RU2337316C1 - Бесплатформенная инерциальная система - Google Patents
Бесплатформенная инерциальная система Download PDFInfo
- Publication number
- RU2337316C1 RU2337316C1 RU2006143997/28A RU2006143997A RU2337316C1 RU 2337316 C1 RU2337316 C1 RU 2337316C1 RU 2006143997/28 A RU2006143997/28 A RU 2006143997/28A RU 2006143997 A RU2006143997 A RU 2006143997A RU 2337316 C1 RU2337316 C1 RU 2337316C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- unit
- subtractor
- angular velocity
- Prior art date
Links
Landscapes
- Navigation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для морских, воздушных и наземных объектов. Бесплатформенная инерциальная система содержит блок выработки навигационных параметров, центральный прибор с тремя акселерометрами и с тремя датчиками абсолютной угловой скорости, блок вычисления погрешностей и шесть вычитающих устройств, соединенных с остальными блоками соответствующим образом. Повышение точности бесплатформенной инерциальной системы достигается путем уменьшения погрешностей бесплатформенной инерциальной системы, обусловленных реакцией каждого датчика абсолютной угловой скорости на угловые скорости по перекрестным (перпендикулярным к измерительной) осям; обусловленных реакцией каждого датчика абсолютной угловой скорости на линейные ускорения как по измерительной, так и по перекрестным осям; обусловленных реакцией каждого акселерометра на линейные ускорения по перекрестным осям; обусловленных реакцией каждого акселерометра на угловые скорости как по измерительной, так и по перекрестным осям. 1 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для морских, воздушных и наземных объектов.
Известна бесплатформенная инерциальная система [Бромберг П.В. Теория инерциальных систем навигации. - М.: Наука, 1979, с.185-188], содержащая блок выработки навигационных параметров, центральный прибор с тремя акселерометрами, выходы каждого из которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока выработки навигационных параметров, и с тремя датчиками абсолютной угловой скорости, выходы каждого из которых соединены с четвертым, пятым и шестым входами блока выработки навигационных параметров.
Недостатком этого устройства является сложность определения погрешностей системы, в частности погрешностей в измерении угловых скоростей и ускорений от воздействий по перекрестным осям.
Известна бесплатформенная инерциальная система [Патент РФ №2104492, МПК6 G01С 21/10, 1998 г.], содержащая блок выработки навигационных параметров, центральный прибор с тремя акселерометрами, выходы каждого из которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока выработки навигационных параметров, и с тремя датчиками абсолютной угловой скорости, выходы каждого из которых соединены с четвертым, пятым и шестым входами блока выработки навигационных параметров, три блока поворота чувствительных элементов, в каждом из которых установлены датчики абсолютной угловой скорости или датчик абсолютной угловой скорости вместе с акселерометром, причем каждый блок поворота включает в себя управляемый двигатель, выполненный с возможностью поворота оси чувствительности чувствительных элементов с разными частотными параметрами относительно исходного положения для каждого блока поворота, и датчик угла поворота, выходы которых соединены соответственно с седьмым, восьмым и девятым входами блока выработки навигационных параметров, а в качестве опоры выработки замера для оценки погрешностей введен блок приема внешней информации, выход которого соединен с десятым входом блока выработки навигационных параметров, или введены один или несколько комплектов блоков поворота чувствительных элементов, аналогичные выходы которых также соединены с блоком выработки навигационных параметров.
Недостатком данного устройства является наличие дополнительных трех блоков поворота чувствительных элементов, в каждом из которых установлены датчики абсолютной угловой скорости или датчик абсолютной угловой скорости вместе с акселерометром, причем каждый блок поворота включает в себя управляемый двигатель, и датчик угла поворота, что в свою очередь приводит к увеличению габаритов, массы и стоимости бесплатформенной инерциальной системы.
Задачей изобретения является повышение точности бесплатформенной инерциальной системы путем уменьшения погрешностей бесплатформенной инерциальной системы, обусловленных реакцией каждого датчика абсолютной угловой скорости на угловые скорости по перекрестным (перпендикулярным к измерительной) осям; обусловленных реакцией каждого датчика абсолютной угловой скорости на линейные ускорения как по измерительной, так и по перекрестным осям; обусловленных реакцией каждого акселерометра на линейные ускорения по перекрестным осям; обусловленных реакцией каждого акселерометра на угловые скорости как по измерительной, так и по перекрестным осям.
Указанная задача достигается тем, что в бесплатформенную инерциальную систему, содержащую блок выработки навигационных параметров, центральный прибор с первым, вторым и третьим акселерометрами и с первым, вторым и третьим датчиками абсолютной угловой скорости, дополнительно введены блок вычисления погрешностей и шесть вычитающих устройств, при этом выход первого акселерометра соединен с первым входом блока вычисления погрешностей и также с первым входом первого вычитающего устройства, выход второго акселерометра соединен с вторым входом блока вычисления погрешностей и также с первым входом второго вычитающего устройства, выход третьего акселерометра соединен с третьим входом блока вычисления погрешностей и также с первым входом третьего вычитающего устройства, выход первого датчика абсолютной угловой скорости соединен с четвертым входом блока вычисления погрешностей и также с первым входом четвертого вычитающего устройства, выход второго датчика абсолютной угловой скорости соединен с пятым входом блока вычисления погрешностей и также с первым входом пятого вычитающего устройства, выход третьего датчика абсолютной угловой скорости соединен с шестым входом блока вычисления погрешностей и также с первым входом шестого вычитающего устройства, первый выход блока вычисления погрешностей соединен с вторым входом первого вычитающего устройства, второй выход блока вычисления погрешностей соединен с вторым входом второго вычитающего устройства, третий выход блока вычисления погрешностей соединен с вторым входом третьего вычитающего устройства, четвертый выход блока вычисления погрешностей соединен с вторым входом четвертого вычитающего устройства, пятый выход блока вычисления погрешностей соединен с вторым входом пятого вычитающего устройства, шестой выход блока вычисления погрешностей соединен с вторым входом шестого вычитающего устройства, выход первого вычитающего устройства соединен с первым входом блока выработки навигационных параметров, выход второго вычитающего устройства соединен с вторым входом блока выработки навигационных параметров, выход третьего вычитающего устройства соединен с третьим входом блока выработки навигационных параметров, выход четвертого вычитающего устройства соединен с четвертым входом блока выработки навигационных параметров, выход пятого вычитающего устройства соединен с пятым входом блока выработки навигационных параметров, выход шестого вычитающего устройства соединен с шестым входом блока выработки навигационных параметров.
На чертеже приведена функциональная схема бесплатформенной инерциальной системы, где приняты следующие обозначения: 1 - центральный прибор, 2 - блок вычисления погрешностей, 3, 4, 5, 6, 7, 8 - вычитающие устройства (всего шесть штук), 9 - блок выработки навигационных параметров, A1 - первый акселерометр, измерительная ось которого направлена по оси OY и измеряющий линейное ускорение ay, А2 - второй акселерометр, измерительная ось которого направлена по оси OZ и измеряющий линейное ускорение аz, A3 - третий акселерометр, измерительная ось которого направлена по оси ОХ и измеряющий линейное ускорение аx, ДУС1 - первый датчик абсолютной угловой скорости, измерительная ось которого направлена по оси OY и измеряющий угловую скорость ωy, ДУС2 - второй датчик абсолютной угловой скорости, измерительная ось которого направлена по оси OZ и измеряющий угловую скорость ωz, ДУС3 - третий датчик абсолютной угловой скорости, измерительная ось которого направлена по оси ОХ и измеряющий угловую скорость ωx.
Инерциальная система содержит блок 9 выработки навигационных параметров, выполняющий, в том числе, задачи фильтра, центральный прибор 1, блок вычисления погрешностей 2, шесть вычитающих устройств 3, 4, 5, 6, 7, 8. Центральный прибор содержит три акселерометра и три датчика абсолютной угловой скорости.
Выход первого акселерометра А1 соединен с первым входом 10 блока вычисления погрешностей 2 и также с первым входом 16 первого вычитающего устройства 3, выход второго акселерометра А2 соединен с вторым входом 11 блока вычисления погрешностей 2 и также с первым входом 17 второго вычитающего устройства 4, выход третьего акселерометра A3 соединен с третьим входом 12 блока вычисления погрешностей 2 и также с первым входом 18 третьего вычитающего устройства 5, выход первого датчика абсолютной угловой скорости ДУС1 соединен с четвертым входом 13 блока вычисления погрешностей 2 и также с первым входом 19 четвертого вычитающего устройства 6, выход второго датчика абсолютной угловой скорости ДУС2 соединен с пятым входом 14 блока вычисления погрешностей 2 и также с первым входом 20 пятого вычитающего устройства 7, выход третьего датчика абсолютной угловой скорости ДУС3 соединен с шестым входом 15 блока вычисления погрешностей 2 и также с первым входом 21 шестого вычитающего устройства 8, первый выход блока вычисления погрешностей 2 соединен с вторым входом 22 первого вычитающего устройства 3, второй выход блока вычисления погрешностей 2 соединен с вторым входом 23 второго вычитающего устройства 4, третий выход блока вычисления погрешностей 2 соединен с вторым входом 24 третьего вычитающего устройства 5, четвертый выход блока вычисления погрешностей 2 соединен с вторым входом 25 четвертого вычитающего устройства 6, пятый выход блока вычисления погрешностей 2 соединен с вторым входом 26 пятого вычитающего устройства 7, шестой выход блока вычисления погрешностей 2 соединен с вторым входом 27 шестого вычитающего устройства 7, выход первого вычитающего устройства 3 соединен с первым входом 28 блока выработки навигационных параметров 9, выход второго вычитающего устройства 4 соединен с вторым входом 29 блока выработки навигационных параметров 9, выход третьего вычитающего устройства 5 соединен с третьим входом 30 блока выработки навигационных параметров 9, выход четвертого вычитающего устройства 6 соединен с четвертым входом 31 блока выработки навигационных параметров 9, выход пятого вычитающего устройства 7 соединен с пятым входом 32 блока выработки навигационных параметров 9, выход шестого вычитающего устройства 8 соединен с шестым входом 33 блока выработки навигационных параметров 9.
Инерциальная система функционирует следующим образом.
В дополнительно введенном блоке вычисления погрешностей на основании сигналов, поступающих с датчиков абсолютной угловой скорости и с акселерометров, вычисляются погрешности, обусловленные реакцией каждого датчика абсолютной угловой скорости на угловые скорости по перекрестным (перпендикулярным к измерительной) осям; обусловленные реакцией каждого датчика абсолютной угловой скорости на линейные ускорения как по измерительной, так и по перекрестным осям; обусловленные реакцией каждого акселерометра на линейные ускорения по перекрестным осям; обусловленные реакцией каждого акселерометра на угловые скорости как по измерительной, так и по перекрестным осям, по следующим формулам:
где ωj, аj - значения измеряемых датчиками угловых скоростей и акселерометрами угловых скоростей и линейных ускорений;
i - принимает значение x, y, z;
j - принимает значение x, y, z.
Вычисленные погрешности в вычитающих устройствах (3, 4, 5, 6, 7, 8) вычитаются из показаний акселерометров и датчиков абсолютных угловых скоростей, т.е. из показаний акселерометра, измерительная ось которого направлена по оси ОХ и измеряющего линейное ускорение ax, вычитается погрешность Δax, из показаний акселерометра, измерительная ось которого направлена по оси OY и измеряющего линейное ускорение ay, вычитается погрешность Δay, из показаний акселерометра, измерительная ось которого направлена по оси OZ и измеряющего линейное ускорение аz, вычитается погрешность Δaz, из показаний датчика абсолютной угловой скорости, измерительная ось которого направлена по оси ОХ и измеряющего угловую скорость ωx, вычитается погрешность Δωx, из показаний датчика абсолютной угловой скорости, измерительная ось которого направлена по оси OY и измеряющего угловую скорость ωy, вычитается погрешность Δωy, из показаний датчика абсолютной угловой скорости, измерительная ось которого направлена по оси OZ и измеряющего угловую скорость ωz, вычитается погрешность Δωz.
Далее сигналы (как и в прототипе) поступают в блок выработки навигационных параметров.
Проведенное моделирование и экспериментальные исследования показали, что при использовании данной конструктивной схемы бесплатформенной инерциальной системы погрешности, обусловленные реакцией каждого датчика абсолютной угловой скорости на угловые скорости по перекрестным (перпендикулярным к измерительной) осям; обусловленные реакцией каждого датчика абсолютной угловой скорости на линейные ускорения как по измерительной, так и по перекрестным осям; обусловленные реакцией каждого акселерометра на линейные ускорения по перекрестным осям; обусловленные реакцией каждого акселерометра на угловые скорости как по измерительной, так и по перекрестным осям, уменьшаются на порядок.
Таким образом, использование изобретения позволяет повысить точность бесплатформенной инерциальной системы.
Claims (1)
- Бесплатформенная инерциальная система, содержащая блок выработки навигационных параметров, центральный прибор с тремя акселерометрами и с тремя датчиками абсолютной угловой скорости, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены блок вычисления погрешностей и шесть вычитающих устройств, при этом выход первого акселерометра соединен с первым входом блока вычисления погрешностей и также с первым входом первого вычитающего устройства, выход второго акселерометра соединен с вторым входом блока вычисления погрешностей и также с первым входом второго вычитающего устройства, выход третьего акселерометра соединен с третьим входом блока вычисления погрешностей и также с первым входом третьего вычитающего устройства, выход первого датчика абсолютной угловой скорости соединен с четвертым входом блока вычисления погрешностей и также с первым входом четвертого вычитающего устройства, выход второго датчика абсолютной угловой скорости соединен с пятым входом блока вычисления погрешностей и также с первым входом пятого вычитающего устройства, выход третьего датчика абсолютной угловой скорости соединен с шестым входом блока вычисления погрешностей и также с первым входом шестого вычитающего устройства, первый выход блока вычисления погрешностей соединен с вторым входом первого вычитающего устройства, второй выход блока вычисления погрешностей соединен с вторым входом второго вычитающего устройства, третий выход блока вычисления погрешностей соединен с вторым входом третьего вычитающего устройства, четвертый выход блока вычисления погрешностей соединен с вторым входом четвертого вычитающего устройства, пятый выход блока вычисления погрешностей соединен с вторым входом пятого вычитающего устройства, шестой выход блока вычисления погрешностей соединен с вторым входом шестого вычитающего устройства, выход первого вычитающего устройства соединен с первым входом блока выработки навигационных параметров, выход второго вычитающего устройства соединен с вторым входом блока выработки навигационных параметров, выход третьего вычитающего устройства соединен с третьим входом блока выработки навигационных параметров, выход четвертого вычитающего устройства соединен с четвертым входом блока выработки навигационных параметров, выход пятого вычитающего устройства соединен с пятым входом блока выработки навигационных параметров, выход шестого вычитающего устройства соединен с шестым входом блока выработки навигационных параметров.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006143997/28A RU2337316C1 (ru) | 2006-12-11 | 2006-12-11 | Бесплатформенная инерциальная система |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006143997/28A RU2337316C1 (ru) | 2006-12-11 | 2006-12-11 | Бесплатформенная инерциальная система |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006143997A RU2006143997A (ru) | 2008-06-20 |
| RU2337316C1 true RU2337316C1 (ru) | 2008-10-27 |
Family
ID=40042107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006143997/28A RU2337316C1 (ru) | 2006-12-11 | 2006-12-11 | Бесплатформенная инерциальная система |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2337316C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2658124C1 (ru) * | 2017-09-11 | 2018-06-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ измерения параметров движения объекта и система для его осуществления |
-
2006
- 2006-12-11 RU RU2006143997/28A patent/RU2337316C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2658124C1 (ru) * | 2017-09-11 | 2018-06-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ измерения параметров движения объекта и система для его осуществления |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006143997A (ru) | 2008-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7463953B1 (en) | Method for determining a tilt angle of a vehicle | |
| US8249800B2 (en) | Method and apparatus to detect platform stationary status using three-axis accelerometer outputs | |
| CN1932444B (zh) | 适用于高速旋转体的姿态测量方法 | |
| CN101487709B (zh) | 一种微小型惯性测量装置 | |
| US8768621B2 (en) | Signal processing module, navigation device with the signal processing module, vehicle provided with a navigation device and method of providing navigation data | |
| KR20090018659A (ko) | 자세각 검출 장치와 자세각 검출 방법 | |
| RU2406973C2 (ru) | Способ калибровки бесплатформенных инерциальных навигационных систем | |
| CN112567097B (zh) | 用于确定机器的作业设备的角度的方法 | |
| JP3380404B2 (ja) | 移動検出装置 | |
| TWI407102B (zh) | 三維空間運動感測方法 | |
| CN101571395B (zh) | 微小型惯性组合导航参数测量方法 | |
| RU2337316C1 (ru) | Бесплатформенная инерциальная система | |
| RU2003107688A (ru) | Способ определения параметров ориентации и навигации и бесплатформенная инерциальная навигационная система для быстровращающихся объектов | |
| KR101257935B1 (ko) | 관성 항법 시스템의 바이어스 추정치를 이용한 정렬 장치 및 그 항법 시스템 | |
| RU2005141093A (ru) | Способ определения навигационных параметров летательного аппарата и устройство для его осуществления | |
| RU2003105730A (ru) | Способ стабилизации по крену инерциальной платформы для быстровращающихся объектов и стабилизированная по крену инерциальная платформа | |
| RU2273858C1 (ru) | Трехкомпонентный измеритель угловой скорости | |
| RU2030574C1 (ru) | Способ определения азимута скважины в последовательных точках и гироскопический инклинометр | |
| JPH0875442A (ja) | 簡易型測長機 | |
| RU154196U1 (ru) | Датчик угловой скорости на базе микромеханических гироскопов | |
| JP2003139536A (ja) | 方位計および方位測定方法 | |
| CN110108301A (zh) | 模值检测动基座鲁棒对准方法 | |
| Timoshenkov et al. | Calibration of the inertial sensors in real time | |
| JPH09189548A (ja) | 列車用姿勢角センサ | |
| RU199568U1 (ru) | Датчик углового положения |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081212 |