RU2348010C1 - Method to define initial alignment of strapdown inertial unit of controlled object - Google Patents

Method to define initial alignment of strapdown inertial unit of controlled object Download PDF

Info

Publication number
RU2348010C1
RU2348010C1 RU2007137285/28A RU2007137285A RU2348010C1 RU 2348010 C1 RU2348010 C1 RU 2348010C1 RU 2007137285/28 A RU2007137285/28 A RU 2007137285/28A RU 2007137285 A RU2007137285 A RU 2007137285A RU 2348010 C1 RU2348010 C1 RU 2348010C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
axis
relative
ucs
ssc
angular position
Prior art date
Application number
RU2007137285/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Федор Иванович Макарченко (RU)
Федор Иванович Макарченко
Андрей Александрович Гусев (RU)
Андрей Александрович Гусев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦ АП")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦ АП") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦ АП")
Priority to RU2007137285/28A priority Critical patent/RU2348010C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2348010C1 publication Critical patent/RU2348010C1/en

Links

Landscapes

  • Navigation (AREA)

Abstract

FIELD: physics, measurements.
SUBSTANCE: invention relates to instrument making and can be used to align strapdown inertial navigation control systems. The method proceeds from preliminary processing of the input data received in the form of signals from pickups of the angles of attitude and heading reference system and from accelerometers of strapdown inertial unit (SIU). The said input data processing is based on the method of the least squares for definition of parameters of approximating functions, the use of projections of vectors of apparent acceleration, the allowance for the SIU mobility and the package of vectors directed relative to the Earth and forecasting the values of used vectors for the preset moment of time in measuring these vectors in different reference systems by different means and by simplifying the coordination of time scales.
EFFECT: decreased requirements to SIU immovability relative to Earth during measurements and increased accuracy of defining initial alignment of instrument system of coordinates of SIU relative to reference system of coordinates.

Description

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при создании инерциальных систем управления для определения навигационных параметров управляемых подвижных объектов с помощью бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС).The invention relates to the field of instrumentation and can be used to create inertial control systems for determining the navigation parameters of controlled moving objects using a strapdown inertial navigation system (SINS).

Известен способ (описанный в патенте №2279635, приоритет от 02.11.2004, принятый нами за прототип) определения начальной выставки приборной системы координат бесплатформенного инерциального блока (БИБ) управляемого объекта, установленного на пусковой установке (ПУ), относительно базовой (стартовой) системы координат, материализованной стабилизированной платформой курсовертикали (KB), также установленной на ПУ. Начальная выставка осуществляется комбинированным способом, использующим автономное определение положения приборной системы координат относительно плоскости горизонта стартовой системы координат по сигналам акселерометров БИБ и метод векторного согласования систем координат для определения положения приборной системы координат в азимуте. Для векторного согласования используется информация чувствительных элементов БИБ и информация прибора типа курсовертикаль.A known method (described in patent No. 2279635, priority of 02.11.2004, adopted by us as a prototype) for determining the initial exhibition of the instrument coordinate system of the strapdown inertial block (BIB) of a controlled object installed on the launcher (PU), relative to the base (starting) coordinate system , materialized stabilized course vertical (KB) platform, also installed on the PU. The initial exhibition is carried out in a combined way, using autonomous determination of the position of the instrument coordinate system relative to the horizon plane of the starting coordinate system using signals from the BIB accelerometers and the method of vector coordination of coordinate systems to determine the position of the instrument coordinate system in azimuth. For vector matching, the information of the BIB sensitive elements and the information of the instrument such as the vertical are used.

Путем соответствующих программных разворотов ПУ можно сформировать несколько неколлинеарных векторов разворота ПУ и несколько неколлинеарных векторов приращений кажущейся скорости и определить их проекции на оси приборной и связанной систем координат. Любое сочетание пар из этого набора векторов позволяет однозначно определить начальную выставку приборной системы координат относительно базовой. Недостатком прототипа является необходимость обеспечения жесткости конструкции между корпусом курсовертикали и корпусом БИБ и сохранение неподвижности БИБ относительно Земли при определении начальной выставки.By means of appropriate programmatic U-turns, it is possible to form several non-collinear U-turn vectors and several non-collinear apparent velocity increments and determine their projections on the axis of the instrument and associated coordinate systems. Any combination of pairs from this set of vectors allows you to uniquely determine the initial exhibition of the instrument coordinate system relative to the base. The disadvantage of the prototype is the need to ensure structural rigidity between the casing of the vertical and the casing of the BIB and maintaining the immobility of the BIB relative to the Earth when determining the initial exhibition.

В настоящее время акселерометры БИБ имеют существенно лучшие точностные характеристики по сравнению с датчиками угловой скорости, и применение акселерометров для определения начальной выставки является предпочтительным.Currently, BIB accelerometers have significantly better accuracy characteristics compared to angular velocity sensors, and the use of accelerometers to determine the initial exhibition is preferred.

Опыт показывает, что обеспечение неподвижности БИБ относительно Земли в условиях эксплуатации, когда начальная выставка определяется при нахождении изделия на пусковой установке перед началом работы БИНС, является сложной технической задачей. В условиях подвижности БИБ снижается точность определения начальной выставки.Experience shows that ensuring the immobility of the BIS relative to the Earth under operating conditions, when the initial exhibition is determined when the product is on the launcher before starting the SINS, is a difficult technical task. In conditions of BIB mobility, the accuracy of determining the initial exhibition decreases.

Целью предлагаемого изобретения является существенное снижение требований к неподвижности БИБ относительно Земли во время проведения измерений, результаты которых используются для определения начальной выставки, и повышение точности определения начальной выставки по сравнению с прототипом при одинаковых точностных характеристиках чувствительных элементов.The aim of the invention is to significantly reduce the immobility requirements of the BIB relative to the Earth during measurements, the results of which are used to determine the initial exhibition, and increase the accuracy of determining the initial exhibition in comparison with the prototype with the same accuracy characteristics of sensitive elements.

Сущность заявленного изобретения заключается в том, что в способе определения начальной выставки бесплатформенного инерциального блока (БИБ) управляемого объекта относительно базовой системы координат (БСК), материализованной стабилизированной платформой курсовертикали, установленной на пусковой установке, заключающегося в том, что осуществляют разворот пусковой установки с БИБ и выставку ее на первые заданные углы возвышения и азимута; проводят измерения акселерометрами БИБ в малоподвижном относительно Земли положении пусковой установки на интервале времени от t0 до tn; определяют в вычислительном устройстве (ВУ) n приращений каждой из проекций вектора кажущейся скорости (ВКС) на оси приборной системы координат (ПСК) за известные заданные интервалы времени от t0 до tj (j=1,…,n) и получают проекции ВКС на оси ПСК; проводят оценку каждой полученной проекции ВКС на оси ПСК и рассчитывают оценку каждой проекции вектора кажущегося ускорения (ВКУ) на оси ПСК; по оценкам проекций ВКУ прогнозируют на некоторый заданный момент времени T1 значение каждой проекции ВКУ на оси ПСК; выполняют измерения датчиками углов курсовертикали на том же интервале времени от t0 до tn и определяют n значений каждого из углов Эйлера; проводят оценки каждого из углов Эйлера, по полученным оценкам углов Эйлера прогнозируют значение углов Эйлера на тот же заданный момент времени T1, по полученным значениям углов Эйлера определяют угловое положение связанной системы координат (ССК) относительно БСК; по показаниям акселерометров курсовертикали определяют проекции ВКУ на оси БСК; в по угловому положению ССК относительно БСК и проекциям ВКУ на оси БСК определяют проекции ВКУ на оси ССК; затем осуществляют разворот пусковой установки с БИБ и выставляют ее на вторые заданные углы возвышения и азимута; по сигналам с акселерометров БИБ, а также сигналам акселерометров и датчиков углов курсовертикали, повторяя те же операции, что и на первых углах возвышения и азимута, в ВУ определяют проекции второго ВКУ на оси ПСК и ССК на другой заданный момент времени Т2 и угловое положение ССК относительно БСК; по полученным значениям проекций двух векторных величин - двух ВКУ на оси ПСК и ССК определяют в ВУ угловое положение ПСК относительно ССК и, учитывая известное угловое положение ССК относительно БСК, выполняют вышеуказанное определение углового положения ПСК относительно БСК; по спрогнозированным на заданный другой момент времени T2 проекциям ВКУ на оси ПСК уточняют в ВУ угловое положение ПСК относительно плоскости горизонта базовой (стартовой) системы координат.The essence of the claimed invention lies in the fact that in the method for determining the initial exhibition of the strapdown inertial block (BIB) of a controlled object relative to the base coordinate system (BSC), a materialized stabilized vertical directional platform installed on the launcher, which consists in the fact that the launcher is rotated with BIB and exhibiting it at the first given elevation and azimuth angles; measure the BIB accelerometers in a position of the launcher in a relatively inactive position relative to the Earth on a time interval from t 0 to t n ; determine in the computing device (WU) n increments of each of the projections of the apparent velocity vector (VKS) on the axis of the instrument coordinate system (UCS) for the known given time intervals from t 0 to t j (j = 1, ..., n) and get the projection of the VKS on the axis of the CPM; evaluate each received projection of the VKS on the UCS axis and calculate the assessment of each projection of the apparent acceleration vector (ICU) on the UCS axis; according to the estimates of the projections of the VKU, the value of each projection of the VKU on the UCS axis is predicted at some predetermined point in time T 1 ; carry out measurements with angle sensors of the vertical axis over the same time interval from t 0 to t n and determine n values of each of the Euler angles; assess each of the Euler angles, according to the obtained estimates of the Euler angles, predict the value of the Euler angles at the same given time instant T 1 , from the obtained values of the Euler angles determine the angular position of the associated coordinate system (SSC) relative to the BSK; according to the readings of the accelerometers, the vertical direction determines the projection of the VKU on the axis of the BSK; in the angular position of the SSK relative to the BSK and the projections of the VKU on the axis of the BSK determine the projection of the VKU on the axis of the SSK; then carry out a U-turn of the launcher with BIB and set it to the second predetermined elevation and azimuth angles; using the signals from the BIB accelerometers, as well as the signals of the accelerometers and angle sensors, repeating the same operations as at the first elevation and azimuth angles, the projection of the second VKU on the UCS and SSC axes at another predetermined time point T 2 and the angular position are determined in the VU SSK relative to BSK; from the obtained values of the projections of two vector quantities - two VKUs on the axis of the UCS and the SSC, the angular position of the SSC with respect to the SSC is determined in the WU and, taking into account the known angular position of the SSC with respect to the BSC, the above determination of the angular position of the SSC with respect to the BSC is performed; according to the projections of the control unit on the UCS axis predicted for a given other moment in time T 2, the angular position of the UCS relative to the horizon plane of the base (starting) coordinate system is specified in the WU.

Начальная ориентация приборной системы координат БИБ относительно базовой системы координат используется в качестве начального условия для решения уравнения Пуассона в бесплатформенных инерциальных навигационных системах. Поэтому все исходные параметры, которые используются для определения начальной ориентации, должны соответствовать значениям, которые они будут иметь на момент начала решения уравнения Пуассона. Для этого предлагается ввести прогноз (экстраполяцию) значений всех используемых параметров на минимально необходимое время вперед, которое совпадает с заранее известным началом решения уравнения Пуассона. Предлагаемый способ прогноза упрощает согласования шкал времени при измерении векторов в разных системах отсчета разными средствами, реализуется достаточно просто с необходимой точностью.The initial orientation of the instrument coordinate system of the BIB relative to the base coordinate system is used as the initial condition for solving the Poisson equation in strapdown inertial navigation systems. Therefore, all the initial parameters that are used to determine the initial orientation should correspond to the values that they will have at the time of the start of solving the Poisson equation. To do this, it is proposed to introduce a forecast (extrapolation) of the values of all used parameters for the minimum necessary time ahead, which coincides with the previously known beginning of the solution of the Poisson equation. The proposed forecasting method simplifies the coordination of time scales when measuring vectors in different reference systems by different means, it is implemented quite simply with the necessary accuracy.

Для этого предлагается использовать при обработке входной информации для определения начальной ориентации метод анализа регрессий. (Д.Худсон. Статистика для физиков. М.: МИР, 1967 г.). Кривая регрессии представляет геометрическое место точек, соответствующих средним значениям случайной величины у(х). Среднее значение у представляет функцию от хTo do this, it is proposed to use the method of regression analysis when processing input information to determine the initial orientation. (D. Hudson. Statistics for physicists. M: MIR, 1967). The regression curve represents the locus of the points corresponding to the average values of the random variable y (x). The mean y represents a function of x

Figure 00000001
Figure 00000001

где М - обозначение математического ожидания,where M is the designation of mathematical expectation,

Θ - обозначение набора неизвестных параметров, полностью определяющих функцию η (х, Θ)Θ - designation of a set of unknown parameters that completely determine the function η (x, Θ)

Стандартный метод оценки линии регрессии основан на использовании следующей линейной относительно параметров модели:The standard method for estimating the regression line is based on the use of the following linear model parameters:

Figure 00000002
Figure 00000002

где f0(x), f1(x)…fr(x) - заданные функции.where f 0 (x), f 1 (x) ... f r (x) are given functions.

Чтобы получить оценку η(хi), достаточно в качестве приближения для η(хi) использовать разложение в ряд Тейлора или в ряд Фурье, а оценки неизвестных параметров Θi, где i=(0,1…r), проводить методом наименьших квадратов.To obtain the estimate η (x i ), it is sufficient to use the expansion in the Taylor series or in the Fourier series as an approximation for η (x i ), and estimate the unknown parameters Θ i , where i = (0,1 ... r), by the least squares.

При разложении в ряд Тейлора:When expanded into a Taylor series:

Figure 00000003
Figure 00000003

При разложении в ряд Фурье:When expanding in a Fourier series:

Figure 00000004
Figure 00000004

Чтобы получить оценку η(хi) используют выборку случайной величины у(хi).To obtain the estimate η (x i ) use a sample of a random variable y (x i ).

В общем виде случайную величину уi можно записать как:In general, the random variable y i can be written as:

Figure 00000005
Figure 00000005

где εi - ошибки, представляющие случайные величины с одинаковой дисперсией. Ошибки εi характеризует разброс уi относительно их математического ожидания М [уi]. Если дисперсии уi не одинаковы, то вводят весовые коэффициенты. Тогда оценки

Figure 00000006
полученные методом наименьших квадратов, обладают наибольшей точностью.where ε i are errors representing random variables with the same dispersion. Errors ε i characterizes the spread of i relative to their mathematical expectation M [y i ]. If the variances of i are not the same, then weights are introduced. Then estimates
Figure 00000006
obtained by the least squares method have the greatest accuracy.

Параметры Θ0, Θ1,…Θr определяются методом наименьших квадратов по формуле:The parameters Θ 0 , Θ 1 , ... Θ r are determined by the least squares method according to the formula:

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

При разложении в ряд Тейлора матрица А имеет вид:When expanded into a Taylor series, matrix A has the form:

Figure 00000010
Figure 00000010

Матрица А имеет n строк и р столбцов, при этом р=r+1,Matrix A has n rows and p columns, with p = r + 1,

r - степень аппроксимацииr is the degree of approximation

Figure 00000011
- матрица из одного столбца, составленного из n экспериментальных значений случайной величины у(хi).
Figure 00000011
- a matrix of one column, composed of n experimental values of a random variable y (x i ).

В общем случае матрица А имеет вид:In the general case, matrix A has the form:

Figure 00000012
Figure 00000012

Уравнение (6) имеет решение при условии, что матрица ATA является неособенной. Разность между аппроксимируемой величинойEquation (6) has a solution provided that the matrix A T A is nonsingular. The difference between the approximated value

Figure 00000013
Figure 00000013

и экспериментальным значением уi называется остатком. При этом i-й остаток равен:and the experimental value of i is called the remainder. In this case, the i-th balance is equal to:

Figure 00000014
Figure 00000014

а остаточный вектор равен:and the residual vector is equal to:

Figure 00000015
Figure 00000015

Аппроксимируемый вектор

Figure 00000016
равен:Approximate Vector
Figure 00000016
is equal to:

Figure 00000017
Figure 00000017

Сумма квадратов остатков называется остаточной суммой квадратов R. Для оценки σ2 можно использовать остаточную сумму квадратов R.The sum of the squares of residuals is called the residual sum of squares of R. To estimate σ 2, you can use the residual sum of squares of R.

Figure 00000018
Figure 00000018

где р=r+1 - ранг матрицы А;where p = r + 1 is the rank of the matrix A;

n - объем выборки.n is the sample size.

Figure 00000019
Figure 00000019

Остаточная сумма квадратов R равна исходной сумме квадратов уTу за вычетом суммы квадратов

Figure 00000020
полученной в результате аппроксимации Θ. При вычислении R рекомендуется пользоваться равенством:The residual sum of squares of R is equal to the original sum of squares of T y minus the sum of squares
Figure 00000020
obtained as a result of approximation Θ. When calculating R, it is recommended to use the equality:

Figure 00000021
Figure 00000021

Например, при аппроксимации приращений проекций вектора кажущейся скорости на оси приборной системы координат xп, уп, zп полиномом степени r случайную величину Wi(t) можно записать в виде:For example, when approximating the increments of the projections of the apparent velocity vector on the axis of the instrument coordinate system x p , y p , z p polynomial of degree r, the random variable W i (t) can be written in the form:

Figure 00000022
Figure 00000022

i=xп, уп, zп;i = x p , y p , z p ;

r - степень полинома;r is the degree of the polynomial;

Wi - значения i-й проекции вектора кажущейся скорости в моменты t, определенные по информации акселерометров Аx, Аy, Аz БИБ;W i - values of the i-th projection of the apparent velocity vector at moments t, determined from the information of the accelerometers A x , A y , A z BIB;

Θ0i, Θ1i,…Θri - неизвестные параметры, которые определяют функции Wi,Θ 0i , Θ 1i , ... Θ ri are unknown parameters that define the functions W i ,

t- время,t- time

εi - ошибки, представляющие случайные величины.ε i - errors representing random variables.

Оценка проекций вектора кажущейся скорости имеет вид:The estimate of the projections of the apparent velocity vector has the form:

Figure 00000023
Figure 00000023

Оценка проекций кажущегося ускорения равна:The estimated projection of the apparent acceleration is equal to:

Figure 00000024
Figure 00000024

Параметры

Figure 00000025
определяются методом наименьших квадратов по формуле:Options
Figure 00000025
are determined by the least squares method according to the formula:

Figure 00000026
Figure 00000026

где

Figure 00000027
- известные значения приращений проекций вектора кажущейся скорости на известные моменты времени tj, j=1…n;Where
Figure 00000027
- the known values of the increments of the projections of the apparent velocity vector at known time instants t j , j = 1 ... n;

n - объем выборки;n is the sample size;

А - матрица из известных моментов времени tj вида:A is a matrix of known times t j of the form:

Figure 00000028
Figure 00000028

Аналогичным образом проводят оценки углов, получаемых по сигналам с датчиков углов курсовертикали.Similarly, angle estimates are obtained from signals from the vertical angle sensors.

В заявленном способе обработка сигналов с выходов измерительных приборов и все последующие расчеты осуществляются в вычислительном устройстве.In the claimed method, the processing of signals from the outputs of the measuring instruments and all subsequent calculations are carried out in a computing device.

Таким образом, заявленный способ определения начальной выставки бесплатформенного инерциального блока (БИБ) управляемого объекта относительно базовой (стартовой) системы координат (БСК), материализованной стабилизированной платформой курсовертикали, установленной на пусковой установке, заключается в том, что осуществляют разворот вместе с пусковой установкой управляемого объекта на заданные углы возвышения и азимута и проводят измерения чувствительными элементами двух векторных величин, по полученным результатам измерений определяют угловое положение приборной системы координат (ПСК, связана с приборной площадкой БИБ) относительно БСК.Thus, the claimed method of determining the initial exhibition of the strapdown inertial block (BIB) of a controlled object relative to the base (starting) coordinate system (BSC), a materialized stabilized vertical directional platform installed on the launcher, consists in turning around with the launcher of the controlled object at given elevation and azimuth angles and carry out measurements with the sensitive elements of two vector quantities, according to the measurement results determined yayut angular position of the instrument coordinate system (UCS associated with the instrument platform BIB) relative SBR.

Отличительная особенность способа состоит в том, что выполняют следующую последовательность действий: осуществляют разворот пусковой установки с БИБ и выставку ее на первые заданные углы возвышения и азимута;A distinctive feature of the method is that the following sequence of actions is performed: a launcher with a BIB is rotated and it is exposed to the first predetermined elevation and azimuth angles;

проводят измерения акселерометрами БИБ в малоподвижном относительно Земли положении пусковой установки на интервале времени от t0 до tn; определяют в вычислительном устройстве (ВУ) n приращений каждой из проекций вектора кажущейся скорости (ВКС) на оси приборной системы координат (ПСК) за известные заданные интервалы времени от t0 до tj (j=1,…,n) и получают проекции ВКС на оси ПСК;measure the BIB accelerometers in a position of the launcher in a relatively inactive position relative to the Earth on a time interval from t 0 to t n ; determine in the computing device (WU) n increments of each of the projections of the apparent velocity vector (VKS) on the axis of the instrument coordinate system (UCS) for the known given time intervals from t 0 to t j (j = 1, ..., n) and get the projection of the VKS on the axis of the CPM;

проводят оценку каждой полученной проекции ВКС на оси ПСК и рассчитывают оценку каждой проекции вектора кажущегося ускорения (ВКУ) на оси ПСК;evaluate each received projection of the VKS on the UCS axis and calculate the assessment of each projection of the apparent acceleration vector (ICU) on the UCS axis;

по оценкам проекций ВКУ прогнозируют на некоторый заданный момент времени T1 значение каждой проекции ВКУ на оси ПСК;according to the estimates of the projections of the VKU, the value of each projection of the VKU on the UCS axis is predicted at some predetermined point in time T 1 ;

выполняют измерения датчиками углов курсовертикали на том же интервале времени от t0 до tn и определяют n значений каждого из углов Эйлера;carry out measurements with angle sensors of the vertical axis over the same time interval from t 0 to t n and determine n values of each of the Euler angles;

проводят оценки каждого из углов Эйлера, по полученным оценкам углов Эйлера прогнозируют значение углов Эйлера на тот же заданный момент времени T1 и по полученным значениям углов Эйлера определяют угловое положение связанной системы координат (ССК, связанной с корпусом управляемого объекта) относительно БСК;assessing each of the Euler angles, according to the obtained estimates of the Euler angles, the Euler angles are predicted for the same given time instant T 1, and the angular position of the associated coordinate system (SSC associated with the body of the controlled object) relative to the BSK is determined from the obtained values of the Euler angles;

по показаниям акселерометров курсовертикали определяют проекции ВКУ на оси БСК;according to the readings of the accelerometers, the vertical direction determines the projection of the VKU on the axis of the BSK;

по угловому положению ССК относительно БСК и проекциям ВКУ на оси БСК определяют проекции ВКУ на оси ССК;according to the angular position of the SSK relative to the BSK and the projections of the VKU on the axis of the BSK determine the projection of the VKU on the axis of the SSK;

затем осуществляют разворот пусковой установки с БИБ и выставляют ее на вторые заданные углы возвышения и азимута;then carry out a U-turn of the launcher with BIB and set it to the second predetermined elevation and azimuth angles;

по сигналам с акселерометров БИБ, а также сигналам акселерометров и датчиков углов курсовертикали, повторяя те же операции, что и на первых углах возвышения и азимута, в ВУ определяют проекции второго ВКУ на оси ПСК и ССК на заданный момент времени Т2 и угловое положение ССК относительно БСК;using the signals from the BIB accelerometers, as well as the signals of the accelerometers and angle sensors, repeating the same operations as at the first elevation and azimuth angles, the projection of the second VKU on the UCS and SSC axes for a given time T 2 and the angular position of SSC relative to BSK;

по полученным значениям проекций двух векторных величин - двух ВКУ на оси ПСК и ССК определяют в ВУ угловое положение ПСК относительно ССК и, учитывая известное угловое положение ССК относительно БСК, выполняют вышеуказанное определение углового положения ПСК относительно БСК;from the obtained values of the projections of two vector quantities - two VKUs on the axis of the UCS and the SSC, the angular position of the SSC with respect to the SSC is determined in the WU and, taking into account the known angular position of the SSC with respect to the BSC, the above determination of the angular position of the SSC with respect to the BSC is performed;

по спрогнозированным на заданный момент времени Т2 проекциям ВКУ на оси ПСК уточняют в ВУ угловое положение ПСК относительно плоскости горизонта базовой (стартовой) системы координат.according to the projections of the control unit on the UCS axis predicted for a given point in time T 2, the angular position of the UCS relative to the horizon plane of the base (starting) coordinate system is specified in the WU.

Claims (1)

Способ определения начальной выставки бесплатформенного инерциального блока (БИБ) управляемого объекта относительно базовой (стартовой) системы координат (БСК), материализованной стабилизированной платформой курсовертикали, установленной на пусковой установке, заключающийся в том, что осуществляют разворот вместе с пусковой установкой управляемого объекта на заданные углы возвышения и азимута и производят измерения чувствительными элементами двух векторных величин, по полученным результатам измерений определяют угловое положение приборной системы координат (ПСК, связана с приборной площадкой БИБ) относительно БСК,
отличающийся тем, что выполняют следующую последовательность действий:
осуществляют разворот пусковой установки с БИБ и выставку ее на первые заданные углы возвышения и азимута;
производят измерения акселерометрами БИБ в малоподвижном относительно Земли положении пусковой установки на интервале времени от t0 до tn;
определяют в вычислительном устройстве (ВУ) n приращений каждой из проекций вектора кажущейся скорости (ВКС) на оси приборной системы координат (ПСК) за известные заданные интервалы времени от t0 до tj (j=1,…,n) и получают проекции ВКС на оси ПСК;
проводят оценку каждой полученной проекции ВКС на оси ПСК и рассчитывают оценку каждой проекции вектора кажущегося ускорения (ВКУ) на оси ПСК;
по оценкам проекций ВКУ прогнозируют на некоторый заданный момент времени T1 значение каждой проекции ВКУ на оси ПСК;
выполняют измерения датчиками углов курсовертикали на том же интервале времени от t0 до tn и определяют n значений каждого из углов Эйлера;
проводят оценки каждого из углов Эйлера, по полученным оценкам углов Эйлера прогнозируют значение углов Эйлера на тот же заданный момент времени T1 и по полученным значениям углов Эйлера определяют угловое положение связанной системы координат (ССК, связанной с корпусом управляемого объекта) относительно БСК;
по показаниям акселерометров курсовертикали определяют проекции ВКУ на оси БСК;
по угловому положению ССК относительно БСК и проекциям ВКУ на оси БСК определяют проекции ВКУ на оси ССК;
затем осуществляют разворот пусковой установки с БИБ и выставляют ее на вторые заданные углы возвышения и азимута;
по сигналам с акселерометров БИБ, а также сигналам акселерометров и датчиков углов курсовертикали, повторяя те же операции, что и на первых углах возвышения и азимута, в ВУ определяют проекции второго ВКУ на оси ПСК и ССК на заданный момент времени Т2 и угловое положение ССК относительно БСК;
по полученным значениям проекций двух векторных величин - двух ВКУ на оси ПСК и ССК определяют в ВУ угловое положение ПСК относительно ССК и учитывая известное угловое положение ССК относительно БСК, выполняют вышеуказанное определение углового положения ПСК относительно БСК;
по спрогнозированным на заданный момент времени Т2 проекциям ВКУ на оси ПСК уточняют в ВУ угловое положение ПСК относительно плоскости горизонта базовой (стартовой) системы координат. The method for determining the initial exhibition of the strapdown inertial block (BIB) of a controlled object relative to the base (starting) coordinate system (BSC), a materialized stabilized vertical directional platform installed on a launcher, which consists in turning around the launcher with a launcher of a controlled object at predetermined elevation angles and azimuth and measure with the sensitive elements of two vector quantities, from the obtained measurement results determine the angular position the instrument coordinate system (UCS associated with the instrument platform BIB) relative SBR
characterized in that the following sequence of actions is performed:
turn the launcher with BIB and expose it to the first given elevation and azimuth angles;
measure the BIB accelerometers in a position of the launcher in a relatively inactive position relative to the Earth on a time interval from t 0 to t n ;
determine in the computing device (WU) n increments of each of the projections of the apparent velocity vector (VKS) on the axis of the instrument coordinate system (UCS) for the known given time intervals from t 0 to t j (j = 1, ..., n) and get the projection of the VKS on the axis of the CPM;
evaluate each received projection of the VKS on the UCS axis and calculate the assessment of each projection of the apparent acceleration vector (ICU) on the UCS axis;
according to the estimates of the projections of the VKU, the value of each projection of the VKU on the UCS axis is predicted at some predetermined point in time T 1 ;
carry out measurements with angle sensors of the vertical axis over the same time interval from t 0 to t n and determine n values of each of the Euler angles;
evaluate each of the Euler angles, according to the obtained estimates of the Euler angles, the Euler angles are predicted for the same given time instant T 1, and the angular position of the associated coordinate system (SSC associated with the body of the controlled object) relative to the BSK is determined from the obtained values of the Euler angles;
according to the readings of the accelerometers, the vertical direction determines the projection of the VKU on the axis of the BSK;
according to the angular position of the SSK relative to the BSK and the projections of the VKU on the axis of the BSK determine the projection of the VKU on the axis of the SSK;
then carry out a U-turn of the launcher with BIB and set it to the second predetermined elevation and azimuth angles;
using the signals from the BIB accelerometers, as well as the signals of the accelerometers and angle sensors, repeating the same operations as at the first elevation and azimuth angles, the projection of the second VKU on the UCS and SSC axes for a given time T 2 and the angular position of SSC relative to BSK;
from the obtained values of the projections of two vector quantities - two VKUs on the axis of the UCS and the SSC, the angular position of the SSC relative to the SSC is determined in the WU, and taking into account the known angular position of the SSC with respect to the BSK, the above determination of the angular position of the SSC with respect to the BSK is performed;
according to the projections of the control unit on the UCS axis predicted for a given point in time T 2, the angular position of the UCS relative to the horizon plane of the base (starting) coordinate system is specified in the WU.
RU2007137285/28A 2007-10-08 2007-10-08 Method to define initial alignment of strapdown inertial unit of controlled object RU2348010C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007137285/28A RU2348010C1 (en) 2007-10-08 2007-10-08 Method to define initial alignment of strapdown inertial unit of controlled object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007137285/28A RU2348010C1 (en) 2007-10-08 2007-10-08 Method to define initial alignment of strapdown inertial unit of controlled object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2348010C1 true RU2348010C1 (en) 2009-02-27

Family

ID=40529934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007137285/28A RU2348010C1 (en) 2007-10-08 2007-10-08 Method to define initial alignment of strapdown inertial unit of controlled object

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2348010C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447404C2 (en) * 2010-06-16 2012-04-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское Бюро Промышленной Автоматики" Method for calibrating angular velocity sensors of gimballess inertia measurement module
CN102829781A (en) * 2012-08-29 2012-12-19 东南大学 Implementation method of rotation type strapdown optical-fiber compass
RU2553776C1 (en) * 2014-02-06 2015-06-20 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Method of determining angular position of controlled device hanged to aircraft carrier
RU2555496C1 (en) * 2014-03-13 2015-07-10 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Device to detect angles of spatial orientation of movable object
RU2572651C1 (en) * 2014-09-09 2016-01-20 Открытое акционерное общество "Пермская научно-производственная приборостроительная компания" Setting of marine strapdown inertial navigation system (sdins)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447404C2 (en) * 2010-06-16 2012-04-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское Бюро Промышленной Автоматики" Method for calibrating angular velocity sensors of gimballess inertia measurement module
CN102829781A (en) * 2012-08-29 2012-12-19 东南大学 Implementation method of rotation type strapdown optical-fiber compass
CN102829781B (en) * 2012-08-29 2014-12-10 东南大学 Implementation method of rotation type strapdown optical-fiber compass
RU2553776C1 (en) * 2014-02-06 2015-06-20 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Method of determining angular position of controlled device hanged to aircraft carrier
RU2555496C1 (en) * 2014-03-13 2015-07-10 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Device to detect angles of spatial orientation of movable object
RU2572651C1 (en) * 2014-09-09 2016-01-20 Открытое акционерное общество "Пермская научно-производственная приборостроительная компания" Setting of marine strapdown inertial navigation system (sdins)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Unsal et al. Estimation of deterministic and stochastic IMU error parameters
Li et al. An improved optimal method for initial alignment
Chang et al. Strapdown inertial navigation system initial alignment based on modified process model
CN105091907B (en) DVL orientation alignment error method of estimation in SINS/DVL combinations
RU2348010C1 (en) Method to define initial alignment of strapdown inertial unit of controlled object
CN103674064B (en) Initial calibration method of strapdown inertial navigation system
CN109507706B (en) GPS signal loss prediction positioning method
RU2611564C1 (en) Method of aircrafts navigation
KR101303417B1 (en) Information processing device, information processing method, and storage medium
Tsukerman et al. Analytic evaluation of fine alignment for velocity aided INS
Aini et al. A study of Monte Carlo localization on robot operating system
Mahmoud et al. Integrated INS/GPS navigation system
Jin et al. A novel adaptive nonlinear Kalman filter scheme for DVL-aided SINS alignment in underwater vehicles
Gu et al. A Kalman filter algorithm based on exact modeling for FOG GPS/SINS integration
Wang et al. Moving base alignment of a fiber optic gyro inertial navigation system for autonomous underwater vehicle using Doppler velocity log
RU2589495C1 (en) Method of determining spatial orientation angles of aircraft and device therefor
RU2643623C1 (en) Device for modeling combinations of different types of moving objects
RU2386107C1 (en) Independent method of determining initial orientation of instrument coordinate system of gimballess inertial unit of controlled object relative base coordinate system
RU2629539C1 (en) Method of measurement of magnetic course of mobile object
RU2553776C1 (en) Method of determining angular position of controlled device hanged to aircraft carrier
RU2594631C1 (en) Method of determining spatial orientation angles of aircraft and device therefor
Wall A study of the effects of stochastic inertial sensor errors in dead-reckoning navigation
Le Scouarnec et al. A positioning free calibration method for mobile laser scanning applications
CN110987018A (en) Method and system for calibrating DVL (dynamic Voltage laser) error by using position method of specific force differential
RU2579550C1 (en) Method of determining error of calculated air velocity and device for its implementation

Legal Events

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

Effective date: 20201009

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20211012