RU2251078C1 - Method of determining navigation parameters and vertical of site - Google Patents
Method of determining navigation parameters and vertical of site Download PDFInfo
- Publication number
- RU2251078C1 RU2251078C1 RU2003131000/28A RU2003131000A RU2251078C1 RU 2251078 C1 RU2251078 C1 RU 2251078C1 RU 2003131000/28 A RU2003131000/28 A RU 2003131000/28A RU 2003131000 A RU2003131000 A RU 2003131000A RU 2251078 C1 RU2251078 C1 RU 2251078C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platform
- signals
- gyro
- plane
- gyro platform
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к гироскопическому приборостроению и может быть использовано для обеспечения навигации морских, воздушных и наземных объектов.The invention relates to gyroscopic instrumentation and can be used to provide navigation of marine, air and ground objects.
Известен способ выработки навигационных параметров и вертикали места [1].There is a method of generating navigation parameters and vertical location [1].
Этот способ включает измерение составляющих кажущегося ускорения при помощи акселерометров, формирование сигналов управления гироплатформой в карданном подвесе, отработку сформированных сигналов при помощи гироскопа, определение навигационных параметров и вертикали места.This method includes measuring the components of apparent acceleration using accelerometers, generating gyro platform control signals in the gimbal, working out the generated signals using a gyroscope, determining navigation parameters and the vertical location.
Недостатком этого способа является ограниченная возможность динамических и точностных характеристик, конструктивов исполнения.The disadvantage of this method is the limited possibility of dynamic and accuracy characteristics, design constructs.
Целью изобретения является повышение точности и расширение конструктивных возможностей.The aim of the invention is to improve the accuracy and expansion of design capabilities.
Цель достигается тем, что гироплатформой управляют сигналами, содержащими сигналы, пропорциональные составляющим кажущегося ускорения, выработанные акселерометрами, при этом управляющие сигналы гироплатформой формируют таким образом, чтобы обеспечить заданный угол наклона гироплатформы относительно плоскости горизонта в плоскости компасного меридиана, а для обеспечения непосредственного съема значения курса объекта наружную ось карданного подвеса устанавливают перпендикулярно плоскости основания, в качестве которого используют стабилизированную в плоскости горизонта платформу.The goal is achieved by the fact that the gyro platform is controlled by signals containing signals proportional to the apparent acceleration components generated by accelerometers, while the gyro platform control signals are formed in such a way as to provide a predetermined angle of inclination of the gyro platform relative to the horizon plane in the plane of the compass meridian, and to ensure direct reading of the course value object, the outer axis of the gimbal is installed perpendicular to the plane of the base, which I use a stabilized platform in the horizontal plane.
Проиллюстрируем предлагаемый способ на следующих примерах. На чертежах 1 и 2 представлена функциональная схема гироскопической навигационной системы, где приняты следующие обозначения:We illustrate the proposed method in the following examples. In the
1 - чувтвительный элемент (ЧЭ) - гиростабилизированная платформа в карданном подвесе, наружная ось которого направлена перпендикулярно плоскости основания;1 - sensory element (SE) - gyro-stabilized platform in a gimbal, the outer axis of which is directed perpendicular to the plane of the base;
2 - блок управления гироплатформой и выработки навигационных параметров;2 - control unit gyro platform and the development of navigation parameters;
3 - блок управления двигателями стабилизации;3 - control unit stabilization engines;
4 - трехстепенной гироскоп;4 - three-stage gyroscope;
5, 6 - датчики момента гироскопа;5, 6 - moment sensors of the gyroscope;
7, 8 - датчики углов гироскопа;7, 8 - gyro angle sensors;
9, 10 - акселерометры;9, 10 - accelerometers;
11, 11', 12 - двигатели стабилизации в горизонте;11, 11 ', 12 - stabilization engines in the horizon;
13 - датчик курса объекта;13 - object heading sensor;
14 - стабилизированная в плоскости горизонта платформа.14 - stabilized in the horizon plane platform.
Пример рис. 2 отличается от примера рис.1 наличием дополнительной степени свободы вокруг оси ON, и соответственно дополнительным двигателем стабилизации 11'.Example pic. 2 differs from the example in Fig. 1 by the presence of an additional degree of freedom around the ON axis, and, accordingly, by an additional stabilization engine 11 '.
Гироскопическая навигационная система содержит гиростабилизированную платформу 1, блок управления гироплатформой и выработки навигационных параметров 2, на гироплатформе 1 расположен трехстепенной гироскоп 4 с датчиками моментов 5, 6 и датчиками углов 7, 8, два акселерометра 9 и 10, оси, чувствительности которых ортогональны и находятся в плоскости гироплатформы 1, выходы акселерометров 9, 10 соединены с блоком управления гироплатформой и выработки выходных параметров 2, выходы которого соединены с датчиками момента гироскопа 5, 6, входы блока управления двигателями стабилизации 3 соединены с выходами датчиков углов 7, 8 гироскопа 4, выходы блока управления двигателями стабилизации 3 соединены с соответствующими двигателями стабилизации.The gyroscopic navigation system contains a gyro-stabilized
Гироскопическая навигационная система функционирует следующим образом: гироплатформа 1 с помощью двигателей стабилизации по сигналам рассогласования датчиков углов гироскопа 7, 8 все время удерживается в одной плоскости с кожухом гироскопа 4. Кожух гироскопа 4 вместе с гиростабилизированной платформой 1 приводится в положение, наклоненное по отношению к плоскости горизонта на заданный угол и удерживается в этом положении с помощью моментов, накладываемых через датчики момента гироскопа 5, 6 по сигналам, вырабатываемым в блоке управления гироплатформой 2. При надлежащем выборе управляющих сигналов гироплатформы, включающих сигналы, пропорциональные составляющим кажущегося ускорения, выработанные акселерометрами, угол наклона гироплатформы (значение скоростной девиации) может быть связан со значением горизонтальной составляющей абсолютной угловой скорости объекта соотношением:Gyroscopic navigation system operates as follows:
где α - угол наклона гироплатформы (значение скоростной девиации);where α is the angle of inclination of the gyro platform (value of speed deviation);
- горизонтальная составляющая абсолютной угловой скорости объекта; - the horizontal component of the absolute angular velocity of the object;
R - радиус Земли;R is the radius of the Earth;
ωo - частота Шулера;ω o - Schuler frequency;
n - коэффициент пропорциональности.n is the coefficient of proportionality.
Значения скоростной девиации гироплатформы указывают на то, что перпендикуляр к плоскости гироплатформы всегда будет стремиться устанавливаться в плоскости компасного меридиана, направление которого определяет вектор .The values of the velocity deviation of the gyro platform indicate that the perpendicular to the plane of the gyro platform will always tend to be installed in the plane of the compass meridian, the direction of which is determined by the vector .
Значение коэффициента η выбирается больше единицы с тем, чтобы увеличить направляющую силу гироскопа и обеспечить заданный угол наклона гироплатформы. Стабилизированная в плоскости горизонта платформа 14 служит основанием для установки чувствительного элемента (ЧЭ).The value of the coefficient η is chosen to be greater than unity in order to increase the guiding force of the gyroscope and provide a given angle of inclination of the gyro platform. Stabilized in the
Платформа 14 может являться: а) платформой с косвенной стабилизацией, например, от инерциальной системы; б) гироплатформой инерциальной системы; в) гироплатформой в двухосном карданном подвесе, например, с трехосным гироскопом, обеспечивающем стабилизацию по двум горизонтальным осям, и акселерометрами.
Замеряя угол между плоскостью платформы ЧЭ и плоскостью горизонтальной платформы, определяют приборное значение угла αпр и тем самым находят приборное значение горизонтальной составляющей абсолютной угловой скорости объекта Measuring the angle between the plane of the CE platform and the plane of the horizontal platform, determine the instrumental value of the angle α pr and thereby find the instrumental value of the horizontal component of the absolute angular velocity of the object
Угол αпр может быть найден так же с использованием показаний акселерометра ЧЭ и показаний акселерометра инерциальной системы, обеспечивающий положение горизонтальной платформы.The angle α pr can also be found using the readings of the accelerometer of the SE and the readings of the accelerometer of the inertial system, ensuring the position of the horizontal platform.
В качестве исходной системы координат выберем сопровождающий трехгранник Дарбу ЕNξ, ориентированный осью ОМ по горизонтальной составляющей абсолютной угловой скорости . Тогда проекции абсолютной угловой скорости трехгранника ENξ на его оси будут O; , r1. Проекции ускорения вершины трехгранника ЕNξ на его оси суть ; (r; V); g, где g - ускорение силы тяжести, r1 - вертикальная составляющая абсолютной угловой скорости.As the initial coordinate system, we choose the accompanying Darboux trihedron ENξ, oriented by the OM axis along the horizontal component of the absolute angular velocity . Then the projections of the absolute angular velocity of the trihedron ENξ on its axis will be O; , r 1 . The projections of the acceleration of the vertex of the trihedron ENξ on its axis are ; (r; V); g, where g is the acceleration of gravity, r 1 is the vertical component of the absolute angular velocity.
С гироплатформой свяжем правую систему координат Е1 N1 ξ1. Ось Oξ1 перпендикулярна плоскости гироплатформы. Систему координат Е1 N1 ξ1 получим поворотом вокруг оси Oξ на угол ΔК, затем поворотом вокруг вспомогательной оси OE1 на угол α и поворотом вокруг оси Oξ1 на угол ΔKCosα, где ΔК - ошибка выработки курса объекта.With the gyro platform we associate the right coordinate system E 1 N 1 ξ 1 . The axis Oξ 1 is perpendicular to the plane of the gyro platform. The coordinate system E 1 N 1 ξ 1 will be obtained by turning around the Oξ axis by the angle ΔK, then by rotating around the auxiliary axis OE 1 by the angle α and turning around the axis Oξ 1 by the angle ΔKCosα, where ΔK is the error in generating the object's course.
Для примера (фиг.2) еще и на угол β вокруг оси ON1.For example (figure 2) also at an angle β around the axis ON 1 .
Проекции абсолютной угловой скорости трехгранника Е1 N1 ξ1 на его оси OE1 и ON1 будут:The projections of the absolute angular velocity of the trihedron E 1 N 1 ξ 1 on its axis OE 1 and ON 1 will be:
Проекции ускорения вершины трехгранника E1 N1 ξ1 на оси OE1 и ON1 будутThe projections of the acceleration of the vertex of the trihedron E 1 N 1 ξ 1 on the axis OE 1 and ON 1 will be
WE1=+(r1VCosα+gSinα)ΔKCosα+(r1VSinα-gCosα)βW E1 = + (r 1 VCosα + gSinα) ΔKCosα + (r 1 VSinα-gCosα) β
WN1=gSinα+r1VCosα; Wξ1=gCosα-r1VSinαW N1 = gSinα + r 1 VCosα; Wξ 1 = gCosα-r 1 VSinα
Для примера (фиг.1) β=ΔKSinαFor example (FIG. 1) β = ΔKSinα
WE1 WN1 Wξ1 - измеряются соответствующими акселерометрами ЧЭ.W E1 W N1 Wξ 1 - are measured by the corresponding accelerometers of the SE.
Акселерометр, измеряющий Wξ1 на чертеже не показан.An accelerometer measuring Wξ 1 is not shown in the drawing.
Для обеспечения инвариантного значения скоростной девиации, например,To provide an invariant value of velocity deviation, for example,
Сигналы управления в системе координат E1 N1 ξ1 могут иметь вид, например:The control signals in the coordinate system E 1 N 1 ξ 1 can take the form, for example:
1) Для выработки сигналов управления гироплатформой ЧЭ ΩE1упр 1) To generate the control signals for the gyro-platform CE Ω E1
или or
2) Для выработки сигналов управления гироплатформой ЧЭ ΩN1упр 2) To generate control signals for the gyro-platform CE Ω N1
или or
или or
Составляющая ускорения по оси ON, может быть получена как:The acceleration component along the ON axis can be obtained as:
(r1V)пр=WN1Cosαпр-Wξ1Sinαпр (r 1 V) pr = W N1 Cosα pr -Wξ 1 Sinα pr
Уравнения движения гироплатформы ЧЭ определяются следующими соотношениями:The equations of motion of the gyro-platform of the SE are determined by the following relations:
ΩЕ1=ΩЕ1упр ΩN1=ΩN1упр см. (1), (2), (3).Ω E1 = Ω E1adr Ω N1 = Ω N1adr see (1), (2), (3).
Инерциальная система, обеспечивающая стабилизацию ЧЭ в горизонте, по горизонтальным составляющим абсолютной угловой скорости трехгранника Дарбу может определять значения компасного курса объекта Кис и значение самой горизонтальной составляющей абсолютной угловой скорости .The inertial system that ensures the stabilization of the SE in the horizon, using the horizontal components of the absolute angular velocity of the Darboux trihedron, can determine the compass heading of the object Kies and the value of the horizontal component of the absolute angular velocity .
По показаниям акселерометров инерциальная система может определять проекцию ускорения вершины трехгранника Дарбу ENξ на его оси OE и ONAccording to the readings of accelerometers, the inertial system can determine the projection of the acceleration of the vertex of the Darboux trihedron ENξ on its axis OE and ON
WEnC= WNkc=(r1V)nc W EnC = W Nkc = (r 1 V) nc
Указанная информация вместе с одноименной информацией, вырабатываемой ЧЭ может быть использована как для управления ЧЭ, так и для управления инерциальной системой и ее гироплатформой. При этом, используя сигналы разности одноименной информации, обеспечивают асимптотическую устойчивость как ЧЭ, так и инерциальной системы, а также оценку их инструментальных погрешностей.The indicated information together with the information of the same name generated by the SE can be used both for controlling the SE and for controlling the inertial system and its gyro platform. At the same time, using the signals of the difference of the same information, they provide asymptotic stability of both the SE and the inertial system, as well as the assessment of their instrumental errors.
Следует отметить, что такой же эффект может быть получен и при использовании в гироплатформе ЧЭ вместо трехстепенного гироскопа двух датчиков абсолютной угловой скорости (ДУС).It should be noted that the same effect can be obtained when using the CE in the gyro platform instead of the three-stage gyroscope, two absolute angular velocity sensors (TLS).
В этом случае двигатели стабилизации 11, 12 для макета (фиг.1) и 11, 11' для макета (фиг.2) будут выполнять функции следящих двигателей и отрабатывать положение равновесия платформы ЧЭ, характеризуемое выражением In this case, the
и направлением, когда перпендикуляр к плоскости платформы ЧЭ будет находиться в плоскости компасного меридиана.and the direction when the perpendicular to the plane of the SE platform will be in the plane of the compass meridian.
Сигналы управления двигателями в этом случае будутThe engine control signals in this case will be
где F1 и F2 - передаточные функции;where F 1 and F 2 - transfer functions;
ΩE1 ΩN1 - сигналы ДУСов см. (1);Ω E1 Ω N1 - TLS signals, see (1);
ΩE1упр ΩN1упр - сигналы управления см. (2), (3);Ω E1adr Ω N1adr - control signals see (2), (3);
Здесь также будут выполняться условия ΩЕ1=ΩЕупр, ΩN1=ΩN1упр.Here, the conditions Ω E1 = Ω Eupr , Ω N1 = Ω N1upr will also be satisfied.
Указанный способ может быть реализован и в бесплатформенной ИНС.The specified method can be implemented in a strap-down ANN.
Источники информации:Sources of information:
[1] В.А.Беленький - Патент РФ №2000544.[1] V.A. Belenky - Russian Federation Patent No. 2000544.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003131000/28A RU2251078C1 (en) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Method of determining navigation parameters and vertical of site |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003131000/28A RU2251078C1 (en) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Method of determining navigation parameters and vertical of site |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2251078C1 true RU2251078C1 (en) | 2005-04-27 |
Family
ID=35635976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003131000/28A RU2251078C1 (en) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Method of determining navigation parameters and vertical of site |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2251078C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8564499B2 (en) | 2010-03-31 | 2013-10-22 | Linear Signal, Inc. | Apparatus and system for a double gimbal stabilization platform |
-
2003
- 2003-10-21 RU RU2003131000/28A patent/RU2251078C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8564499B2 (en) | 2010-03-31 | 2013-10-22 | Linear Signal, Inc. | Apparatus and system for a double gimbal stabilization platform |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Groves | Navigation using inertial sensors [Tutorial] | |
Curey et al. | Proposed IEEE inertial systems terminology standard and other inertial sensor standards | |
Yang et al. | Fiber-optic strapdown inertial system with sensing cluster continuous rotation | |
CN201955092U (en) | Platform type inertial navigation device based on geomagnetic assistance | |
RU2272995C1 (en) | Method for elaboration of navigational parameters and local vertical (modifications) | |
RU2324897C1 (en) | Azimuthal orientation of free gyro platform by precession angle of gyro unit | |
Qazizada et al. | Mobile robot controlling possibilities of inertial navigation system | |
RU2256881C2 (en) | Method of estimation of orientation and navigation parameters and strap-down inertial navigation system for fast rotating objects | |
RU2509289C2 (en) | Azimuthal orientation of platform of triaxial gyrostabiliser by increments of angle of gyroblock precession | |
RU2251078C1 (en) | Method of determining navigation parameters and vertical of site | |
RU2241959C1 (en) | Method and device for evaluating navigation parameters of controlled mobile objects | |
RU2550592C1 (en) | Stabiliser gyrocompass | |
Stepanov et al. | On the effectiveness of rotation of the inertial measurement unit of a FOG-based platformless ins for marine applications | |
RU2320963C2 (en) | Mode of mounting axles of mobile object | |
RU2315956C1 (en) | Method of dampening inertial system | |
RU2247944C2 (en) | Method of generation of navigational parameters and local vertical | |
RU2130588C1 (en) | Method of measuring magnetic heading of mobile object | |
RU2309384C2 (en) | Method of measuring navigation parameters and site vertical | |
RU2257545C1 (en) | Mode of working-out navigational parameters and of a vertical line of place | |
RU2098763C1 (en) | Method for development of navigational parameters and vertical of place | |
RU2120608C1 (en) | Process of generation of navigational parameters and elevation vertical | |
RU2110769C1 (en) | Process of generation of navigation parameters and elevation vertical | |
RU2256879C1 (en) | Method of generation of navigational parameters and local vertical | |
RU2114395C1 (en) | Gyroscopic navigation system for mobile objects ( versions ) | |
RU2059205C1 (en) | Method of determination of orientation and navigation parameters of mobile objects |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081022 |