 and Z 2 -Z 2 axes of the gyroscopic sensor 14 of the horizontal unit are held in the horizontal plane, and the Z 1 -Z 1 axis of the azimuthal unit is held in the local vertical direction. Leveling and creation of the local vertical is ensured by tracking systems - a correction system and a stabilization system. The correction system is implemented by channels: tilt sensors 12.25 - correction amplifiers 13.23 - moment sensors 15, 22. The stabilization system is implemented by channels: angle sensors 16.21 - stabilization amplifiers 18.19 - stabilizing torque sensors 11, 27. In this case, the signals about the tilt angles of the object are removed from the roll angle sensor 10 and the pitch angle sensor 28.
В режиме удержания заданного азимутального направления (режим гироазимута при стоянке и при движении объекта) для удержания вектора кинетического момента H1 гироскопического чувствительного элемента 3 в плоскости горизонта используется горизонтальная коррекция - сигнал с датчика угла 5, пропорциональный углу отклонения вектора кинетического момента H1 от плоскости горизонта, через усилитель 29 и ограничитель 30 поступает на датчик момента 4, который устраняет указанное отклонение. Азимутальная коррекция используется для устранения отклонения рамы 1 карданова подвеса относительно оси Z1-Z1 в инерциальном пространстве - сигнал с датчика угла 7, пропорциональный углу отклонения, через усилитель стабилизации 9 поступает на датчик стабилизирующего момента 8, который устраняет указанное отклонение. Таким образом осуществляется стабилизация рамы 1 карданова подвеса в инерциальном пространстве относительно вертикальной оси Z1-Z1, совпадающей с направлением вертикали места. Сигнал о курсе объекта снимается с датчика угла курса 2.In the mode of holding the specified azimuthal direction (the gyro azimuth mode while standing and moving the object), horizontal correction is used to hold the kinetic moment vector H 1 of the gyroscopic sensing element 3 in the horizon plane — a signal from the angle sensor 5 proportional to the angle of deviation of the kinetic moment vector H 1 from the plane horizon, through the amplifier 29 and the limiter 30 enters the torque sensor 4, which eliminates the specified deviation. Azimuthal correction is used to eliminate the deviation of the frame 1 of the gimbal from the Z 1 -Z 1 axis in the inertial space - the signal from the angle sensor 7, proportional to the angle of deviation, is fed through the stabilization amplifier 9 to the stabilizing moment sensor 8, which eliminates the specified deviation. Thus, the stabilization of the frame 1 gimbal in the inertial space relative to the vertical axis Z 1 -Z 1 , coinciding with the direction of the vertical location. The signal about the course of the object is removed from the angle sensor 2.
В режиме самоориентирования (при стоянке объекта) с целью уменьшения времени и повышения точности определения азимута вводится комбинированный режим определения азимута - аналитическое гирокомпасирование - предварительное ускоренное приведение - точное гирокомпасирование. In the self-orientation mode (when the object is stationary), in order to reduce time and increase the accuracy of azimuth determination, a combined azimuth determination mode is introduced - analytical gyrocompassing - preliminary accelerated casting - accurate gyrocompassing.
Аналитическое гирокомпасирование осуществляется в режиме гироазимута при стоянке объекта следующим образом. Analytical gyrocompassing is performed in the gyro azimuth mode when the object is parked as follows.
Во время стоянки объекта вектор кинетического момента H2 гироскопического чувствительного элемента блока горизонтального удерживается системой коррекции по направлению местной вертикали. Под воздействием горизонтальной составляющей угловой скорости суточного вращения Земли Ωг= Ωз·sinφ (где Ωз - угловая скорость вращения Земли, φ - широта места), лежащей в плоскости меридиана и плоскости горизонта, вектор кинетического момента H2 отклоняется от направления вертикали и стремится совместиться с направлением вектора угловой скорости Ωг. При этом датчики угла наклона 12, 25 фиксируют это отклонение. Выберем направление продольной оси (совпадает с осью наружной рамы карданова подвеса) за направление, азимут которого измеряется. Тогда с датчиков угла 12, 25 через усилители коррекции 13, 23 на датчики моментов 15, 21 поступают электрические сигналы Ux2-x2 и Uz2-z2, которые пропорциональны 
С датчиков моментов 15, 22 в аналого-цифровой преобразователь 35 поступают сигналы, пропорциональные электрическим сигналам Ux2-x2 и Uz2-z2 (на чертеже показан вариант съема сигналов с использованием эталонных сопротивлений 17, 20). Аналого-цифровой преобразователь 35 преобразовывает аналоговые сигналы Ux2-x2 и Uz2-z2 в цифровые и передает в цифровое устройство 33 для вычисления значения
ААК = arctg (Kx2-x2·Ux2-x2/Kz2-z2· Ux2-x2),
где Kx2-x2 и Kz2-z2 - постоянные коэффициенты системы коррекции.From the moment sensors 15, 22, signals proportional to the electrical signals Ux 2 -x 2 and Uz 2 -z 2 are received in the analog-to-digital converter 35 (the drawing shows a signal pick-up using reference resistances 17, 20). The analog-to-digital Converter 35 converts the analog signals Ux 2 -x 2 and Uz 2 -z 2 into digital and transmits to a digital device 33 to calculate the value
And AK = arctg (Kx 2 -x 2 · Ux 2 -x 2 / Kz 2 -z 2 · Ux 2 -x 2 ),
where Kx 2 -x 2 and Kz 2 -z 2 are constant coefficients of the correction system.
Вычисление значения ААК может осуществляться либо в самом цифровом устройстве 33, либо во внешнем бортовом вычислителе.The calculation of the value of AK can be carried out either in the digital device 33 itself or in an external on-board computer.
Предварительное ускоренное приведение осуществляется в режиме гироазимута следующим образом. Preliminary accelerated reduction is carried out in the gyro azimuth mode as follows.
В цифровое устройство 33 с преобразователя угол-код 32 передается значение текущего угла αтек (значение курсового угла в определенный момент времени). В цифровом устройстве 33 формируются коды управления устройством форсированного разворота 34 для ускоренного приведения вектора кинетического момента H1 к заданному курсовому углу αзад= AAK+Δα, где Δα - постоянная угловая поправка, зависящая от конструктивного расположения датчика угла курса в системе и системы на объекте. Электрический сигнал соответствующей величины и знака с устройства форсированного разворота 34 через коммутирующее устройство 31 передается на датчик момента 6 гироскопического чувствительного элемента 3 блока азимутального. Под действием этого момента вектор кинетического момента H1 отклоняется в плоскости горизонта от своего первоначального направления. Электрический сигнал, пропорциональный углу отклонения, с датчика угла 7 через усилитель стабилизации 9 подается на датчик стабилизирующего момента 8, обеспечивая ускоренный разворот внутренней рамы 1 карданова подвеса и соответствующее изменение угла αтек. При приближении угла αтек к заданному значению αзад ускоренный разворот прекращается. Включается режим гирокомпаса для точного определения азимута уже при малом угле отклонения вектора кинетического момента гироскопического чувствительного элемента 3 от направления меридиана.The value of the current angle α tech (the value of the course angle at a certain point in time) is transmitted to the digital device 33 from the angle-code converter 32. The digital device 33 generates control codes for the forced reversal device 34 for accelerated reduction of the kinetic moment vector H 1 to a given heading angle α ass = A AK + Δα, where Δα is a constant angular correction depending on the structural arrangement of the heading angle sensor in the system and the system by object. An electric signal of the corresponding magnitude and sign from the forced reversal device 34 is transmitted through the switching device 31 to the torque sensor 6 of the gyroscopic sensing element 3 of the azimuthal unit. Under the influence of this moment, the vector of the kinetic moment H 1 deviates in the plane of the horizon from its original direction. An electrical signal proportional to the angle of deviation from the angle sensor 7 through the stabilization amplifier 9 is supplied to the stabilizing moment sensor 8, providing an accelerated turn of the inner frame 1 of the cardan suspension and a corresponding change in the angle α tech . When the angle α tech approaches the set value α back, the accelerated turn stops. The gyrocompass mode is activated to accurately determine the azimuth even at a small angle of deviation of the kinetic moment vector of the gyroscopic sensing element 3 from the direction of the meridian.
Точное гирокомпасирование осуществляется в режиме гирокомпаса следующим образом. Accurate gyrocompassing is performed in gyrocompass mode as follows.
В цепь горизонтальной коррекции датчик угла 5 - усилитель 29 - ограничители 30 - датчик момента 4 подключается дополнительный ограничитель (дополнительный ограничитель входит в ограничители 30, на рисунке отдельно не показан), при этом крутизна горизонтальной коррекции уменьшается и вектор кинетического момента H1 чувствительного элемента 3 отклоняется от плоскости горизонта под действием горизонтальной составляющей угловой скорости вращения Земли на угол β (угол рассогласования), пропорциональный синусу угла α между плоскостью меридиана и плоскостью, содержащей вектор кинетического момента H1 и вектор угловой скорости вращения Земли. Сигнал с датчика угла 5, пропорциональный углу β, через усилитель привода в меридиан 29 и коммутирующее устройство 31 поступает на датчик момента 6 гироскопического чувствительного элемента 3. Под действием указанного момента вектор кинетического момента H1 стремится совместиться с плоскостью меридиана, и после окончания переходного процесса устанавливается в направлении на Север. При этом с датчика угла курса 2 снимается сигнал об истинном азимуте объекта.An angle sensor 5 - amplifier 29 - limiters 30 - torque sensor 4 is connected to the horizontal correction circuit; an additional limiter is connected (an additional limiter is included in the limiters 30, is not shown separately in the figure), while the horizontal correction slope decreases and the kinetic moment vector H 1 of the sensor 3 deviates from the horizon plane under the action of the horizontal component of the angular velocity of the Earth’s rotation by the angle β (mismatch angle), proportional to the sine of the angle α between the meridian plane plane containing the angular momentum vector H 1 and the vector of the Earth's angular velocity. The signal from the angle sensor 5, proportional to the angle β, is transmitted through the drive amplifier to the meridian 29 and the switching device 31 to the moment sensor 6 of the gyroscopic sensor 3. Under the action of the indicated moment, the kinetic moment vector H 1 tends to coincide with the meridian plane, and after the transition process set towards North. At the same time, the signal about the true azimuth of the object is removed from the heading angle sensor 2.
В качестве гироскопических чувствительных элементов как блока азимутального, так и блока горизонтального, могут быть использованы динамически настраиваемые гироскопы, например типа ГВК (гироскоп с внутренним карданом), или модуляционные гироскопы, и другие. При этом допускается использование в одной системе гироскопических чувствительных элементов различного типа, например в блоке азимутальном модуляционного гироскопа, а в блоке горизонтальном динамически настраиваемого гироскопа, или наоборот. При этом на одной измерительной оси чувствительного элемента может быть более одного датчика момента, например в ГВК, - основной и компенсационный датчик момента. При этом выбор конкретного датчика для осуществления связей между элементами системы зависит от конкретного чувствительного элемента и его технических характеристик. As gyroscopic sensitive elements of both the azimuthal block and the horizontal block, dynamically tuned gyroscopes can be used, for example, GVK type (gyroscope with internal cardan), or modulation gyroscopes, and others. In this case, it is allowed to use various types of gyroscopic sensing elements in one system, for example, in a block of an azimuthal modulation gyroscope, and in a horizontal block of a dynamically tuned gyroscope, or vice versa. Moreover, on one measuring axis of the sensing element there can be more than one torque sensor, for example in GVK, - the main and compensation torque sensor. At the same time, the choice of a specific sensor for making connections between system elements depends on the specific sensitive element and its technical characteristics.
В качестве датчиков угла курса, крена, тангажа могут быть использованы датчики любого типа, преобразующие механический угол поворота в электрический сигнал. Sensors of any type that convert a mechanical angle of rotation into an electrical signal can be used as angle sensors for heading, roll, pitch.
Преобразователи угол-код могут быть любого типа - фазовые, амплитудные и т.д., преобразующие аналоговый электрический сигнал с датчиков угла в цифровой код. Angle-code converters can be of any type - phase, amplitude, etc., which convert an analog electrical signal from angle sensors to a digital code.
В качестве датчиков угла наклона могут быть использованы датчики различного типа, например жидкостные маятниковые переключатели, акселерометры и т.д. Various types of sensors can be used as angle sensors, for example, liquid pendulum switches, accelerometers, etc.
Коммутирующие устройства могут быть различного типа - электромеханические (реле), электронные (на микросхемах и других радиоэлементах). Switching devices can be of various types - electromechanical (relays), electronic (on microcircuits and other radio elements).
В качестве ограничителей могут использоваться элементы электронного устройства или их набор (простейший пример - резисторы или их набор), позволяющие при изменении режима работы системы изменить (при переходе к режиму самоориентирования уменьшить) крутизну горизонтальной коррекции. As limiters, elements of an electronic device or their set (the simplest example is resistors or their set) can be used, which allows changing the slope of horizontal correction when changing the operating mode of the system (when switching to the self-orientation mode).
В качестве цифрового устройства могут быть использованы различные электронные устройства, способные самостоятельно вычислить значение ААК и сформировать управляющие коды для устройства форсированного разворота преобразователя (с использованием микропроцессоров или без них) или электронные устройства, способные осуществлять обмен с внешним бортовым вычислителем для передачи информации об αтек, Ux2-x2, Uz2-z2 и приема информации для формирования кодов управления режимами работы системы.As a digital device, various electronic devices can be used that can independently calculate the AK value and generate control codes for the forced reversal of the converter (with or without microprocessors) or electronic devices that can exchange with an external on-board computer to transmit information about α tech , Ux 2 -x 2 , Uz 2 -z 2 and receiving information for the formation of control codes for the operating modes of the system.
В качестве устройства форсированного разворота могут быть использованы различные электронные устройства, преобразующие входные цифровые коды в аналоговые сигналы (цифроаналоговые преобразователи) для управления переключателем форсированного разворота и датчиком момента гироскопического чувствительного элемента. As a forced reversal device, various electronic devices can be used that convert the input digital codes to analog signals (digital-to-analog converters) to control the accelerated reversal switch and the moment sensor of the gyroscopic sensing element.
В качестве аналого-цифрового устройства могут быть использованы различные электронные устройства, преобразующие аналоговые сигналы в цифровые. As an analog-to-digital device, various electronic devices that convert analog signals to digital can be used.
Предлагаемое изобретение может быть использовано при разработке автономных систем навигации, стабилизации и топопривязки и позволяет уменьшить время определения азимута при работе системы в режиме гирокомпаса. The present invention can be used in the development of autonomous navigation, stabilization and topographic systems and can reduce the time to determine the azimuth when the system is in gyrocompass mode.
В настоящее время разработаны опытные образцы системы самоориентирующейся гирокурсокреноуказания, которые проходят предварительные испытания, в том числе и на подвижных объектах. Результаты испытаний положительны. At present, prototypes of a system of self-orienting gyrocourse-creep-indication have been developed, which are undergoing preliminary tests, including on moving objects. The test results are positive.
Литература
1. "Прибор для определения меридиана". Патент ФРГ N 2545026 от 14.04.77 г., МКИ G 01 C 21/00.Literature
1. "The device for determining the meridian." German patent N 2545026 from 04/14/77, MKI G 01 C 21/00.
2. "Система самоориентирующаяся гироскопическая курсокреноуказания". Патент на изобретение РФ N 2124184, приоритет от 15.12.96 г. 2. "The system of self-orienting gyroscopic heading and cue". Patent for the invention of the Russian Federation N 2124184, priority from 12.15.96
3. "Система самоориентирующаяся гирокурсокреноуказания". Свидетельство на полезную модель РФ N 9521, приоритет от 06.04.98 г. 3. "The system of self-orienting gyrocourse and cryonic indications." Certificate for a useful model of the Russian Federation N 9521, priority from 04/06/98
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99121118A RU2165074C1 (en) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | Self-orienting gyro course and roll indication system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99121118A RU2165074C1 (en) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | Self-orienting gyro course and roll indication system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2165074C1 true RU2165074C1 (en) | 2001-04-10 |
Family
ID=20225602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99121118A RU2165074C1 (en) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | Self-orienting gyro course and roll indication system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2165074C1 (en) |
-
1999
- 1999-10-06 RU RU99121118A patent/RU2165074C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3028592A (en) | Doppler inertial navigation data system | |
| US5191713A (en) | Electronic tilt measuring system | |
| US4800501A (en) | Vehicle land navigating device | |
| EP2638360B1 (en) | A system and method for north finding | |
| RU2407989C1 (en) | Method for determining true azimuth with self-orienting gyroscopic system | |
| GB2314419A (en) | Determining rotational rate | |
| RU2165074C1 (en) | Self-orienting gyro course and roll indication system | |
| RU9521U1 (en) | SELF-ORIENTING GYRO-CURRENCY SYSTEM | |
| RU2124184C1 (en) | Self-orienting gyroscopic heading and roll indicating system | |
| GB1576631A (en) | North reference unit | |
| RU2176780C1 (en) | Method for determination of true course with the aid of two-channel gyroscopic angular-rate sensor | |
| RU130390U1 (en) | GYROCOMPAS LASER | |
| RU2213937C1 (en) | Ground gyroscopic system ( variants ) | |
| RU2316730C1 (en) | Self-orientating gyroscopic course and tilt detection system (variants) | |
| KR880000774A (en) | Method and apparatus for quickly measuring azimuth using strap-down gyroscope | |
| US20230204358A1 (en) | Mems gyrocompass | |
| RU2166733C1 (en) | Self-orienting gyroscopic course and roll indication system | |
| RU2062985C1 (en) | Gyro horizon compass for mobile object | |
| RU2274832C1 (en) | Self-orienting route-roll induction gyroscopic system | |
| RU2171450C1 (en) | System of course and roll indication | |
| RU2056037C1 (en) | Directional gyro compass | |
| US3443320A (en) | Electrostatic gyrocompass | |
| RU2186338C1 (en) | Method determining course angle of object and selforientation gyroscopic system of course indication | |
| RU2194948C1 (en) | Method of algorithm compensation of error of gyrocompassing by means of angular-rate sensor | |
| RU2207506C1 (en) | Gyroscopic self-orientic system of course-bank indication |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091007 |