RU2348011C1 - Navigation system - Google Patents
Navigation system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2348011C1 RU2348011C1 RU2007124859/28A RU2007124859A RU2348011C1 RU 2348011 C1 RU2348011 C1 RU 2348011C1 RU 2007124859/28 A RU2007124859/28 A RU 2007124859/28A RU 2007124859 A RU2007124859 A RU 2007124859A RU 2348011 C1 RU2348011 C1 RU 2348011C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- accelerometers
- moving object
- speed
- meters
- sensors
- Prior art date
Links
Landscapes
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к навигации подвижных объектов, включающих летательные аппараты, суда, подводные объекты, и может быть использовано для повышения точности судовождения и навигационно-гидрографического обеспечения сил Военно-морского флота.The invention relates to the navigation of moving objects, including aircraft, ships, underwater objects, and can be used to improve the accuracy of navigation and navigational and hydrographic support of the Navy.
Известные навигационные комплексы летательных аппаратов, надводных и подводных судов [1-8] в зависимости от решаемых подвижными объектами задач состоят из измерителя курса (магнитный компас, гирокомпас и т.д.) и скорости (воздушный датчик скорости, доплеровский измеритель скорости и сноса), высоты и углов сноса и дрейфа, радиопеленгаторов, навигационных радиолокационных станций, приемоиндикаторов радионавигационных и спутниковых навигационных систем, датчиков измерения динамических параметров, включая большие инерциальные системы и системы комплексирования и совместной обработки измеренной информации на основе вычислительных средств.Known navigation systems for aircraft, surface and submarines [1-8], depending on the tasks solved by moving objects, consist of a heading meter (magnetic compass, gyrocompass, etc.) and speed (air speed sensor, Doppler speed and drift meter) , heights and angles of drift and drift, direction finders, navigation radar stations, receiver indicators of radio navigation and satellite navigation systems, sensors for measuring dynamic parameters, including large inertial systems and systems Topics aggregation and co-processing of the measured data on the basis of computational tools.
Однако для определения координат места посредством аппаратуры спутниковой навигационной системы в нее необходимо вводить значения абсолютной скорости подвижного объекта, которые определяются посредством радиодоплеровского измерителя скорости или датчика воздушной скорости (летательный аппарат), в противном случае будет иметь место систематическая погрешность определения скорости объекта, и, как следствие этого, координаты места объекта также будут определяться с систематической погрешностью, которая со временем процесса движения будет накапливаться. Использование параметрической оптимизации алгоритма комплексирования сигналов от датчиков, работающих на разных физических принципах и имеющих неадекватную реакцию на внешние воздействия, для увеличения точности навигационных измерений не всегда приводит к желаемому результату. Так, например, методика синтеза оптимальных систем, основанная на теореме разделения, работает безупречно, когда все измерения содержат помехи типа белого шума и устройство оценки является фильтром Калмана. Если же помехи в каких-либо каналах измерения коррелированны или отсутствуют, то уравнения фильтра Калмана вырождаются, и для получения оптимальных оценок необходимо использовать фильтр Брайсона-Йохансена. В этом случае применение общей методики может натолкнуться на трудности, а реализация оптимального линейного по оценкам закона управления оказывается не всегда возможной (см, например, [3]).However, to determine the coordinates of the place using the equipment of the satellite navigation system, it is necessary to enter the absolute speed of the moving object into it, which are determined by means of a radio-Doppler speed meter or airspeed sensor (aircraft), otherwise there will be a systematic error in determining the speed of the object, and, as as a result of this, the coordinates of the object’s location will also be determined with a systematic error, which over time the process of movement will accumulate. Using parametric optimization of the algorithm for integrating signals from sensors operating on different physical principles and having an inadequate response to external influences to increase the accuracy of navigation measurements does not always lead to the desired result. So, for example, the method of synthesis of optimal systems based on the separation theorem works flawlessly when all measurements contain noise such as white noise and the estimator is a Kalman filter. If the interference in any measurement channels is correlated or absent, then the Kalman filter equations degenerate, and to obtain optimal estimates, it is necessary to use the Bryson-Johansen filter. In this case, the application of the general technique may encounter difficulties, and the implementation of the optimal linear control law by estimates is not always possible (see, for example, [3]).
Известен [9] навигационный комплекс подвижного объекта, наиболее близкий по технической сущности, состоящий из приемоиндикатора спутниковой навигационной системы, измерителя скорости и курса, включая трехстепенный магнитный датчик направления, установленный в системе координат подвижного объекта, датчиков углов крена и дифферента, датчиков углов атаки и скольжения, датчиков линейных ускорений и угловых скоростей, установленных в системе координат подвижного объекта, и бортового вычислителя, выполненного с возможностью совместной обработки всех датчиков и систем, косвенной стабилизированной платформы, снабженной тремя кардановыми рамками, на которых установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, два трехкомпонентных акселерометра с механизмом их перемещения относительно друг друга, измеритель линейной скорости перемещения трехкомпонентных акселерометров, функционально связанных с бортовым вычислителем.Known [9] is the navigation system of a moving object, the closest in technical essence, consisting of a receiver-indicator of a satellite navigation system, a speed and course meter, including a three-degree magnetic direction sensor installed in the coordinate system of a moving object, roll angle and trim sensors, angle of attack sensors and sliding sensors of linear accelerations and angular velocities installed in the coordinate system of a moving object, and an on-board computer, made with the possibility of joint abotki all sensors and systems indirect stabilized platform equipped with three gimbal frames in which three torque servo motor, two ternary accelerometer mechanism moving them relative to each other are set, the meter of the linear velocity of the three-component accelerometer operatively associated with the onboard calculator.
Однако при использовании данного навигационного комплекса имеет место суммарная погрешность определения им навигационных параметров, обусловленная неточным знанием параметров гравитационного поля и фигуры Земли.However, when using this navigation complex, there is a total error in determining the navigation parameters due to inaccurate knowledge of the parameters of the gravitational field and the Earth’s figure.
Из всех параметров гравитационного поля и фигуры Земли наиболее значительную погрешность вызывает уклонение отвесной линии (УОЛ).Of all the parameters of the gravitational field and the figure of the Earth, the most significant error is caused by the deviation of the vertical line (FOL).
Сущность влияния УОЛ на выходные данные навигационного комплекса, например инерциального навигационного комплекса, каким является указанный прототип, заключается в том, что навигация осуществляется в геофизической системе координат, а навигационные параметры вырабатываются в астрономической системе координат. Геодезическая система связана с нормалью к земному эллипсоиду, а астрономическая система координат - с нормалью к геоиду. Угол между указанными нормалями соответствует углу УОЛ.The essence of the influence of OOL on the output of a navigation complex, for example, an inertial navigation complex, which is the specified prototype, is that navigation is carried out in a geophysical coordinate system, and navigation parameters are generated in an astronomical coordinate system. The geodetic system is associated with the normal to the earth's ellipsoid, and the astronomical coordinate system is associated with the normal to the geoid. The angle between the indicated normals corresponds to the angle of the VOL.
Среднее квадратическое значение УОЛ в Мировом океане составляет 5,7" [10]. Только за счет этого средняя квадратическая погрешность определения координат места и скорости составляют 0,1 миля и 0,4 уз соответственно.The mean square value of the OOL in the World Ocean is 5.7 "[10]. Only due to this, the mean square error of determining the coordinates of the place and speed is 0.1 miles and 0.4 knots, respectively.
Известно [10], что УОЛ в океане может достигать 60". В этом случае предельные значения погрешности определения координат места и скорости будут соответственно равны 1,2 мили и 4,2 уз. При движении объекта со скоростью 30 уз в тех же условиях средние квадратические погрешности определения координат места и скорости будут равны 0,1 мили и 0,2 уз, а предельные погрешности (с Р=0,95) будут составлять 1,0 милю и 2,4 уз соответственно.It is known [10] that the FRA in the ocean can reach 60 ". In this case, the limiting values of the error in determining the coordinates of the place and speed will be respectively 1.2 miles and 4.2 knots. When the object moves at a speed of 30 knots under the same conditions, the average the square errors of determining the coordinates of the place and speed will be 0.1 miles and 0.2 knots, and the marginal errors (with P = 0.95) will be 1.0 miles and 2.4 knots, respectively.
В работе [10] приводится зависимость погрешности определения курса (mk) вследствие влияния УОЛ и широты местаIn [10], the dependence of the error in determining the course (m k ) due to the influence of the OOL and latitude of the place is given
где ME - погрешность определения координат места по параллели вследствие влияния УОЛ;where M E is the error in determining the coordinates of the place in parallel due to the influence of the OOL;
φ - широта места;φ is the latitude of the place;
R - средний радиус Земли.R is the average radius of the Earth.
Из формулы (1) следует, что при среднем квадратическом значении ME=0,1 мили на широте 60° среднее квадратическое значение mk будет составлять 0,2', а на широте 80° - 0,6'.From the formula (1) it follows that with a mean square value of M E = 0.1 miles at a latitude of 60 °, the mean square value of m k will be 0.2 ', and at a latitude of 80 ° - 0.6'.
Если же предельное значение ME достигает 1,2 мили, то предельное значение mk уже на широте 60° будет равно 2,0 минуты [10].If the limiting value of M E reaches 1.2 miles, then the limiting value of m k already at a latitude of 60 ° will be equal to 2.0 minutes [10].
Задачей заявленного технического решения является повышение точности определения текущих счислимых навигационных параметров, вырабатываемых бортовым навигационным комплексом подвижного объекта.The objective of the claimed technical solution is to increase the accuracy of determining the current numerical navigational parameters produced by the on-board navigation system of a moving object.
Поставленная задача достигается за счет того, что навигационный комплекс подвижного объекта, состоящий из приемоиндикатора спутниковой навигационной системы, измерителей скорости и курса, включая трехкомпонентный магнитный датчик направления, установленный в связанной системе координат подвижного объекта, датчиков углов крена и дифферента, датчиков углов атаки и скольжения, датчиков линейных ускорений и углов скоростей, установленных в системе координат подвижного объекта, косвенной стабилизированной платформы, снабженной тремя кардановыми рамками, на которых установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, два трехкомпонентных акселерометра с механизмом их перемещения относительно друг друга, измерителем линейной скорости перемещения трехкомпонентных акселерометров относительно подвижного объекта, и бортового блока управления, выполненного с возможностью совместной обработки информации, поступающей от всех датчиков (измерителей) и систем, в него введена косвенная стабилизированная платформа, снабженная тремя кардановыми рамками, на которых установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, четырьмя акселерометрами с вертикальной осью чувствительности или трехкомпонентные акселерометры с механизмом их перемещения в горизонте первой пары данных акселерометров навстречу друг другу по заданным параллельным направлениям и второй пары данных акселерометров навстречу друг другу по параллельным направлениям, перпендикулярным заданным направлениям перемещения первой пары акселерометров, измерители линейной скорости перемещения данных четырех акселерометров относительно подвижного объекта, регистраторами моментов встречи акселерометров на траверзе первой и второй пар, данные измерители и регистратор функционально связаны с бортовым вычислителем.The task is achieved due to the fact that the navigation system of a moving object, consisting of a receiver-indicator of a satellite navigation system, speed and course meters, including a three-component magnetic direction sensor installed in a connected coordinate system of a moving object, roll and trim angle sensors, angle of attack and slip sensors , linear acceleration sensors and velocity angles installed in the coordinate system of a moving object, an indirect stabilized platform equipped with three a frame with three servo-driven torque motors mounted on it, two three-component accelerometers with a mechanism for moving them relative to each other, a linear velocity meter for three-component accelerometers relative to a moving object, and an onboard control unit that is capable of joint processing of information from all sensors ( measuring instruments) and systems, an indirect stabilized platform is introduced into it, equipped with three cardan frames on which three torque motors with a servo drive, four accelerometers with a vertical axis of sensitivity, or three-component accelerometers with a mechanism for moving them in the horizon of the first pair of these accelerometers towards each other in given parallel directions and the second pair of these accelerometers towards each other in parallel directions perpendicular to the first direction pairs of accelerometers, linear velocity meters of data of four accelerometers rel of a moving object, by the recorders of the moments when accelerometers meet on the beam of the first and second pairs, these meters and the recorder are functionally connected to the on-board computer.
Ввод в известный навигационный комплекс косвенной стабилизированной платформы, снабженной тремя кардановыми рамками, на которых установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, четырьмя акселерометрами с вертикальной осью чувствительности с механизмом их перемещения в горизонте первой пары акселерометров навстречу друг другу по заданным параллельным направлениям и второй пары акселерометров навстречу друг другу по параллельным направлениям, перпендикулярным заданному направлению перемещения первой пары данных акселерометров, измерителями линейной скорости перемещения данных четырех акселерометров относительно подвижного объекта, регистратором моментов встречи первой и второй пар акселерометров на траверзе; данные измерители и регистратор функционально связанны с вычислителем, который обеспечивает определение УОЛ, а следовательно, и навигационные параметры, практически свободные от погрешности, обусловленной УОЛ.An indirect stabilized platform equipped with three cardan frames, on which three torque motors with a servo drive, four accelerometers with a vertical sensitivity axis with a mechanism for moving them in the horizon of the first pair of accelerometers towards each other in given parallel directions and the second pair of accelerometers towards each other in parallel directions perpendicular to a given direction of movement of the first pair of axel data rometrov, calipers linear velocity of the four accelerometer data regarding the movable object, the meeting registrar moments of the first and second pairs of accelerometers on the beam; These meters and the recorder are functionally connected to a computer that provides the determination of the OOL, and therefore the navigation parameters, which are practically free of the error due to the OOL.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественными всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности «новизна».The analysis of the prior art made it possible to establish that analogues that are characterized by a set of features identical to all the features of the claimed technical solution are absent, which indicates the compliance of the claimed device with the patentability condition of "novelty".
Результатом поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.The search for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the prototype of the claimed object showed that they do not follow explicitly from the prior art.
Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».The prior art also did not reveal the popularity of the impact provided by the essential features of the claimed invention, the transformations on the achievement of the specified technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом (фиг.1), на котором изображена блок-схема устройства, которое включает бортовой вычислитель - 1, магнитный датчик направления (МДН) - 2, блок датчиков углов крена (БДУК) - 3, блок датчиков углов тангажа (БДТ) - 4, блок датчиков углов антенн (БДУА) - 5, блок датчиков углов скольжения (БДУС) - 6, приемоиндикатор спутниковой навигационной системы (ПИ СНС) - 7, блок датчиков линейных ускорений (БДЛУ) - 8, блок датчиков угловых скоростей (БДУС) - 9, пульт управления - 10, косвенную стабилизированную платформу (КСП) - 11, на которой установлены три моментных электродвигателя (МЭД) 12, 13, 14 с сервоприводом, два трехкомпонентных акселерометра (ТКА) 15, 16 с механизмом перемещения акселерометра (МПА) - 17 их перемещения в горизонтальной плоскости относительно друг друга, измеритель линейной скорости (ИЛС) - 18 перемещения трехкомпонентных акселерометров - 15, 16; измеритель скорости - 19 и гирокомпас - 20, содержащий косвенную стабилизированную платформу (КСП) - 21, на которой установлены три моментных электродвигателя (МЭД) - 22, 23, 24 с сервоприводом, четыре акселерометра с вертикальной осью чувствительности (АВОЧ) - 25, 26, 27, 28 с механизмом их перемещения (МПА) - 29 в горизонте первой пары акселерометров 25, 26 навстречу друг другу по заданному направлению и второй пары акселерометров 27, 28 навстречу друг другу по направлению, перпендикулярному заданному направлению перемещения первой пары акселерометров 25, 26, измерителями - 30 линейной скорости (ИЛС) перемещения акселерометров 25, 26, 27, 28 относительно подвижного объекта, регистратором - 31 моментов встречи (РМВ) двух акселерометров на траверзе первой и второй пары, функционально связанных с бортовым вычислителем - 1.The essence of the claimed technical solution is illustrated by the drawing (Fig. 1), which shows a block diagram of a device that includes an on-board computer - 1, a magnetic direction sensor (MDN) - 2, a block of roll angle sensors (BDUK) - 3, a pitch angle sensor block (BDT) - 4, the block of sensors for the angle of antennas (BDUA) - 5, the block of sensors for the angle of sliding (BDUS) - 6, the receiver indicator of the satellite navigation system (PI SNA) - 7, the block of sensors for linear acceleration (BDLU) - 8, the block of sensors for angular speeds (BDUS) - 9, control panel - 10, indirect stabilized platform ormu (KSP) - 11, on which are installed three torque electric motors (MED) 12, 13, 14 with a servo drive, two three-component accelerometers (TKA) 15, 16 with an accelerometer movement mechanism (MPA) - 17 of their movement in a horizontal plane relative to each other linear velocity meter (ILS) - 18 displacement of three-component accelerometers - 15, 16; a speed meter - 19 and a gyrocompass - 20, containing an indirect stabilized platform (KSP) - 21, on which three torque motors (DER) - 22, 23, 24 with a servo drive, four accelerometers with a vertical sensitivity axis (AVOCH) - 25, 26 , 27, 28 with the mechanism of their movement (MPA) - 29 in the horizon of the first pair of accelerometers 25, 26 towards each other in a given direction and the second pair of accelerometers 27, 28 towards each other in a direction perpendicular to the specified direction of movement of the first pair of accelerometers 25, 26 from eritelyami - 30 linear velocity (ILS) moving the accelerometers 25, 26, 27, 28 relative to the moving object, the registrar - 31 meeting points (VLR) of the two accelerometers abeam the first and second pairs operatively associated with airborne computers - 1.
Косвенная стабилизированная платформа - 21 выполнена с тремя кардановыми рамками, на которых установлены три моментовых электродвигателя - 22, 23, 24 с сервоприводом, выполненных в виде редуктора. Механизм - 29 перемещения в горизонте первой пары акселерометров 25, 26 по параллельным направлениям навстречу друг другу по заданному направлению и второй пары акселерометров 27, 28 по параллельным направлениям навстречу друг другу по направлению, перпендикулярному заданному направлению перемещения первой пары акселерометров 25, 26, состоит из двигателя, редуктора, червячных передач.Indirect stabilized platform - 21 is made with three cardan frames, on which are installed three torque motors - 22, 23, 24 with a servo drive, made in the form of a gearbox. The mechanism - 29 movements in the horizon of the first pair of accelerometers 25, 26 in parallel directions towards each other in a given direction and the second pair of accelerometers 27, 28 in parallel directions towards each other in a direction perpendicular to the specified direction of movement of the first pair of accelerometers 25, 26, consists of engine, gearbox, worm gears.
Механизм - 29 может быть также выполнен в виде закрепленных на стабилизированной в горизонте платформе двух маятниковых штативов, к которым подвешены по два маятника. К каждому маятнику прикреплен акселерометр с вертикальной осью чувствительности. Для обеспечения незатухающих колебаний маятники должны колебаться в вакуумном колпаке или под воздействием внешней силы, например наведенного магнитного поля, которое возможно наводить с помощью электромагнита.The mechanism - 29 can also be made in the form of two pendulum stands fixed to a platform stabilized in the horizon, to which two pendulums are suspended. An accelerometer with a vertical axis of sensitivity is attached to each pendulum. To ensure undamped oscillations, the pendulums must oscillate in a vacuum cap or under the influence of an external force, for example, an induced magnetic field, which can be induced by an electromagnet.
Механизм - 29 может быть также выполнен в виде эскалатора с бесконечной лентой, на которой закреплены акселерометры.The mechanism - 29 can also be made in the form of an escalator with an endless ribbon on which accelerometers are fixed.
Измерители - 30 линейной скорости движения акселерометров относительно подвижного объекта могут быть выполнены в виде интерферометрических датчиков, а также могут быть использованы тахометры типа АДТ-20-50, соединенные своими выходами с бортовым вычислителем - 1.Meters - 30 of the linear speed of the accelerometers relative to the moving object can be made in the form of interferometric sensors, and tachometers like ADT-20-50 can be used, connected by their outputs to the on-board computer - 1.
Регистратор моментов встречи - 31 акселерометров на траверзе может состоять из фотоприемника и направленного источника света, которые расположены соответственно на одном и втором акселерометре в первой и второй пары, выход которого соединен с входом бортового вычислителя - 1.The meeting moment recorder - 31 accelerometers on the beam can consist of a photodetector and a directional light source, which are located respectively on one and the second accelerometer in the first and second pairs, the output of which is connected to the input of the on-board computer - 1.
Определение составляющих УОЛ в меридиане (ξ) и в первом вертикале (η) заключается в измерении силы тяжести ускорений акселерометрами 25, 26, 27, 28 соответственно в момент встречи на траверзе акселерометров 25, 26 и 27, 28.The determination of the components of the OOL in the meridian (ξ) and in the first vertical (η) consists in measuring the gravity of the accelerations by accelerometers 25, 26, 27, 28 respectively, at the moment of meeting accelerometers 25, 26 and 27, 28 on the beam.
В бортовом вычислителе - 1 искомые значения ξ и η УОЛ определяются по следующим формульным зависимостям:In the on-board computer - 1, the desired values of ξ and η of the OOL are determined by the following formula dependencies:
Вывод формул (2) можно осуществить следующим образом. Известно [11], что поправка за эффект Этвеша Δgэ вычисляется по формулеThe derivation of formulas (2) can be carried out as follows. It is known [11] that the correction for the Eötvös effect Δg e is calculated by the formula
Известно [12] также, что при движении акселерометров с вертикальной осью чувствительности (гравиметрических приборов) в горизонте навстречу друг другу по параллельным галсам на движущемся объекте ускорения силы тяжести , измеренные соответственно 25, 26, 27, 28 акселерометрами в момент их встречи на траверзе, можно вычислить по формулам:It is also known [12] that when accelerometers with a vertical axis of sensitivity (gravimetric instruments) move in the horizon towards each other along parallel tacks on a moving object of acceleration of gravity measured respectively by 25, 26, 27, 28 accelerometers at the time of their meeting on the beam, can be calculated by the formulas:
где - значение ускорения силы тяжести при отсутствии скорости движения акселерометров 25, 26, 27, 28 и подвижного объекта;Where - the value of the acceleration of gravity in the absence of the speed of the accelerometers 25, 26, 27, 28 and a moving object;
Δgэ1, Δgэ2, Δgэ3 и Δgэ4 - поправки за эффект Этвеша к измеренным значениям соответственно.DG E1, Δg E2, Δg E3 and E4 dG - amendment of the Eötvös effect to the measured values respectively.
С учетом формулы (3) формулы (4) примут вид:Taking into account formula (3), formulas (4) will take the form:
где ϑп1, ϑп2, ϑп3 и ϑп4 - линейная скорость движения 25, 26 и 27, 28 акселерометров относительно подвижного объекта соответственно;where ϑ n1 , ϑ n2 , ϑ n3 and ϑ n4 are the linear speeds of 25, 26 and 27, 28 accelerometers relative to the moving object, respectively;
ϑ - абсолютная скорость подвижного объекта;ϑ is the absolute speed of the moving object;
ω - угловая скорость вращения Земли;ω is the angular velocity of the Earth;
α1 и α2 - геодезические азимуты перемещения акселерометров 25, 26 и 27, 28 соответственно;α 1 and α 2 are the geodetic azimuths of the movement of the accelerometers 25, 26 and 27, 28, respectively;
δ1 и δ2 - угол между векторами скоростей ϑ1, ϑ2 и ϑ3, ϑ4 соответственно;δ 1 and δ 2 - the angle between the velocity vectors ϑ 1 , ϑ 2 and ϑ 3 , ϑ 4, respectively;
Rг - радиус кривизны траектории движения стабилизированной платформы, который равен радиусу кривизны геоида, поскольку стабилизация платформы происходит за счет влияния ускорения силы тяжести Земли;R g - the radius of curvature of the trajectory of the stabilized platform, which is equal to the radius of curvature of the geoid, since the stabilization of the platform occurs due to the influence of the acceleration of gravity of the Earth;
h1 и h2 - расстояние по вертикали от акселерометров 25, 26 и 27, 28 до поверхности геоида соответственно или до поверхности акватории.h 1 and h 2 - the vertical distance from the accelerometers 25, 26 and 27, 28 to the surface of the geoid, respectively, or to the surface of the water area.
Известно [11], что астрономическую широту φ и азимут α можно вычислить по формуламIt is known [11] that the astronomical latitude φ and azimuth α can be calculated by the formulas
где В и А - геодезическая широта и азимут диаметральной плоскости соответственно;where B and A are the geodetic latitude and azimuth of the diametrical plane, respectively;
ИК и γ - истинный курс и угол дрейфа (сноса) подвижного объекта соответственно.IR and γ are the true course and drift angle (drift) of a moving object, respectively.
Значение Rг представляется возможным вычислить по следующим формульным зависимостям:The value of R g seems to be possible to calculate according to the following formula dependencies:
где ϑzi, ϑxi, ϑyi - вертикальная и горизонтальные составляющие вектора абсолютной скорости стабилизированной платформы в моменты времени ti и ti+1 в точках траектории движения стабилизированной платформы;where ϑ zi , ϑ xi , ϑ yi are the vertical and horizontal components of the absolute velocity vector of the stabilized platform at time t i and t i + 1 at the points of the trajectory of the stabilized platform;
Вi - угол между вектором абсолютной скорости стабилизированной платформы и плоскостью горизонта.In i is the angle between the absolute velocity vector of the stabilized platform and the horizon plane.
Подставляя (6) в (5) и производя вычитание и получим следующие два уравнения:Substituting (6) into (5) and subtracting and we get the following two equations:
Обозначим: Denote:
Учитывая, что значения ξ и η не превышают 60 угл. с, можно использовать следующие приближенные равенства:Given that the values of ξ and η do not exceed 60 angles. c, the following approximate equalities can be used:
С учетом формул (9) и (10) система уравнений (8) будет иметь следующий вид:Taking into account formulas (9) and (10), the system of equations (8) will have the following form:
Решая систему уравнений (11) относительно ξ и η, получим формулы (2) для определения составляющих УОЛ в меридиане ξ и в первом вертикале η.Solving the system of equations (11) with respect to ξ and η, we obtain formulas (2) for determining the components of the OOL in the meridian ξ and in the first vertical η.
В соответствии с теорией вероятностей среднюю квадратическую погрешность определения mξ,η составляющих ξ и η УОЛ заявленным навигационным комплексом можно вычислить по следующим формулам:In accordance with the probability theory, the mean square error of determining m ξ, η of the components ξ and η of the OOL by the declared navigation system can be calculated using the following formulas:
где mϑ, mΣ, mRг и mh - погрешности определения значений ϑ, Σ, Rг и h соответственно.Where m ϑ , m Σ , m Rг and m h are the errors in determining the values ϑ, Σ, R g and h, respectively.
Например, когда Σ1=Σ2=Σ=500 км/ч; δ1=0°, δ2=90°, ИК+γ=90°; В=45°; (погрешность измерения ускорения современными акселерометрами); ϑ=20 уз; mϑ≤0,1 уз; mΣ=0,01 уз; mRг=3 м; mh=1% от h (современный инерциальный навигационный комплекс обеспечивает определение ϑ, Rг, Σ, h с указанными погрешностями), то погрешность определения составляющих ξ и η УОЛ при осреднении их значений не превысит 1 угл. с.For example, when Σ 1 = Σ 2 = Σ = 500 km / h; δ 1 = 0 °, δ 2 = 90 °, IR + γ = 90 °; B = 45 °; (measurement error of acceleration by modern accelerometers); ϑ = 20 knots; m ϑ ≤0.1 knots; m Σ = 0.01 knots; m Rg = 3 m; m h = 1% of h (a modern inertial navigation complex provides the determination of ϑ, R g , Σ, h with the indicated errors), then the error in determining the components ξ and η of the OOL when averaging their values will not exceed 1 angle. from.
Таким образом, заявленный навигационный комплекс позволит впервые в мировой практике определять составляющие ξ и η УОЛ на подвижном объекте с требуемой точностью за счет использования в формулах (2) разностей , , что обеспечивает при идентичности параметров акселерометров 25, 26 и 27, 28 исключение ускорений, вызываемых одинаковыми силами, и вследствие синхронности независимых измерений позволяет исключить и другие одинаковые систематические погрешности.Thus, the claimed navigation system will allow for the first time in world practice to determine the components ξ and η of the OOL on a moving object with the required accuracy due to the use of differences in formulas (2) , , which ensures that the accelerometers 25, 26 and 27, 28 have identical parameters, eliminating accelerations caused by the same forces, and due to the synchronism of independent measurements, it allows eliminating other identical systematic errors.
Данное обстоятельство обеспечивает выработку заявленным навигационным комплексом вычисляемых навигационных параметров значительно точнее по сравнению с прототипом за счет определения и учета поправок на влияние УОЛ к вычисляемым навигационным параметрам, вырабатываемым бортовым навигационным комплексом подвижного объекта.This circumstance ensures the development of the calculated navigation parameters by the claimed navigation complex much more accurately compared to the prototype due to the determination and accounting of corrections for the influence of the OOL to the calculated navigation parameters generated by the on-board navigation system of the moving object.
ЛитератураLiterature
1. Современное состояние и тенденции развития зарубежных средств и систем навигации подвижных объектов военного и гражданского назначения. / Александров А.С., Арно Г.Р., Васильева Т.Е. и др. - СПб.: ГУНиО МО РФ, 1994. - С.62-108.1. The current state and development trends of foreign means and navigation systems of moving objects of military and civil purposes. / Alexandrov A.S., Arno G.R., Vasilyeva T.E. et al. - St. Petersburg: GUNiO of the Ministry of Defense of the Russian Federation, 1994. - S.62-108.
2. Козарчук В.В., Ребо Я.Ю. Навигационные эргономические комплексы самолетов. - М.: Машиностроение, 1986. - С.34-38.2. Kozarchuk VV, Rebo Y. Yu. Ergonomic navigation systems of aircraft. - M.: Mechanical Engineering, 1986. - S.34-38.
3. Управление морскими подвижными объектами. / Лернер Д.М., Лукомский Ю.А., Михайлов В.А. и др. - Л.: Судостроение, 1979. - 258 с.3. Management of marine moving objects. / Lerner D.M., Lukomsky Yu.A., Mikhailov V.A. et al. - L.: Shipbuilding, 1979. - 258 p.
4. Гузеев А.Г., Чернявец В.В. Исследования и проработки США по перспективам развития кораблей на подводных крыльях типа РНМ. - Л.: ЦНИИ «Румб», ЭИ «Зарубежное судостроение», 1978, №7.4. Guzeev A.G., Chernyavets V.V. Research and development of the United States on the prospects for the development of hydrofoil ships of the RNM type. - L .: Central Research Institute “Rumb”, EI “Foreign Shipbuilding”, 1978, No. 7.
5. Некоторые аспекты навигационной безопасности экранопланов. / Чернявец В.В., Леденев Н.И., Пирогов Н.Н. и др. // Судостроение, 1999, №3.5. Some aspects of navigational safety of ekranoplans. / Chernyavets V.V., Ledenev N.I., Pirogov N.N. and others // Shipbuilding, 1999, No. 3.
6. Статистическая оптимизация навигационных систем. / Ривкин С.С. и др. - Л.: Судостроение, 1976. - 256 с.6. Statistical optimization of navigation systems. / Rivkin S.S. et al. - L.: Shipbuilding, 1976. - 256 p.
7. Авиационная радионавигация: Справочник под ред. Сосновского А.А. - М.: Транспорт, 1990. - 286 с.7. Aeronautical radio navigation: Handbook, ed. Sosnovsky A.A. - M.: Transport, 1990 .-- 286 p.
8. Бабич О.А. Обработка информации в навигационных комплексах. - М.: Машиностроение, 1991. - С.6-8.8. Babich O.A. Information processing in navigation systems. - M .: Engineering, 1991. - S.6-8.
9. Патент РФ RU(11) 2279039(13) C1 от 25.01.2005.9. RF patent RU (11) 2279039 (13) C1 dated January 25, 2005.
10. Материалы по морской навигации, гидрологии и океанографии // Записки по гидрографии. ГУНО МО РФ, 1976, №196. - С.78-83.10. Materials on marine navigation, hydrology and oceanography // Notes on hydrography. GUNO MO RF, 1976, No. 196. - S. 78-83.
11. Иванов Б.Е. Эффект Этвеша при движении по поверхности геоида. - В сб.: Вопросы теории и методики гравитационных измерений на движущемся основании. - М.: Ин-т физики Земли, Пензенский политехнический ин-т, 1976. - С.60-63.11. Ivanov B.E. Eötvös effect when moving along the surface of a geoid. - In: Issues of the theory and methodology of gravitational measurements on a moving base. - M.: Institute of Earth Physics, Penza Polytechnic Institute, 1976. - P.60-63.
12. Сажина Н.Б. Грушинская Н.П. Гравитационная разведка. - М.: Недра, 1966. - 263 с.12. Sazhina N.B. Grushinskaya N.P. Gravity intelligence. - M .: Nedra, 1966 .-- 263 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007124859/28A RU2348011C1 (en) | 2007-07-02 | 2007-07-02 | Navigation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007124859/28A RU2348011C1 (en) | 2007-07-02 | 2007-07-02 | Navigation system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2348011C1 true RU2348011C1 (en) | 2009-02-27 |
Family
ID=40529935
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007124859/28A RU2348011C1 (en) | 2007-07-02 | 2007-07-02 | Navigation system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2348011C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2563326C1 (en) * | 2014-04-30 | 2015-09-20 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") | Navigation complex of mobile object |
RU2572046C1 (en) * | 2014-07-04 | 2015-12-27 | Дмитрий Герасимович Левченко | Marine self-contained bottom station for seismic survey and seismological monitoring |
RU2574309C2 (en) * | 2014-04-11 | 2016-02-10 | Закрытое акционерное общество "Алгонт" | Personal navigation system |
RU2745083C1 (en) * | 2020-04-28 | 2021-03-19 | Акционерное общество "Аэроприбор-Восход" | Methods of generating data on the orientation of the object and the navigation system of the aircraft for their implementation |
-
2007
- 2007-07-02 RU RU2007124859/28A patent/RU2348011C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Авиационная радионавигация. Справочник под ред. А.А. Сосновского. - М.: Транспорт, 1990. - 286 с. * |
Бабич О.А. Обработка информации в навигационных комплексах. - М.: Машиностроение, 1991, с.6-8. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2574309C2 (en) * | 2014-04-11 | 2016-02-10 | Закрытое акционерное общество "Алгонт" | Personal navigation system |
RU2563326C1 (en) * | 2014-04-30 | 2015-09-20 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") | Navigation complex of mobile object |
RU2572046C1 (en) * | 2014-07-04 | 2015-12-27 | Дмитрий Герасимович Левченко | Marine self-contained bottom station for seismic survey and seismological monitoring |
RU2745083C1 (en) * | 2020-04-28 | 2021-03-19 | Акционерное общество "Аэроприбор-Восход" | Methods of generating data on the orientation of the object and the navigation system of the aircraft for their implementation |
RU2820600C1 (en) * | 2023-10-13 | 2024-06-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Astro-inertial navigation system with correction for the earth's gravitational field |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101168100B1 (en) | Systems and methods for estimating position, attitude and/or heading of a vehicle | |
CN113311436B (en) | Method for correcting wind measurement of motion attitude of laser wind measuring radar on mobile platform | |
US20130138264A1 (en) | Automotive navigation system and method to utilize internal geometry of sensor position with respect to rear wheel axis | |
CN106842271B (en) | Navigation positioning method and device | |
CN111829512B (en) | AUV navigation positioning method and system based on multi-sensor data fusion | |
EP3040680B1 (en) | Magnetic anomaly tracking for an inertial navigation system | |
CN105242682B (en) | Target drone target signature measurement system | |
Korkishko et al. | Strapdown inertial navigation systems based on fiber-optic gyroscopes | |
RU2539140C1 (en) | Integrated strapdown system of navigation of average accuracy for unmanned aerial vehicle | |
RU2348011C1 (en) | Navigation system | |
CN102607563B (en) | System for performing relative navigation on spacecraft based on background astronomical information | |
CN104567888A (en) | Inertial navigation vehicle attitude measurement method based on online velocity correction | |
CN111141285B (en) | Aviation gravity measuring device | |
RU2373562C2 (en) | Method and device for controlling horizontal orientation of aircraft | |
RU2487318C1 (en) | Platform-free inertial attitude and heading reference system based on sensitive elements of medium accuracy | |
RU2348009C1 (en) | Gravimetric method to define deviation of plumb-line in ocean on mobile object | |
CN116559966A (en) | Gravity measurement method and system based on SINS/LDV combination | |
RU2313067C2 (en) | Method of determination of flying vehicle navigational parameters and device for realization of this method | |
RU2594631C1 (en) | Method of determining spatial orientation angles of aircraft and device therefor | |
CN114137592A (en) | Switching method and system for fusion positioning of multi-source sensor | |
RU2232377C1 (en) | Distributed information control complex for mobile objects | |
RU2279039C1 (en) | Navigational complex | |
Krasnov et al. | Gyro stabilization system of a gravimeter | |
RU2479859C2 (en) | Method for determining acceleration of gravity force on moving object, and device for determining acceleration of gravity force on moving object | |
El Fatimi et al. | A low-cost IMU/GPS position accuracy experimental study using extended kalman filter data fusion in real environments |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090703 |