RU2309384C2 - Method of measuring navigation parameters and site vertical - Google Patents

Method of measuring navigation parameters and site vertical Download PDF

Info

Publication number
RU2309384C2
RU2309384C2 RU2005140648/28A RU2005140648A RU2309384C2 RU 2309384 C2 RU2309384 C2 RU 2309384C2 RU 2005140648/28 A RU2005140648/28 A RU 2005140648/28A RU 2005140648 A RU2005140648 A RU 2005140648A RU 2309384 C2 RU2309384 C2 RU 2309384C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gyro platform
absolute angular
angular velocity
navigation parameters
signals
Prior art date
Application number
RU2005140648/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005140648A (en
Inventor
Владимир Аронович Беленький (RU)
Владимир Аронович Беленький
Original Assignee
Владимир Аронович Беленький
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 Владимир Аронович Беленький filed Critical Владимир Аронович Беленький
Priority to RU2005140648/28A priority Critical patent/RU2309384C2/en
Publication of RU2005140648A publication Critical patent/RU2005140648A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2309384C2 publication Critical patent/RU2309384C2/en

Links

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

FIELD: instrument industry.
SUBSTANCE: method comprises generating the control signals of a gyroscopic platform or a model of gyroscopic platform so that the relationship between the velocity deviation and horizontal component of absolute angular velocity of the object is determined from the formula proposed.
EFFECT: enhanced precision.
1 dwg

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.There is a method of generating navigation parameters and vertical location.

Этот способ включает измерение составляющих кажущегося ускорения при помощи акселерометров, оси чувствительности которых связаны с гироплатформой, формирование сигналов управления гироплатформой, отработку сформированных сигналов при помощи гироскопа или датчиков абсолютной угловой скорости [1] или включающий измерение сигналов гироскопов или датчиков абсолютной угловой скорости, оси чувствительности которых направлены по осям приборного трехгранника, аналитическое решение задачи ориентации путем моделирования работы инерциальной системы [2], выработку навигационных параметров и вертикали места.This method includes measuring the components of apparent acceleration using accelerometers whose sensitivity axes are associated with the gyro platform, generating gyro platform control signals, processing the generated signals using a gyroscope or absolute angular velocity sensors [1] or including measuring signals from gyroscopes or absolute angular velocity sensors, the sensitivity axis which are directed along the axes of the instrument trihedron, an analytical solution of the orientation problem by modeling the inertial oh system [2], and generation of navigation parameters vertical space.

Недостатком известного способа является сложность управления гироплатформой или моделью гироплатформы.The disadvantage of this method is the difficulty of controlling a gyro platform or a gyro platform model.

Целью изобретения является упрощение сигналов управления гироплатформы или моделью гироплатформы и повышение точности выходных параметров.The aim of the invention is to simplify the control signals of the gyro platform or model of the gyro platform and increase the accuracy of the output parameters.

Цель достигается тем, что при формировании сигналов управления гироплатформой или моделей гироплатформы вместе с сигналами, пропорциональными составляющим кажущегося ускорения, выработанными акселерометром, используют сигналы, содержащие информацию от внешних источников. Управляющие сигналы гироплатформы или модели гироплатформы при аналитическом решении задач ориентации формируют таким образом, чтобы обеспечить связь между скоростной девиацией α и горизонтальной составляющей абсолютной угловой скорости объекта

Figure 00000005
The goal is achieved by the fact that when generating control signals for the gyro platform or gyro platform models, along with signals proportional to the components of the apparent acceleration generated by the accelerometer, signals containing information from external sources are used. During the analytical solution of orientation problems, the control signals of the gyro platform or the gyro platform model are formed in such a way as to provide a connection between the velocity deviation α and the horizontal component of the absolute angular velocity of the object
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

гдеWhere

Figure 00000007
- горизонтальная составляющая абсолютной угловой скорости объекта;
Figure 00000007
- the horizontal component of the absolute angular velocity of the object;

ω0 - частота Шулера;ω 0 - Schuler frequency;

n - параметр системы больше единицы.n - the system parameter is greater than one.

Проиллюстрируем предложенный способ на следующем примереWe illustrate the proposed method in the following example.

На чертеже 1 представлена структурная схема системы, где приняты следующие обозначения:Figure 1 shows the structural diagram of the system, where the following notation:

1 - гироплатформа в карданном подвесе, наружная ось которого перпендикулярна плоскости основания;1 - gyro platform in a gimbal, the outer axis of which is 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;3 - engine control unit;

4 - трехстепенной гироскоп;4 - three-stage gyroscope;

5, 6 - датчики моментов гироскопа;5, 6 - moment sensors of the gyroscope;

7, 8 - датчики углов гироскопа;7, 8 - gyro angle sensors;

9, 10, 11 - акселерометры;9, 10, 11 - accelerometers;

12, 13, 14 - двигатели;12, 13, 14 - engines;

15 - датчик курса объекта;15 - object heading sensor;

16 - стабилизированная в плоскости горизонта платформа, например, инерциальной системы с интегральной коррекцией (ИС);16 is a platform stabilized in the horizon, for example, an inertial system with integral correction (IS);

17, 18 - датчики углов карданного подвеса.17, 18 - gimbal angle sensors.

Система содержит гироплатформу 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, акселерометры 9, 10, 11, оси чувствительности которых ортогональны, выходы акселерометров 9, 10, 11 соединены с блоком управления гироплатформой и выработки выходных параметров 2, выходы которого соединены с датчиками момента гироскопа 5, 6, входы блоков 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 system contains a gyro platform 1; the gyro platform control unit and the development of navigation parameters 2, on the gyro platform 1 there is a three-stage gyroscope 4 with moment sensors 5, 6 and angle sensors 7, 8, accelerometers 9, 10, 11, the sensitivity axes of which are orthogonal, the outputs of the accelerometers 9, 10, 11 are connected to a gyro platform control unit and generating output parameters 2, the outputs of which are connected to the moment sensors of the gyroscope 5, 6, the inputs of the stabilization engine control units 3 are connected to the outputs of the angle sensors 7, 8 of the gyroscope 4, the outputs of the engine control unit and stabilization 3 are connected to respective stabilization motors.

Гироскопическая навигационная система функционирует следующим образом.Gyroscopic navigation system operates as follows.

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 гироплатформой 1 приводится в положение, наклоненное по отношению к плоскости горизонта на заданный угол скоростной девиации, и удерживается в этом положении с помощью моментов, накладываемых через датчики момента гироскопа 5, 6 по сигналам, специально вырабатываемым в блоке управления гироплатформой 1, двигатель 12 может работать и как следящий двигатель по сигналу датчика угла 17 или отрабатывая сигнал компасного курса, выработанного ИС. За исходную систему координат примем сопровождающий трехгранник Дарбу Е0N0ζ0. Ось ON0 справлена по компасному меридиану на север. Ось Oζ0 - по вертикали вверх. Тогда проекции абсолютной угловой скорости трехгранника Е0N0ζ0 на его оси суть O;

Figure 00000007
; r. Проекции ускорения будут -
Figure 00000008
; -rV; g, где g - ускорение силы тяжести.The gyro platform 1 using stabilization engines according to the error signals of the angle sensors of the gyroscope 7, 8 is always kept in the same plane as the gyroscope casing 4. The gyroscope casing 4 together with the gyro platform 1 is set to a position inclined relative to the horizon plane by a given angle of velocity deviation, and is held in this position by means of moments superimposed through the moment sensors of the gyroscope 5, 6 by signals specially generated in the gyro platform control unit 1, the engine 12 can also work as a follower vigatel alarm angle sensor 17 or practicing the compass heading signal, generated IP. For the initial coordinate system we take the accompanying Darboux trihedron E 0 N 0 ζ 0 . The axis ON 0 is aligned along the compass meridian to the north. Axis Oζ 0 - vertically up. Then the projections of the absolute angular velocity of the trihedron E 0 N 0 ζ 0 on its axis are O;
Figure 00000007
; r. The acceleration projections will be -
Figure 00000008
; -rV; g, where g is the acceleration of gravity.

С гироплатформой свяжем правую систему координат Е1N1ζ1 With the gyro platform we associate the right coordinate system E 1 N 1 ζ 1

Систему координат Е1N1ζ1 получим из системы координат Е0N0ζ0 последовательными поворотами:The coordinate system E 1 N 1 ζ 1 we get from the coordinate system E 0 N 0 ζ 0 successive rotations:

1. вокруг оси ОЕ0 на угол α соответственно,1. around the axis OE 0 at an angle α, respectively,

2. вокруг оси ON1 на угол β соответственно.2. around the axis ON 1 at an angle β, respectively.

Проекции абсолютной угловой скорости трехгранника Е1N1ζ1 на его осиProjections of the absolute angular velocity of the trihedron E 1 N 1 ζ 1 on its axis

Figure 00000009
Figure 00000009

где Δp; Δq - дрейфы гироскопов.where Δp; Δq - drifts of gyroscopes.

Проекции кажущегося ускорения вершины трехгранника на его оси будутThe projections of the apparent acceleration of the vertex of the trihedron on its axis will be

Figure 00000010
Figure 00000010

где

Figure 00000011
- погрешности соответствующих акселерометров.Where
Figure 00000011
- errors of the corresponding accelerometers.

Выражения для управляющих сигналов гироскопа определим следующиеExpressions for the control signals of the gyroscope define the following

Figure 00000012
Figure 00000012

где

Figure 00000013
Where
Figure 00000013

Figure 00000014
- горизонтальная составляющая абсолютной угловой скорости объекта, выработанная с учетом сигналов внешних источников.
Figure 00000014
- the horizontal component of the absolute angular velocity of the object, developed taking into account the signals of external sources.

Уравнения движения (функционирования системы) будутThe equations of motion (functioning of the system) will be

ΩЕ= ΩЕупр Ω E = Ω Eupr

ΩN= ΩNупр Ω N = Ω N

Управления ошибок примут вид (для α<10°):Error control will take the form (for α <10 °):

Figure 00000015
Figure 00000015

Из (1) следует, например, что ошибка определения и время готовности выработки курса существенно уменьшаются.From (1) it follows, for example, that the error of determination and the readiness for developing a course are significantly reduced.

Источники информации:Information sources:

1. В.А.Беленький. Патент на изобретение №2251078.1. V.A. Belenky. Patent for invention No. 2251078.

2. А.В.Репников, Г.П.Сачков, А.И.Черноморский. "Гироскопические системы".2. A.V. Repnikov, G.P. Sachkov, A.I. Black Sea. "Gyroscopic systems."

Claims (1)

Способ выработки навигационных параметров и вертикали места, включающий измерение составляющих кажущегося ускорения при помощи акселерометров, оси чувствительности которых связаны с гироплатформой, формирование сигналов управления гироплатформой, отработку сформированных сигналов при помощи гироскопа или датчиков абсолютной угловой скорости, или включающий измерение сигналов гироскопов или датчиков абсолютной угловой скорости, оси которых направлены по осям приборного трехгранника, аналитическое решение задачи ориентации путем моделирования работы инерциальной системы, выработку навигационных параметров и вертикали места, отличающийся тем, что управляющие сигналы гироплатформы или модели гироплатформы при аналитическом решении задач ориентации формируют таким образом, чтобы обеспечить связь между скоростной девиацией α и горизонтальной составляющей абсолютной угловой скорости объекта
Figure 00000016
, A method for generating navigation parameters and the vertical of a place, including measuring the components of apparent acceleration using accelerometers whose sensitivity axes are connected to the gyro platform, generating gyro platform control signals, working out the generated signals using a gyroscope or absolute angular velocity sensors, or including measuring signals from gyroscopes or absolute angular sensors speeds, the axes of which are directed along the axes of the instrument trihedron, an analytical solution of the orientation problem by simulation of the inertial system, the development of navigation parameters and the vertical of the place, characterized in that the control signals of the gyro platform or model of the gyro platform during the analytical solution of orientation problems are formed in such a way as to provide a connection between the speed deviation α and the horizontal component of the absolute angular velocity of the object
Figure 00000016
,
Figure 00000017
,
Figure 00000017
, где
Figure 00000016
- горизонтальная составляющая абсолютной угловой скорости объекта; Where
Figure 00000016
- the horizontal component of the absolute angular velocity of the object; ω0 - частота Шулера; ω 0 - Schuler frequency; n - параметр системы больше единицы.     n - the system parameter is greater than one.
RU2005140648/28A 2005-12-27 2005-12-27 Method of measuring navigation parameters and site vertical RU2309384C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005140648/28A RU2309384C2 (en) 2005-12-27 2005-12-27 Method of measuring navigation parameters and site vertical

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005140648/28A RU2309384C2 (en) 2005-12-27 2005-12-27 Method of measuring navigation parameters and site vertical

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005140648A RU2005140648A (en) 2007-07-10
RU2309384C2 true RU2309384C2 (en) 2007-10-27

Family

ID=38316235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005140648/28A RU2309384C2 (en) 2005-12-27 2005-12-27 Method of measuring navigation parameters and site vertical

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2309384C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005140648A (en) 2007-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107588769B (en) Vehicle-mounted strapdown inertial navigation, odometer and altimeter integrated navigation method
Curey et al. Proposed IEEE inertial systems terminology standard and other inertial sensor standards
EP1983304B1 (en) Heading stabilization for aided inertial navigation systems
CN201955092U (en) Platform type inertial navigation device based on geomagnetic assistance
RU2324897C1 (en) Azimuthal orientation of free gyro platform by precession angle of gyro unit
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
RU2509289C2 (en) Azimuthal orientation of platform of triaxial gyrostabiliser by increments of angle of gyroblock precession
US8725415B2 (en) Method and device for long-duration navigation
RU2608337C1 (en) Method of three-axis gyrostabilizer stabilized platform independent initial alignment in horizontal plane and at specified azimuth
RU2309384C2 (en) Method of measuring navigation parameters and site vertical
Wang et al. Uav attitude measurement based on enhanced mahony complementary filter
RU2241959C1 (en) Method and device for evaluating navigation parameters of controlled mobile objects
RU2315956C1 (en) Method of dampening inertial system
RU2339002C1 (en) Method of evaluation of navigation parameters of operated mobile objects and related device for implementation thereof
Rios et al. Low cost solid state GPS/INS package
RU2251078C1 (en) Method of determining navigation parameters and vertical of site
RU2346240C1 (en) Method of working out navigation parametres
Hassaballa et al. Real Time Full States Integrated Low Cost Navigation System for Autonomous Vehicles
RU2098763C1 (en) Method for development of navigational parameters and vertical of place
RU2059205C1 (en) Method of determination of orientation and navigation parameters of mobile objects
RU2247944C2 (en) Method of generation of navigational parameters and local vertical
RU2741564C2 (en) Error correction method of integrated navigation systems
RU2120608C1 (en) Process of generation of navigational parameters and elevation vertical
RU2206067C1 (en) Method of generation of navigational parameters and local vertical

Legal Events

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

Effective date: 20111228