RU2347192C1 - Method and device of determination of course of object - Google Patents
Method and device of determination of course of object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2347192C1 RU2347192C1 RU2007130754/28A RU2007130754A RU2347192C1 RU 2347192 C1 RU2347192 C1 RU 2347192C1 RU 2007130754/28 A RU2007130754/28 A RU 2007130754/28A RU 2007130754 A RU2007130754 A RU 2007130754A RU 2347192 C1 RU2347192 C1 RU 2347192C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gyrotheodolite
- theodolite
- course
- ship
- measuring
- Prior art date
Links
Landscapes
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и, в частности к средствам прецизионного определения курса объекта при контроле погрешности выработки курса системами навигации корабля при нахождении его у причала.The invention relates to measuring equipment and, in particular, to means for precise determination of the course of an object when controlling the error in the development of a course by the navigation systems of the ship when it is at the berth.
Известен метод определения курса объекта, при котором выставляют в плоскость горизонта объект и оптическое визирное устройство, а его оптическую ось выставляют параллельно диаметральной плоскости объекта, определяют методом взаимного пеленгования угловое положение оси визирного устройства относительно второго визирного устройства, азимутальное положение оптической оси которого известно. Второе визирное устройство также выставляют в плоскость горизонта. Затем вычисляют курс объекта - К по формуле К=А-П±180°, где А - азимут оптической оси второго визирного устройства при пеленговании первого визирного устройства, а П - угол между положениями оптической оси первого визирного устройства при визировании отметчиков диаметральной плоскости и второго визирного устройства. В устройстве, реализующем данный метод, обычно в качестве визирных устройств используются теодолиты. Оптическая ось второго теодолита выставлена в меридиан места. В этом случае по шкале горизонтального круга второго теодолита измеряются азимутальные углы визируемых с его помощью направлений. Недостатком указанного метода и устройств на его основе является то, что, как правило, отметчики диаметральной плоскости корабля (ДП) располагаются внутри объекта и не доступны для наблюдения первым теодолитом, установленным на верхней палубе. В некоторых случаях, во время постройки объекта, выносят на верхнюю палубу дополнительные отметчики ДП и определяют отклонение от параллельности плоскостей, проходящих через отметчики ДП, установленные внутри объекта, и дополнительные отметчики ДП, установленные на верхней палубе корабля. При определении курса объекта используются верхние отметчики ДП с учетом измеренной величины отклонения от параллельности плоскостей, указанных выше [В.В.Васильев, В.Н.Нарвер, В.Д.Приходько, О.А.Соколов «Особенности контроля погрешности выработки курса навигационного комплекса подводной лодки на швартовных испытаниях», «Гироскопия и навигация», №1 (52), 2006].There is a known method for determining the course of an object, in which the object and the optical sighting device are placed on the horizon plane, and its optical axis is set parallel to the object’s diametrical plane, the angular position of the axis of the sighting device relative to the second sighting device, the azimuthal position of the optical axis of which is known, is determined by mutual direction finding. The second sighting device is also set horizontally. Then calculate the object’s course - K by the formula K = AP ± 180 °, where A is the azimuth of the optical axis of the second sighting device when direction finding the first sighting device, and P is the angle between the positions of the optical axis of the first sighting device when sighting the markers of the diametric plane and the second sighting device. In the device that implements this method, theodolites are usually used as sighting devices. The optical axis of the second theodolite is set at the meridian of the site. In this case, on the horizontal circle scale of the second theodolite, the azimuthal angles of the directions seen with it are measured. The disadvantage of this method and devices based on it is that, as a rule, the markers of the diametrical plane of the ship (DP) are located inside the object and are not accessible for observation by the first theodolite installed on the upper deck. In some cases, during the construction of the facility, additional DP markers are brought to the upper deck and the deviation from the parallelism of the planes passing through the DP markers installed inside the object and additional DP markers installed on the upper deck of the ship are determined. When determining the object’s course, the upper DP markers are used, taking into account the measured deviation from the parallelism of the planes indicated above [VVVasiliev, VNNarver, VDPrikhodko, OAA Sokolov “Features of control of the error in the development of the navigation course of a submarine complex at mooring trials ”,“ Gyroscopy and navigation ”, No. 1 (52), 2006].
При высокоточных измерениях курса объекта с предельной погрешностью, не превышающей 5-7", ошибка, возникающая от нестабильности взаимного положения отметчиков ДП на верхней палубе и внутри корпуса объекта не позволяет использовать данную методику и устройства на ее основе. Поворот оси теодолита, установленного на верхней палубе, вызванный локальной деформацией скручивания места установки теодолита, также вносит погрешность в измерение курса объекта.With high-precision measurements of the object’s course with a margin error not exceeding 5-7 ", the error arising from the instability of the relative position of the DP markers on the upper deck and inside the hull of the object does not allow the use of this technique and devices based on it. Rotation of the theodolite axis mounted on the upper the deck, caused by local torsional deformation of the installation site of the theodolite, also introduces an error in the measurement of the course of the object.
Возможно использование гиротеодолита для определения курса объекта при использовании отметчиков ДП, установленных внутри его корпуса. В этом случае курс объекта определяется прямым методом, измеряя гиротеодолитом азимут вертикальной плоскости, проходящей через нижние отметчики ДП. Однако время измерения гиротеодолитом направления на север составляет десятки минут. Поэтому даже при незначительном рыскании объекта появляется погрешность измерения азимута направления, заданного отметчиками ДП внутри объекта, превышающая допустимую величину. Кроме этого качка объекта в течение цикла измерения гиротеодолитом азимута ДП также приводит к погрешности определения курса объекта.It is possible to use a gyrotheodolite to determine the course of an object when using DP markers installed inside its body. In this case, the course of the object is determined by the direct method, measuring the azimuth of the vertical plane passing through the lower DP markers with the gyrotheodolite. However, the time of measuring the direction of the gyrotheodolite to the north is tens of minutes. Therefore, even with a slight yaw of the object, an error appears in measuring the azimuth of the direction specified by the DP markers inside the object, exceeding the permissible value. In addition, the pitching of the object during the cycle of measuring the azimuth of the azimuth of DP by gyrotheodolite also leads to an error in determining the object's course.
Все решения, соответствующие современному уровню техники, обладают тем недостатком, что они ограничены по точности измерения курса объекта из-за наличия выше перечисленных погрешностей.All solutions that correspond to the current level of technology have the disadvantage that they are limited in accuracy of measuring the course of the object due to the presence of the above errors.
Задачей настоящего изобретения является создание методов и средств измерения курса объекта, позволяющих повысить точность измерения курса объекта путем исключения выше перечисленных погрешностей.The objective of the present invention is to provide methods and means of measuring the course of an object, which can improve the accuracy of measuring the course of an object by eliminating the above listed errors.
Предлагается способ определения курса квазинеподвижного (например, жестко ошвартованного) объекта, включающий установку на объекте гиротеодолита, определение с помощью гиротеодолита азимута направления, заданного отметчиками ДП внутри объекта, определение изменения углового положения объекта в моменты начала и конца цикла измерений гиротеодолита, корректировку результатов измерения гиротеодолита, используя результаты измерения изменения углового положения объекта в моменты начала и конца цикла измерений гиротеодолита. При этом изменение углового положения объекта определяют относительно горизонта и неподвижного берегового ориентира. В случае если помимо рыскания, объект совершает более сложное движение, то предложено определять углы наклона центральной контрольной площадки и учитывать результаты измерений наклонов объекта в измерениях гиротеодолита. Для исключения погрешности, возникающей от деформации скручивания места установки гиротеодолита относительно места установки теодолита, измеряющего углы рыскания объекта, авторами предложено измерять угол скручивания во время измерения гиротеодолитом азимута ДП объекта и корректировать показания гиротеодолита.A method is proposed for determining the course of a quasi-stationary (for example, rigidly moored) object, including installing a gyrotheodolite on the object, determining the azimuth of the direction given by the DP markers within the object using the gyrotheodolite, determining the change in the angular position of the object at the beginning and end of the gyrotheodolite measurement cycle, and adjusting the results of gyrotheodolite measurements using the results of measuring changes in the angular position of the object at the moments of the beginning and end of the cycle of measurements of the gyrotheodolite. In this case, the change in the angular position of the object is determined relative to the horizon and a fixed coastal landmark. If, in addition to yaw, the object makes a more complex movement, it is proposed to determine the tilt angles of the central control site and take into account the results of measurements of the tilt of the object in gyrotheodolite measurements. To eliminate the error arising from twisting deformation of the place of installation of the gyrotheodolite relative to the place of installation of the theodolite, which measures the yaw angle of the object, the authors proposed to measure the torsion angle during the measurement of the azimuth of the object’s azimuth and the gyrotheodolite.
Устройство для определения курса объекта, предложенное авторами, включает:A device for determining the course of an object proposed by the authors includes:
- гиротеодолит, устанавливаемый на объекте так, что обеспечивается оптическая связь с отметчиками ДП внутри объекта,- gyrotheodolite installed on the object so that optical communication with the DP markers inside the object is provided,
- первый теодолит, установленный снаружи объекта и механически с ним связанный,- the first theodolite mounted outside the object and mechanically associated with it,
- ориентир, либо второй теодолит, устанавливаемые на берегу, при этом теодолит, устанавливаемый на объекте, оптически связан с ориентиром или со вторым теодолитом,- a landmark or the second theodolite installed on the shore, while the theodolite installed on the object is optically connected with the landmark or the second theodolite,
- измерители качек и контроллер, при этом выход измерителя качек соединен с первым входом контроллера, на второй вход которого подаются данные с выхода гиротеодолита, а выход контроллера подключен либо к дисплею, либо к центральному компьютеру объекта- quality meters and a controller, while the quality meter output is connected to the first input of the controller, the second input of which supplies data from the gyrotheodolite output, and the controller output is connected either to the display or to the central computer of the object
- измеритель деформации скручивания в месте установки первого теодолита, выход которого соединен с третьим входом контроллера.- torsion strain meter at the installation site of the first theodolite, the output of which is connected to the third input of the controller.
В качестве измерителя качек в устройстве может быть использовано контролируемое корабельное средство навигации. Описанные способ и устройство для его реализации могут быть применены для контроля погрешности выработки курса корабельным средством навигации. Для этого синхронно измеряется курс объекта средством, предложенным авторами, и средством навигации корабля. При сравнении полученных курсов определяется погрешность выработки курса корабельным средством навигации.As a quality meter in the device, a controlled ship navigation device can be used. The described method and device for its implementation can be applied to control the error in the development of the course by ship navigation means. For this, the object’s course is measured synchronously by the means proposed by the authors and the ship’s navigation facility. When comparing the received courses, the error in the development of the course by the ship's navigation means is determined.
Работа устройства поясняется чертежом, где обозначено:The operation of the device is illustrated in the drawing, where it is indicated:
1 - квазинеподвижный объект,1 - quasi-stationary object,
2 - первый теодолит, установленный на верхней палубе объекта,2 - the first theodolite mounted on the upper deck of the facility,
3 - береговой ориентир,3 - coastal landmark,
4 - кормовой отметчик ДП,4 - aft marker DP,
5 - контроллер,5 - controller
6 - палуба внутри объекта,6 - deck inside the facility,
7 - гиротеодолит,7 - gyrotheodolite,
8 - измеритель качки объекта,8 - meter pitching object
9 - носовой отметчик ДП,9 - nasal marker DP,
10 - измеритель деформации (угла скручивания),10 - strain gauge (torsion angle),
11 - второй теодолит, установленный на берегу,11 - the second theodolite installed on the shore,
12 - береговая черта.12 - coastline.
На квазинеподвижном объекте 1 устанавливают на верхней палубе первый теодолит 2 так, что он жестко связан с корпусом объекта. При этом удаленный ориентир 3 должен находиться на таком расстоянии от первого теодолита 2, чтобы погрешность в измерении азимута направления - ΔА на береговой ориентир, вызванная линейными перемещениями объекта ΔL не превышала 2". Для этого расстояние до удаленного объекта L должно удовлетворять неравенству L>2ΔL·105, где ΔL - величина линейного перемещения в направлении перпендикуляра к линии визирования берегового ориентира. Гиротеодолит 7 размещают внутри объекта как можно ближе к центру качания объекта и так, чтобы угломер гиротеодолита 7 мог визировать отметчики ДП. Производят пуск гиротеодолита 7. Одновременно первым теодолитом 2 определяют направление - φ1 на береговой ориентир 3 или на второй теодолит 11, установленные на берегу. Одновременно с завершением цикла измерений гиротеодолитом 7 азимута ДП - АДП определяют первым теодолитом 2 снова направление на береговой ориентир 3 или на второй теодолит 11 - φ2. Вычисляют поправку Δφ=φ1-φ2 и корректируют результаты измерения азимута ДП, используя формулу: АДПφ=АДП±Δφ. Знак у поправки положительный при вращении объекта против часовой стрелки. Знак поправки отрицательный при вращении объекта против часовой стрелки. Аналогично используют поправки, определенные измерителями угла скручивания 10 φск и качек φк Тогда для определения курса объекта используют выражение: Kоб=АДПφ±φск±φк. Поправки Δ φ, φск и φк могут вводиться и вручную оператором на соответствующие входы контроллера, либо автоматически по линиям связи, указанным в описании устройства.On a quasi-stationary object 1, the first theodolite 2 is installed on the upper deck so that it is rigidly connected to the body of the object. In this case, the remote landmark 3 should be at such a distance from the first theodolite 2 that the error in measuring the azimuth of the direction ΔA to the coastal landmark caused by linear movements of the object ΔL does not exceed 2 ". For this, the distance to the remote object L must satisfy the inequality L> 2ΔL · 10 5 , where ΔL is the linear displacement in the direction perpendicular to the line of sight of the coastal landmark. Gyrotheodolite 7 is placed inside the object as close as possible to the center of swing of the object and so that the goniometer 7 could collimate timers DP Produce giroteodolita 7. Simultaneously start the first theodolite 2 determine the direction of -. Φ1 landmark on the shore 3 or 11 to the second theodolite, installed on the bank simultaneously with the completion of the azimuth measurement cycle DP giroteodolitom 7 -. A first theodolite DP determined again 2 the direction to shore landmark 3 or to the second theodolite 11 is φ 2. The correction Δφ = φ1-φ2 is calculated and the results of measuring the azimuth of the DP are corrected using the formula: A DP φ = A DP ± Δφ. The sign of the correction is positive when the object is rotated counterclockwise. The correction sign is negative when the object is rotated counterclockwise. Similarly, corrections are used that are determined by measuring torsion angles of 10 φ ck and quality φ k. Then, to determine the course of the object, use the expression: K rev = A DP φ ± φ ck ± φ k . Corrections Δ φ, φ ck and φ k can be entered manually either by the operator to the corresponding inputs of the controller, or automatically via the communication lines indicated in the device description.
Как показал проведенный заявителями информационный поиск, из уровня техники не известен способ и устройство с перечисленной совокупностью существенных признаков, то есть заявляемые способ и устройство для его реализации обладают новизной, отличаясь от известных решений тем, что дополнительно определяют изменение углового положения квазинеподвижного объекта 1 на интервале цикла измерений гиротеодолита, корректируют результаты измерения гиротеодолита 7, используя результаты измерения углового положения объекта 1 на интервале измерений гиротеодолита 7. Кроме поправки, связанной с изменением углового положения объекта 1 в течение цикла измерений гиротеодолитом 7, в способе дополнительно предлагается измерять поправки, вызванные углом скручивания места установки первого теодолита 2 и наклоном палубы 6 на том же временном интервале.As shown by the information search conducted by the applicants, the method and device with the listed set of essential features are not known from the prior art, that is, the claimed method and device for its implementation are novel, differing from known solutions in that they additionally determine the change in the angular position of the quasi-stationary object 1 in the interval gyrotheodolite measurement cycle, adjust the results of measurement of gyrotheodolite 7, using the results of measuring the angular position of object 1 on the interval gyrotheodolite 7. In addition to the correction associated with a change in the angular position of object 1 during the cycle of measurements with gyrotheodolite 7, the method further proposes to measure corrections caused by the torsion angle of the installation site of the first theodolite 2 and the inclination of deck 6 at the same time interval.
В устройстве для этого дополнительно введены:In the device for this additionally introduced:
- измерители качек объекта 8 и контроллер 5, при этом выход измерителя качек 8 соединен с первым входом контроллера 5, на второй вход которого подаются данные с выхода гиротеодолита 7, а выход контроллера 5 подключен либо к дисплею, либо к центральному компьютеру объекта;- quality meters of the object 8 and controller 5, while the output of the quality meter 8 is connected to the first input of the controller 5, the second input of which supplies data from the output of gyrotheodolite 7, and the output of the controller 5 is connected either to the display or to the central computer of the object;
- измеритель деформации (угла скручивания) 10 места установки первого теодолита 2 относительно места установки гиротеодолита 7, а выход измерителя 10 соединен с третьим входом контроллера 5.- a strain gauge (torsion angle) 10 of the installation site of the first theodolite 2 relative to the installation location of gyrotheodolite 7, and the output of the meter 10 is connected to the third input of the controller 5.
Учитывая, что флуктационная составляющая погрешности выработки курса навигационным средством на интервале измерения гиротеодолитом 7 курса объекта может быть незначительной и ей можно пренебречь, то корабельное средство курсоуказания может заменить теодолит и береговой ориентир для измерения разворота объекта на интервале работы гиротеодолита.Considering that the fluctuation component of the error in the course development by the navigational aids on the interval of measuring the gyrotheodolite 7 course of the object can be insignificant and can be neglected, the ship guidance device can replace theodolite and coastal reference for measuring the turn of the object on the gyrotheodolite operation interval.
Заявленные способ и устройство для его реализации с учетом зависимых пунктов формулы позволяют существенно повысить точность измерения курса объекта и повысить точность контроля выработки курса корабельными средствами навигации.The claimed method and device for its implementation, taking into account the dependent claims, can significantly increase the accuracy of measuring the course of the object and improve the accuracy of monitoring the development of the course by ship's navigation aids.
Как было указано, заявителям неизвестны технические решения, обладающие совокупностью перечисленных отличительных признаков и обеспечивающие получение выше названного результата, поэтому заявители считают, что заявленные способ и устройство для его реализации соответствуют каждый критериям «новизна» и «изобретательский уровень».As it was indicated, the applicants are not aware of technical solutions that possess the totality of the listed distinguishing features and provide the above-mentioned result, so the applicants believe that the claimed method and device for its implementation meet each of the criteria of “novelty” and “inventive step”.
Заявляемые способ и устройство для его осуществления могут быть реализованы с применением соответствующих современных оборудования и технологий и могут найти широкое применение при высокоточном измерении курса квазинеподвижного объекта и при проведении контроля погрешности выработки курса корабельными средствами навигации, поэтому соответствуют критерию промышленной применимости.The inventive method and device for its implementation can be implemented using appropriate modern equipment and technologies and can be widely used for high-precision measurement of the course of a quasi-stationary object and for controlling the error in the development of the course by ship navigation aids, therefore, they meet the criterion of industrial applicability.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007130754/28A RU2347192C1 (en) | 2007-08-06 | 2007-08-06 | Method and device of determination of course of object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007130754/28A RU2347192C1 (en) | 2007-08-06 | 2007-08-06 | Method and device of determination of course of object |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2347192C1 true RU2347192C1 (en) | 2009-02-20 |
Family
ID=40531868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007130754/28A RU2347192C1 (en) | 2007-08-06 | 2007-08-06 | Method and device of determination of course of object |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2347192C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103900609A (en) * | 2014-03-26 | 2014-07-02 | 哈尔滨工程大学 | Real-time course precision detection system and method for inertial navigation system for ships |
| CN107664510A (en) * | 2017-08-30 | 2018-02-06 | 中国科学院上海技术物理研究所 | A kind of spaceborne two-dimensional pointing mechanism angle measurement accuracy detection means and implementation method |
| CN109238305A (en) * | 2018-08-29 | 2019-01-18 | 广船国际有限公司 | Shipborne equipment adjusting process |
| CN112923924A (en) * | 2021-02-01 | 2021-06-08 | 杭州电子科技大学 | Method and system for monitoring attitude and position of anchored ship |
-
2007
- 2007-08-06 RU RU2007130754/28A patent/RU2347192C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103900609A (en) * | 2014-03-26 | 2014-07-02 | 哈尔滨工程大学 | Real-time course precision detection system and method for inertial navigation system for ships |
| CN103900609B (en) * | 2014-03-26 | 2016-08-17 | 哈尔滨工程大学 | The course precision real-time detecting system of a kind of marine aided inertial navigation system and detection method |
| CN107664510A (en) * | 2017-08-30 | 2018-02-06 | 中国科学院上海技术物理研究所 | A kind of spaceborne two-dimensional pointing mechanism angle measurement accuracy detection means and implementation method |
| CN107664510B (en) * | 2017-08-30 | 2023-05-05 | 中国科学院上海技术物理研究所 | Device for detecting angle measurement precision of satellite-borne two-dimensional pointing mechanism and implementation method |
| CN109238305A (en) * | 2018-08-29 | 2019-01-18 | 广船国际有限公司 | Shipborne equipment adjusting process |
| CN109238305B (en) * | 2018-08-29 | 2021-11-05 | 广船国际有限公司 | Marine equipment adjusting method |
| CN112923924A (en) * | 2021-02-01 | 2021-06-08 | 杭州电子科技大学 | Method and system for monitoring attitude and position of anchored ship |
| CN112923924B (en) * | 2021-02-01 | 2023-06-30 | 杭州电子科技大学 | Method and system for monitoring posture and position of anchoring ship |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106767930B (en) | Strapdown inertial navigation and alignment prism installation deflection angle measuring method | |
| CN105910624B (en) | A kind of scaling method of used group of optical laying prism installation error | |
| US9091540B2 (en) | Geodetic surveying system and method for operating a geodetic surveying system | |
| KR101791955B1 (en) | Level that minimizes the error occurrence range of the survey information Geodetic survey apparatus | |
| CN105865490B (en) | A kind of inertially stabilized platform fixed pedestal multiposition is from method of sight | |
| CN108931237B (en) | Construction method for accurately positioning verticality of large furnace body frame column by total station | |
| RU2347192C1 (en) | Method and device of determination of course of object | |
| CN107687114A (en) | A kind of track absolute position and bias measurement method | |
| US9194698B2 (en) | Geodetic device and a method for determining a characteristic of the device | |
| CN103900609A (en) | Real-time course precision detection system and method for inertial navigation system for ships | |
| CN111551164B (en) | Compensation method for course effect error of rate offset frequency laser gyro north seeker | |
| CN102788594A (en) | Centralizer correction method for total-station instrument or transit instrument | |
| GB2090973A (en) | A directional gyro compass | |
| US20110126647A1 (en) | Rate of turn signal generator with drift compensation | |
| JP4916780B2 (en) | Surveying equipment | |
| CN105627982A (en) | Remote vehicle inclined aiming method | |
| CN105371867B (en) | Platform INS dynamic condition computer azimuth gyro Scale Method | |
| CN102865853A (en) | Rapid high-precision guiding method based on inclined base photoelectric tracking measuring equipment | |
| US2637914A (en) | Self-orienting three-axis reference apparatus | |
| CN108716922B (en) | Self-checking north reference device | |
| CN115127588A (en) | Dynamic calibration method for local reference of ship | |
| US11333498B2 (en) | Magnetic compass compensation | |
| CN112697140B (en) | Measuring device and measuring and calculating method for attitude angle of inertial navigation IMU (inertial measurement unit) component relative to inner ring frame | |
| CN115112154B (en) | Calibration method of underwater autonomous navigation positioning system | |
| CN113847908B (en) | Heliostat upright post center point positioning device and positioning method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090807 |