RU2253091C2 - Correction mode of analytical gyro verticals of truncated composition - Google Patents
Correction mode of analytical gyro verticals of truncated composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2253091C2 RU2253091C2 RU2002135944/28A RU2002135944A RU2253091C2 RU 2253091 C2 RU2253091 C2 RU 2253091C2 RU 2002135944/28 A RU2002135944/28 A RU 2002135944/28A RU 2002135944 A RU2002135944 A RU 2002135944A RU 2253091 C2 RU2253091 C2 RU 2253091C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- acceleration
- angles
- value
- dated
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение может быть использовано для коррекции аналитических гировертикалей усеченного состава на лазерных или волоконнооптических гироскопах, например на двух гироскопах и трех акселерометрах, одном гироскопе и трех акселерометрах, одном гироскопе и двух акселерометрах. При этом для коррекции используется априорная и избыточная информация о характере движения объекта, имеющаяся на борту.The invention can be used to correct analytical truncated analytical verticals using laser or fiber-optic gyroscopes, for example, two gyroscopes and three accelerometers, one gyroscope and three accelerometers, one gyroscope and two accelerometers. In this case, a priori and redundant information on the nature of the object’s movement, available on board, is used for correction.
Известен способ коррекции аналитических гировертикалей усеченного состава [1] (Гупалов В.И., Мочалов А.В., Боронахин А.М. Аналитические гировертикали усеченного состава//Гироскопия и навигация. - 2001. - №2 (33). - C.25-36), заключающийся в том, что в невозмущенном режиме движения объекта вырабатывают текущие поправки привязки к горизонту каналов гироскопов, для чего из текущих оценок математических ожиданий обработки информации, поступающей с гироскопов, вычитают текущие оценки математических ожиданий, полученных при обработке информации, поступающей с акселерометров, и продольного ускорения, вырабатываемого по информации одометра (датчика пути), а в возмущенном режиме сохраняют ранее выработанные поправки привязки к горизонту и корректируют перекрестные связи по априорной и избыточной информации о характере движения объекта.A known method for the correction of analytical gyro-verticals of truncated composition [1] (Gupalov V.I., Mochalov A.V., Boronakhin A.M. Analytical gyro-verticals of truncated composition // Gyroscopy and navigation. - 2001. - No. 2 (33). - C .25-36), which consists in the fact that in the unperturbed mode of movement of the object, current corrections of the gyro channels channel horizon are generated, for which the current estimates of mathematical expectations obtained by processing the information are subtracted from the current estimates of the mathematical expectation of the processing of information from the gyroscopes, I act from accelerometers, and longitudinal acceleration generated according to the odometer (track sensor) information, and in the disturbed mode, the previously developed corrections to the horizon are saved and cross-corrections are corrected for a priori and excess information about the nature of the object’s movement.
Недостатком этого способа является сравнительно низкая точность, обусловленная недокомпенсацией перекрестных связей, и уход истинной поправки привязки к горизонту от запомненной за время работы в возмущенном режиме (дрейф гироскопов и вращение Земли).The disadvantage of this method is the relatively low accuracy due to the undercompensation of cross-connections, and the departure of the true correction of the reference to the horizon from the one memorized during operation in the disturbed mode (drift of gyroscopes and rotation of the Earth).
Задачей изобретения является создание универсального способа коррекции аналитических гировертикалей усеченного состава (АГВУС).The objective of the invention is to provide a universal method for the correction of analytical gyrovertical truncated composition (AGVUS).
Сущность заявленного изобретения заключается в следующем. Введем систему координат Oxyz, связанную с объектом, где ось Оу направлена по продольной оси, Oz - перпендикулярна полу (палубе) объекта и направлена вверх, a Ox - образует правую систему координат. Для объекта, движущегося по поверхности Земли со скоростью менее 300 км/ч, измеряемые акселерометрами проекции ускорения могут быть представлены в видеThe essence of the claimed invention is as follows. We introduce the Oxyz coordinate system associated with the object, where the Oy axis is directed along the longitudinal axis, Oz is perpendicular to the floor (deck) of the object and directed upward, and Ox - forms the right coordinate system. For an object moving on the Earth’s surface at a speed of less than 300 km / h, the acceleration projection measured by the accelerometers can be represented as
где θ , ψ , К - углы крена, тангажа и курса объекта; , - квазигармонические ускорения по осям Ох и Оz, обусловленные качкой и вибрацией объекта, математические ожидания которых можно считать равными нулю (); - продольное ускорение объекта; b - центростремительное ускорение. Составляющая а вертикального ускорения, возникающая при движении объекта в гору или под уклон, вычисляется как .where θ, ψ, K - roll angles, pitch and course of the object; , - quasi-harmonic accelerations along the axes Ox and Oz, due to the rolling and vibration of the object, the mathematical expectations of which can be considered equal to zero ( ); - longitudinal acceleration of the object; b - centripetal acceleration. The component of vertical acceleration arising when an object moves uphill or downhill is calculated as .
В частности, если объект является путеизмерительным вагоном, то соотношение проекций составляющих ускорений на плоскость поперечного сечения кузова вагона иллюстрируется фиг.1. Учитывая, что в выражении (1) для Wz справедливо условие bsinθ <<gcosθ cosψ , можно говорить о возможности определения угла продольного уклона (ψ ак), угла поперечного наклона (θ ак) кузова вагона по показаниям акселерометров из следующих соотношений:In particular, if the object is a track measuring car, then the ratio of the projections of the component accelerations onto the plane of the cross section of the car body is illustrated in FIG. Considering that the condition bsinθ << gcosθ cosψ is valid in expression (1) for W z , we can talk about the possibility of determining the longitudinal slope angle (ψ ak ), the transverse tilt angle (θ ak ) of the car body from the readings of accelerometers from the following relations:
где - показание продольного акселерометра Wy, скорректированное на величину ускорения вагона , полученного по датированным отсчетам одометра; i - номер измерения с момента начала работы АГВУС; θ i-1 - угол поперечного уклона на предыдущем такте.Where - reading of the longitudinal accelerometer W y , adjusted by the value of the acceleration of the car obtained from dated odometer readings; i is the measurement number from the moment the AGVUS began to work; θ i-1 is the angle of the transverse slope at the previous measure.
По информации, поступающей из каналов оптических гироскопов (ОГ), могут быть получены математические ожидания углов продольного уклона (ψ ог) и поперечного наклона (θ ог) объектаAccording to the information received from the channels of optical gyroscopes (OG), the mathematical expectations of the angles of the longitudinal slope (ψ og ) and the transverse tilt (θ og ) of the object can be obtained
где N - величина выборки, на которой производится оценка математических ожиданий углов.where N is the sample size on which the mathematical expectations of the angles are estimated.
Аналогично (3), используя выражение (2), вырабатываются оценки математических ожиданий углов по показаниям акселерометра Информация о величине рассогласований оценок математических ожиданий углов, полученные по показаниям ОГ и акселерометровSimilarly to (3), using expression (2), estimates of the mathematical expectations of the angles from the readings of the accelerometer are developed Information on the magnitude of the mismatch in the estimates of the mathematical expectations of the angles obtained from the readings of the exhaust gas and accelerometers
используются в дальнейшем для коррекции текущих показаний ОГ.are used in the future to correct current exhaust gas readings.
Величина центростремительного ускорения (фиг.1) может быть определена следующими способами:The value of centripetal acceleration (figure 1) can be determined in the following ways:
1. Как разность текущего поперечного ускорения, измеренного поперечным акселерометром, и вычисленного поперечного ускорения с учетом углов, выработанных на предыдущем такте1. As the difference between the current lateral acceleration measured by the transverse accelerometer and the calculated lateral acceleration taking into account the angles worked out at the previous step
2. Оценка модуля bi может быть определена как корень квадратный из суммы квадратов измеренных текущих ускорений, лежащих в поперечной плоскости, минус квадрат ускорения свободного падения (фиг.1)2. The estimate of the module b i can be defined as the square root of the sum of the squares of the measured current accelerations lying in the transverse plane, minus the square of the acceleration of gravity (figure 1)
3. Как отношение квадрата скорости движения объекта по датированным отсчетам одометра (Vyi), деленный на текущий радиус циркуляции (ri)3. As the ratio of the square of the speed of the object according to the dated odometer readings (V yi ) divided by the current circulation radius (r i )
При этом ri (фиг.2) может быть определен из следующего выражения:While r i (figure 2) can be determined from the following expression:
где d - база между центрами ходовых тележек; α i - угол между продольной осью кузова путеизмерительного вагона и продольной осью тележки.where d is the base between the centers of the undercarriage; α i - the angle between the longitudinal axis of the body of the measuring car and the longitudinal axis of the trolley.
4. Аналогично п.3, но радиус циркуляции вычисляется по информации канала измерения рихтовки (профиля пути в плане) путеизмерительного вагона (схематическое изображение хордового метода, используемого при измерении рихтовки приведено на фиг.3)4. Similar to
где hi - величина текущего измерения рихтовки; - длина стороны АС треугольника АВС (фиг.3); - длина стороны ВС треугольника АВС (фиг.3); L, L1 - измерительные базы канала рихтовки.where h i - the value of the current dimension of straightening; - the length of the side of the speaker triangle ABC (figure 3); - the length of the side of the BC triangle ABC (figure 3); L, L 1 - measuring base channel straightening.
5. Аналогично п.3 для вычисления центростремительного ускорения может использоваться проектное (паспортное) значение радиуса циркуляции.5. Similarly to
6. Как произведение текущей продольной скорости объекта, получаемой по датированным отсчетам одометра Vyi, на приращение курсового угла, получаемое при обработке информации спутниковой навигационной системы (Δ Ki) и датчиков относительных перемещений кузова путеизмерительного вагона6. As a product of the current longitudinal velocity of the object, obtained from the dated samples of the odometer V yi , by the increment of the heading angle obtained by processing the information of the satellite navigation system (Δ K i ) and the sensors of the relative displacements of the body of the track measuring car
Величина Δ Ki может быть определена из следующего выражения:The value of Δ K i can be determined from the following expression:
где Δ ξ , Δ η - приращения географических координат объекта; γ i - угол рысканья кузова вагона относительно рельсового пути.where Δ ξ, Δ η - increment of the geographical coordinates of the object; γ i - the yaw angle of the car body relative to the rail track.
Для определения γ i задействуется система датчиков перемещения (ДП) кузова вагона относительно рельсового пути (фиг.4)To determine γ i , a system of displacement sensors (DP) of the car body relative to the rail track is used (Fig. 4)
где - линейное перемещение кузова вагона относительно тележки, измеряемое датчиком положения (j=1-4); В12 - расстояние между точками крепления к тележке ДП1 и ДП2; B34 - расстояние между точками крепления к тележке ДП3 и ДП4.Where - linear movement of the car body relative to the trolley, measured by a position sensor (j = 1-4); In 12 - the distance between the attachment points to the truck DP 1 and DP 2 ; B 34 - the distance between the points of attachment to the carriage DP 3 and DP 4 .
7. Среднее значение центростремительного ускорения может быть определено как разность текущих оценок математических ожиданий расчетных и измеренных поперечных ускорений (см. п.1)7. The average value of centripetal acceleration can be defined as the difference between the current estimates of the mathematical expectations of the calculated and measured lateral accelerations (see paragraph 1)
Так как оценки центростремительного ускорения получаются по информации различных каналов, то их погрешности будут иметь различные спектральные плотности. Поэтому целесообразно применить комплексирование (интегрирование) приведенных алгоритмов. Скомплексированные оценки могут находится как среднее арифметическое, среднее геометрическое, полученные из исходных оценок, или при использовании оптимальной фильтрации.Since the centripetal acceleration estimates are obtained from the information of various channels, their errors will have different spectral densities. Therefore, it is advisable to apply the integration (integration) of the above algorithms. Complex estimates can be found as arithmetic mean, geometric mean, obtained from the initial estimates, or when using optimal filtering.
Таким образом, предложенный способ позволяет корректировать каналы оптических гироскопов по каналам акселерометров с привлечением дополнительных источников информации в независимости от режимов движения объекта.Thus, the proposed method allows you to adjust the channels of optical gyroscopes on the channels of the accelerometers with the involvement of additional sources of information regardless of the modes of movement of the object.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002135944/28A RU2253091C2 (en) | 2002-12-30 | 2002-12-30 | Correction mode of analytical gyro verticals of truncated composition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002135944/28A RU2253091C2 (en) | 2002-12-30 | 2002-12-30 | Correction mode of analytical gyro verticals of truncated composition |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002135944A RU2002135944A (en) | 2004-06-27 |
RU2253091C2 true RU2253091C2 (en) | 2005-05-27 |
Family
ID=35824823
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002135944/28A RU2253091C2 (en) | 2002-12-30 | 2002-12-30 | Correction mode of analytical gyro verticals of truncated composition |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2253091C2 (en) |
-
2002
- 2002-12-30 RU RU2002135944/28A patent/RU2253091C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГУПАЛОВ В.И. и др. Аналитические гировертикали усеченного состава. Гироскопия и навигация. №2 (33). 2001, с.25-36. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1722239B1 (en) | Apparatus and method for measuring speed of a moving object | |
JP4781300B2 (en) | Position detection apparatus and position detection method | |
JP7073052B2 (en) | Systems and methods for measuring the angular position of a vehicle | |
CN103270543B (en) | Driving assist device | |
CN110657788B (en) | Dynamic detection method for smoothness of crane track | |
AU2018246236B2 (en) | Track geometry measurement system with inertial measurement | |
JP2018127882A (en) | Method of optimizing track | |
CN109870173A (en) | A kind of track correct method of the submarine pipeline inertial navigation system based on checkpoint | |
CN107063305B (en) | Method for correcting downhill suspended rear wheel odometer error by using inertial navigation and pressure sensors | |
Boronakhin et al. | MEMS-based inertial system for railway track diagnostics | |
JPH10168810A (en) | Road vertically sectional profile measuring device | |
KR100525517B1 (en) | Car navigation system and control method thereof | |
CN108195374A (en) | For the integrated navigation system of track automatic measurement vehicle and integrated navigation calculation method | |
JP5752633B2 (en) | Speed detection device, travel position calculation device, and speed calculation method | |
CN115597535A (en) | High-speed magnetic suspension track irregularity detection system and method based on inertial navigation | |
KR101240578B1 (en) | Method and device of measuring the angle of inclination of a plan where a vehicle travels | |
RU2253091C2 (en) | Correction mode of analytical gyro verticals of truncated composition | |
JP4386985B2 (en) | In-vehicle measuring device for road surface extension | |
CN114162170B (en) | Track measurement system and measurement method | |
CN115014203A (en) | Inertial navigation trolley three-dimensional coordinate measuring method and device based on laser range finder | |
EP1206683B1 (en) | Integrated inertial/vms navigation system | |
CN107107913B (en) | For determining the method and apparatus for carrying out this method of single-track vehicle position | |
CN113048987A (en) | Vehicle navigation system positioning method | |
RU2002135944A (en) | METHOD FOR CORRECTION OF ANALYTICAL GYROVERTICALS OF TRAINED COMPOSITION | |
Ojeda et al. | FLEXnav: a fuzzy logic expert dead-reckoning system for the Segway RMP |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061231 |