RU2386107C1 - Independent method of determining initial orientation of instrument coordinate system of gimballess inertial unit of controlled object relative base coordinate system - Google Patents

Independent method of determining initial orientation of instrument coordinate system of gimballess inertial unit of controlled object relative base coordinate system Download PDF

Info

Publication number
RU2386107C1
RU2386107C1 RU2008150507/28A RU2008150507A RU2386107C1 RU 2386107 C1 RU2386107 C1 RU 2386107C1 RU 2008150507/28 A RU2008150507/28 A RU 2008150507/28A RU 2008150507 A RU2008150507 A RU 2008150507A RU 2386107 C1 RU2386107 C1 RU 2386107C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coordinate system
projections
earth
angular velocity
bib
Prior art date
Application number
RU2008150507/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Федор Иванович Макарченко (RU)
Федор Иванович Макарченко
Андрей Александрович Гусев (RU)
Андрей Александрович Гусев
Олег Федорович Макарченко (RU)
Олег Федорович Макарченко
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУ "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" (ФГУ "НПЦ АП") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУ "НПЦ АП")
Priority to RU2008150507/28A priority Critical patent/RU2386107C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2386107C1 publication Critical patent/RU2386107C1/en

Links

Landscapes

  • Navigation (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: signals from accelerometers are used to determine the increment of the projection of the apparent velocity vector on the axis of the instrument coordinate system (ICS). The velocity and acceleration vector is then determined. Angular velocity of the gimballess inertial unit (GIU) is measured using sensors. Angular position of the instrument coordinate system relative the base (start) coordinate system (BCS), latitude of the test site, position of the axes of the gimbals relative the base coordinate system and projection of Earth's angular velocity on the axis of the gimbals are determined from measurement results of acceleration and the Earth's angular velocity. Detecting elements of the gimballess inertial unit are then calibrated and initial orientation of the instrument coordinate system relative the base coordinate system is repeatedly determined.
EFFECT: increased accuracy.

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 определения начальной выставки приборной системы координат бесплатформенного инерциального блока (БИБ) управляемого объекта (УО), 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 (прототип: патент №2279635, приоритет от 02.11.2004 г.).There is a method of determining the initial exhibition of the instrument coordinate system of a strapdown inertial block (BIB) of a managed object (UO) installed on a launcher (PU), relative to the base (starting) coordinate system, materialized by a stabilized vertical directional platform (KB), 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 sensitive elements of the BIB and the information of the device are used as a course vertical (prototype: patent No. 2279635, priority dated November 2, 2004).

Недостатком этого способа является необходимость использования для определения начальной выставки сложной наземной аппаратуры, в том числе прибора типа курсовертикаль, наземного вычислительного устройства и других наземных средств.The disadvantage of this method is the need to use to determine the initial exhibition of complex ground-based equipment, including a vertical-type instrument, ground computing device, and other ground-based equipment.

Задачей предлагаемого изобретения является определение начальной выставки приборной системы координат БИБ автономными средствами.The task of the invention is to determine the initial exhibition of the instrument coordinate system BIB autonomous means.

Сущность заявленного изобретения заключается в том, что в автономном способе определения начальной ориентации приборной системы координат (ПСК) бесплатформенного инерциального блока управляемого объекта относительно базовой (стартовой) системы координат (БСК), согласно изобретению, по сигналам акселерометров на интервале времени от t0 до tn определяют n приращений каждой из проекций вектора кажущейся скорости

Figure 00000001
на оси ПСК за выбранные заранее интервалы времени от t0 до tj (j=1, …, n), методом анализа регрессии определяют оценки каждой проекции вектора кажущейся скорости и оценки проекций кажущегося ускорения, по оценкам проекций кажущегося ускорения прогнозируют на некоторый заранее выбранный момент времени в конце выбранного интервала значение каждой проекции кажущегося ускорения, производят измерения датчиками угловой скорости БИБ одновременно с измерениями акселерометрами, аналогично определению проекций кажущегося ускорения определяют проекции угловой скорости вращения Земли на оси ПСК. По определенным проекциям кажущегося ускорения и проекциям угловой скорости вращения Земли определяют угловое положение ПСК относительно БСК, широту места испытаний, положение осей карданова подвеса (КП) относительно БСК и проекции угловой скорости вращения Земли на оси КП, проводят калибровку чувствительных элементов БИБ, используя КП, в результате которой определяют значения калибруемых параметров, используя метод итерации, повторно определяют начальную ориентацию ПСК относительно БСК, выполняя вышеуказанные действия с учетом новых значений калибруемых параметров.The essence of the claimed invention lies in the fact that in an autonomous method for determining the initial orientation of the instrumental coordinate system (UCS) of the strapdown inertial block of a controlled object relative to the base (start) coordinate system (BSC), according to the invention, according to the signals of accelerometers in the time interval from t 0 to t n determine n increments of each projection of the apparent velocity vector
Figure 00000001
on the UCS axis for pre-selected time intervals from t 0 to t j (j = 1, ..., n), the regression analysis method determines the estimates of each projection of the apparent velocity vector and the estimates of the projections of the apparent acceleration; according to the estimates of the projections of the apparent acceleration, they predict a certain pre-selected the moment of time at the end of the selected interval, the value of each projection of the apparent acceleration, measurements are made by the angular velocity sensors BIB simultaneously with the measurements by accelerometers, similar to the determination of the projections of the apparent acceleration, determine projection of the angular velocity of the Earth's rotation on the axis of the UCS. From certain projections of the apparent acceleration and projections of the angular velocity of the Earth’s rotation, the angular position of the UCS relative to the BSK, the breadth of the test site, the position of the axes of the cardan suspension (KP) relative to the BSK and the projection of the angular velocity of the Earth on the KP axis are determined, calibration of the BIB sensitive elements is carried out using the KP, as a result of which the values of the calibrated parameters are determined using the iteration method, the initial orientation of the UCS relative to the BSK is re-determined, performing the above actions taking into account the new x calibratable parameter values.

Предлагаемый способ автономного определения основан на автономном определении положения ПСК относительно БСК по сигналам измерений проекций вектора ускорения силы тяжести

Figure 00000002
акселерометрами БИБ и измерений проекций вектора угловой скорости вращения Земли
Figure 00000003
датчиками угловой скорости (ДУС) БИБ на оси ПСК OXnYnZn.The proposed method for autonomous determination is based on the autonomous determination of the position of the UCS relative to the BSK from the measurement signals of the projections of the gravity acceleration vector
Figure 00000002
BIB accelerometers and measurements of projections of the angular velocity vector of the Earth
Figure 00000003
sensors of angular velocity (TLS) BIB on the axis of the UCS OX n Y n Z n .

В предлагаемом способе используется метод векторного согласования систем координат (см., например, А.Липтон. Выставка инерциальных систем на подвижном основании. М.: Наука, 1971 г., стр.114-122). При этом учитывается, что проекции векторов

Figure 00000004
и
Figure 00000003
в БСК известны по построению этой системы координат, а проекции этих же векторов в ПСК определяются по сигналам акселерометров и ДУСов БИБ.The proposed method uses the vector coordination of coordinate systems (see, for example, A. Lipton. Exhibition of inertial systems on a moving base. M: Nauka, 1971, pp. 114-122). In this case, it is taken into account that projections of vectors
Figure 00000004
and
Figure 00000003
in BSK are known for constructing this coordinate system, and the projections of the same vectors in PSK are determined by the signals of accelerometers and DUSs of the BIB.

Для повышения точности предлагается перед началом измерений производить калибровку чувствительных элементов (ЧЭ) (акселерометров и ДУСов) БИБ. Для калибровки ЧЭ БИБ предлагается применить способ калибровки ЧЭ БИНС и устройство для его осуществления, изложенные в заявке на изобретение №2007111096 приоритет от 26.03.2007 г. с расположением ЧЭ БИБ в двухосном КП. Для повышения точности съема информации с ДУСов можно использовать известный способ переключения масштаба с диапазона измерения больших угловых скоростей, составляющих десятки градусов в секунду, на масштаб измерения малых угловых скоростей, не превышающих долей градуса в секунду.To improve accuracy, it is proposed to calibrate sensitive sensors (accelerometers and DOSs) of the BIB before starting measurements. To calibrate the SE BIB, it is proposed to apply the method for calibrating the SE BINS and a device for its implementation, as set forth in the application for invention No. 2007111096 priority of March 26, 2007 with the location of the SE BIB in a biaxial gearbox. To increase the accuracy of information retrieval from DOSs, you can use the known method of switching the scale from the measurement range of large angular velocities of tens of degrees per second to the measurement scale of small angular velocities not exceeding fractions of a degree per second.

При расположении ЧЭ в двухосном КП, кроме возможности калибровки ЧЭ перед началом работы, можно уменьшить диапазон измерения рабочих угловых скоростей путем разворота приборной площадки (ПП) вокруг осей двухосного КП относительно УО с относительной угловой скоростью вращения ПП вокруг этих осей, которая приблизительно равна по величине и обратна по направлению угловой скорости вращения УО. Для повышения точности автономного определения начальной выставки при обработке информации ЧЭ БИБ можно использовать метод анализа регрессий.When the SE is located in a biaxial gearbox, in addition to the possibility of calibrating the CE before starting work, it is possible to reduce the measuring range of working angular velocities by turning the instrument panel (PP) around the axes of the biaxial gearbox relative to the UO with a relative angular velocity of rotation of the PP around these axes, which is approximately equal in magnitude and inverse in the direction of the angular velocity of rotation of the UO. To improve the accuracy of the autonomous determination of the initial exhibition when processing information of the CE BIB, you can use the regression analysis method.

Исследования показывают, что при жестком креплении БИБ на изделии, при наличии акселерометров БИБ с погрешностями масштабного коэффициента 0,03% и смещением нуля акселерометра 0,0003 g, а также ДУСов с погрешностями масштабного коэффициента 0,05% и случайным уходом 0,01 угл. мин/мин можно автономно определять предлагаемым способом угловую ориентацию ПСК в азимуте с погрешностями 3-5 угл. мин и ориентацию относительно плоскости горизонта с погрешностью не более 1,5 угл. мин. Элементная база, т.е. акселерометры и ДУСы, не обладают требуемыми точностными характеристиками в заданных диапазонах изменения измеряемых величин. Одним из способов повышения точности является создание более комфортных условий для работы ЧЭ и возможность их калибровки непосредственно во время предстартовой подготовки. Для этого предлагается размещать БИБ в двухосном КП, который обеспечивает возможность калибровки перед пуском и позволяет уменьшать диапазон рабочих угловых скоростей.Studies show that when the BIB is rigidly mounted on the product, in the presence of BIB accelerometers with 0.03% scale factor errors and 0.0003 g accelerometer zero, as well as DUSs with 0.05% scale factor errors and 0.01 angle random care . min / min can be independently determined by the proposed method, the angular orientation of the UCS in azimuth with errors of 3-5 angles. min and orientation relative to the horizon plane with an error of no more than 1.5 ang. min Elemental base, i.e. accelerometers and TLSs do not have the required accuracy characteristics in the specified ranges of measured values. One of the ways to increase accuracy is to create more comfortable conditions for the operation of the CE and the possibility of calibrating them directly during the prelaunch. To do this, it is proposed to place the BIB in a biaxial gearbox, which provides the possibility of calibration before starting and allows to reduce the range of working angular velocities.

Калибровка акселерометров и датчиков угловой скорости заключается в том, что по сигналам акселерометра, измерительная ось которого ортогональна внутренней оси КП, и сигналам с датчика угла, установленного на внутренней оси КП, в вычислительном устройстве (ВУ) определяют угол отклонения наружной оси КП от плоскости горизонта, для каждого акселерометра в ВУ по конечным формулам рассчитывают углы Ф1 и Ф2 поворотов ПП вокруг наружной и внутренней осей из исходного положения в положения калибровки, в которых измерительные оси калибруемого акселерометра располагаются вдоль положительного, затем вдоль отрицательного направления ускорения силы тяжести, ПП по сигналам, формируемым в ВУ, с помощью двигателей вращения разворачивают относительно исходного положения на углы Ф1 и Ф2 в положения калибровки акселерометров, удерживают калибруемые акселерометры в положениях калибровки в течение заданных в ВУ интервалов времени, в течение которых выполняют измерения калибруемым акселерометром, в ВУ рассчитывают значение масштабного коэффициента и смещение нуля каждого калибруемого акселерометра, для калибровки ДУСов ПП выставляют в исходное положение, выполняют измерения углового положения осей КП относительно плоскости горизонта и их азимут, на основе которых рассчитывают в ВУ проекции угловой скорости вращения Земли на оси КП, двигателем вращения, установленным на внутренней оси КП, по сигналам с ВУ совмещают измерительные оси Хд и Yд соответствующих ДУСов с направлением наружной оси КП, при указанных совмещениях с помощью двигателя вращения, установленного на наружной оси КП, поворачивают ПП с заданными угловыми скоростями вокруг наружной оси подвеса на заданные положительный, а затем отрицательный угол, при этом за время поворотов ПП выполняют измерения датчиком угла, установленным на наружной оси КП, и калибруемым ДУСом, определяют проекции вектора поворота в результате вращения Земли на измерительную ось калибруемого ДУСа, в ВУ, с учетом вращения Земли, рассчитывают значения масштабных коэффициентов и смещение нуля для первого и второго ДУСов, аналогичным способом осуществляют калибровку третьего ДУСа, при этом с помощью двигателя вращения, установленного на внутренней оси КП, ПП поворачивают вокруг внутренней оси КП, за время поворотов ПП выполняют измерения третьим ДУСом и датчиком угла, установленным на внутренней оси КП, в ВУ, с учетом вращения Земли, рассчитывают значение масштабного коэффициента и смещение нуля третьего ДУСа, используя метод итерации, повторно определяют начальную ориентацию ПСК относительно БСК.Calibration of accelerometers and angular velocity sensors consists in the fact that the angle of deviation of the outer axis of the gearbox from the horizon plane is determined in the computing device (WU) from the signals of the accelerometer, the measuring axis of which is orthogonal to the internal axis of the gearbox, and the signals from the angle sensor mounted on the internal axis of the gearbox for each accelerometer in the slave end by formulas calculated angles F 1 and F 2 PP turns around the outer and inner axes from a starting position into a calibration position in which the measuring axis and calibrated selerometra arranged along the positive, then along the negative direction of acceleration of gravity GD of signals generated in the slave, via rotation motor unfolded relative to the starting position on the angles F 1 and F 2 in position accelerometers calibration hold calibrateable accelerometers calibration positions for predetermined in the WU of the time intervals during which the calibrated accelerometer is measured, in the WU the value of the scale factor and the zero offset of each calibrated about the accelerometer, to calibrate the DOSs, the PPs are set to their initial position, the angular position of the KP axes relative to the horizon plane and their azimuth are measured, based on which the projection of the angular velocity of the Earth's rotation on the KP axis is calculated in the VU, the rotation motor installed on the KP internal axis the signals from the WU combine the measuring axes X d and Y d of the corresponding DLS with the direction of the outer axis of the gearbox, with these combinations using a rotation motor mounted on the outer axis of the gearbox, turn the PP with the given angle at high speeds around the outer axis of the suspension by a predetermined positive and then negative angle, while during the turns of the PP, the angle sensor installed on the outer axis of the gearbox and calibrated by the TLS are measured, the projections of the rotation vector as a result of the Earth's rotation on the measuring axis of the calibrated TLS are determined, in the WU, taking into account the rotation of the Earth, the values of scale factors and the zero offset for the first and second DOSs are calculated, in a similar way, the third DUS is calibrated, while using the engine, the rotation of the sensor installed on the internal axis of the gearbox, the rotational gear is rotated around the internal axis of the gearbox, during the turns of the control gear, measurements are made by the third TLS and the angle sensor installed on the internal axis of the gearbox in the HV, taking into account the Earth's rotation, the value of the scale factor and the zero offset of the third TLS are calculated Using the iteration method, the initial orientation of the UCS relative to the BSK is re-determined.

Устройство для автономного определения начальной выставки БИБ установленного в корпусе управляемого объекта содержит ПП с тремя акселерометрами и тремя ДУСами, вычислительное устройство, входами связанное с соответствующими выходами акселерометров и ДУСов, а выходами связанное с соответствующими входами потребителей навигационных параметров, двухосный КП, на каждой оси которого установлены соответствующие датчик угла и двигатель вращения, при этом ПП установлена в КП, ДУСы и акселерометры установлены на ПП таким образом, что их измерительные оси (ИО) образуют соответствующие правые прямоугольные системы координат XдYдZд и XaYaZa, ИО Ya и Yд ортогональны внутренней оси КП, ИО Za образует угол 45° с внутренней осью КП и лежит с ней в плоскости ПП, а ИО Zд параллельна внутренней оси КП, ВУ выполнено с возможностью управления двигателями вращения и контроля углового положения ПП посредством датчиков угла, расчета масштабного коэффициента и смещения нуля калибруемого чувствительного элемента и учета величин калибруемых параметров в алгоритмах для определения начальной ориентации ПСК, выходы датчиков угла соединены с соответствующими дополнительными входами ВУ, два дополнительных выхода которого через усилители соединены с соответствующими входами двигателей вращения, а третий дополнительный выход соединен с входом потребителя параметров калибровки и автономного определения начальной выставки и определения навигационных параметров.The device for the autonomous determination of the initial exhibition of BIB installed in the body of the managed object contains software with three accelerometers and three DOSs, a computing device, inputs connected to the corresponding outputs of the accelerometers and DOSs, and outputs connected to the corresponding inputs of the consumers of navigation parameters, a biaxial gearbox, on each axis of which the corresponding angle sensor and the rotation motor are installed, while the software is installed in the gearbox, the TLSs and accelerometers are installed on the software in such a way that their The axis of the axis (IO) form the corresponding right-angled coordinate systems XdYdZd and X a Y a Z a , IO Y a and Yd are orthogonal to the internal axis of the CP, IO Z a forms an angle of 45 ° with the internal axis of the CP and lies with it in the PP plane, and IO Zd parallel to the internal axis of the gearbox, the control unit is configured to control the rotation motors and control the angular position of the PP using angle sensors, calculate the scale factor and zero offset of the calibrated sensitive element and take into account the values of the calibrated parameters in the algorithms to determine the initial orientation CPM tation, angle sensors outputs are connected to respective inputs of slave additional two additional amplifiers through which the outputs are connected to corresponding inputs of the rotation motor, and the third additional output connected to the input user calibration parameters and autonomous determination initial alignment and determining navigational parameters.

Таким образом, предлагается автономный способ определения начальной ориентации приборной системы координат БИБ управляемого объекта относительно БСК, использующий метод векторного согласования систем координат. Отличительная особенность способа состоит в том, что в неподвижном относительно Земли положении БИБ по сигналам акселерометров (от действия ускорения силы тяжести) на интервале времени от t0 до tn определяют n приращений каждой из проекций вектора кажущейся скорости на оси ПСК за выбранные заранее интервалы времени от t0 до tj (j=1, …, n), методом анализа регрессии определяют оценки каждой проекции вектора кажущейся скорости и оценки проекций кажущегося ускорения, по оценкам проекций кажущегося ускорения прогнозируют на некоторый заранее выбранный момент времени в конце выбранного интервала значение каждой проекции кажущегося ускорения. По сигналам датчиков угловой скорости БИБ на том же интервале времени от t0 до tn определяют n приращений каждой из проекций вектора поворота Земли на оси ПСК за выбранные заранее интервалы времени от t0 до tj (j=1, …, n), методом анализа регрессии определяют оценки каждой проекции вектора поворота Земли и оценки каждой проекции угловой скорости вращения Земли на оси ПСК и прогнозируют значения проекций угловой скорости Земли на заданный момент времени, по спрогнозированным проекциям кажущегося ускорения и проекциям угловой скорости вращения Земли определяют угловое положение ПСК относительно БСК и широту места испытаний, положение осей КП, в котором установлен БИБ, относительно БСК и проекции угловой скорости вращения Земли на оси КП, проводят калибровку акселерометров и датчиков угловой скорости БИБ, используя КП, в результате которой определяют значения калибруемых параметров, используя метод итерации, повторно определяют начальную ориентацию ПСК относительно БСК, выполняя вышеуказанные измерения и определения проекций кажущегося ускорения и проекций угловой скорости вращения Земли с учетом новых значений калибруемых параметров.Thus, an autonomous method is proposed for determining the initial orientation of the instrument coordinate system of the BIB of the controlled object relative to the BSK, using the method of vector coordination of coordinate systems. A distinctive feature of the method is that in the position of the BIB that is stationary relative to the Earth, n increments of each projection of the apparent velocity vector on the UCS axis for preselected time intervals are determined by the signals of accelerometers (from the action of acceleration of gravity) over a time interval from t 0 to t n from t 0 to t j (j = 1, ..., n), determined by regression analysis of the evaluation of each projection vector apparent velocity estimates and projections apparent acceleration estimated apparent acceleration projections predict a certain advance you ranny time interval selected at the end of each projection value of the apparent acceleration. According to the signals of the BIB angular velocity sensors, over the same time interval from t 0 to t n , n increments of each of the projections of the Earth's rotation vector on the UCS axis are determined for pre-selected time intervals from t 0 to t j (j = 1, ..., n), the method of regression analysis determines the estimates of each projection of the Earth's rotation vector and the estimates of each projection of the angular velocity of the Earth’s rotation on the UCS axis and predict the values of the projections of the Earth’s angular velocity at a given point in time, based on the predicted projections of apparent acceleration and the projections of the angular velocity of rotation The Earth determines the angular position of the UCS relative to the BSK and the breadth of the test site, the position of the axes of the control gear in which the BIB is installed, relative to the BSC and the projection of the angular velocity of rotation of the Earth on the axis of the KP, calibrate the accelerometers and sensors of the angular velocity of the BIB using the KP, as a result of which the values are determined calibrated parameters using the iteration method, re-determine the initial orientation of the UCS relative to the BSK, performing the above measurements and determining the projections of the apparent acceleration and the projections of the angular velocity Earth's rotation with the new values of calibratable parameters.

Следует отметить, что перед началом измерений выставляют БИБ в оптимальное положение, при котором достигается наиболее высокая точность измерений.It should be noted that before starting the measurements, set the BIB to the optimal position at which the highest measurement accuracy is achieved.

Техническим результатом предлагаемого автономного способа определения начальной выставки приборной системы координат БИБ относительно БСК и устройства для его осуществления является возможность автономного определения начальной выставки БИБ без использования сложной наземной аппаратуры, в том числе прибора типа курсовертикаль, наземного ВУ и других наземных средств.The technical result of the proposed autonomous method for determining the initial exhibition of the BIB instrument coordinate system relative to the BSK and the device for its implementation is the possibility of the autonomous determination of the BIB initial exhibition without the use of sophisticated ground equipment, including a course-type instrument, ground control unit, and other ground-based equipment.

Claims (1)

Автономный способ определения начальной ориентации приборной системы координат (ПСК) бесплатформенного инерциального блока (БИБ) управляемого объекта относительно базовой системы координат (БСК), использующий метод векторного согласования систем координат, отличающийся тем, что в неподвижном относительно Земли положении БИБ по сигналам акселерометров на интервале времени от t0 до tn определяют n приращений каждой из проекций вектора кажущейся скорости от действия ускорения силы тяжести на оси ПСК за выбранные заранее интервалы времени от t0 до tj (j=1, …, n), определяют оценки каждой проекции вектора кажущейся скорости и оценки проекций кажущегося ускорения, по оценкам проекций кажущегося ускорения прогнозируют на некоторый заранее выбранный момент времени в конце выбранного интервала значение каждой проекции кажущегося ускорения, по сигналам датчиков угловой скорости БИБ на том же интервале времени от t0 до tn определяют n приращений каждой из проекций вектора поворота Земли на оси ПСК за выбранные заранее интервалы времени от t0 до tj (j=1, …, n), определяют оценки каждой проекции вектора поворота и оценки каждой проекции угловой скорости вращения Земли на оси ПСК и прогнозируют значения проекций угловой скорости Земли на заданный момент времени, по спрогнозированным проекциям кажущегося ускорения и проекциям угловой скорости вращения Земли определяют угловое положение ПСК относительно БСК и широту места испытаний, положение осей карданова подвеса, в котором установлен БИБ, относительно БСК и проекции угловой скорости вращения Земли на оси карданова подвеса проводят калибровку акселерометров и датчиков угловой скорости БИБ, используя карданов подвес, в результате которой определяют значения калибруемых параметров, используя метод итерации, повторно определяют начальную ориентацию ПСК относительно БСК, выполняя вышеуказанные измерения и определения проекций кажущегося ускорения и проекций угловой скорости вращения Земли с учетом новых значений калибруемых параметров. An autonomous method for determining the initial orientation of the instrument coordinate system (UCS) of the strapdown inertial block (BIB) of a controlled object relative to the base coordinate system (BSC) using the vector coordinate system of coordinates, characterized in that the BIB is stationary relative to the Earth according to accelerometer signals over a time interval from t 0 to t n determine n increments of each of the projections of the apparent velocity vector from the action of the acceleration of gravity on the axis of the UCS for pre-selected time intervals and from t 0 to t j (j = 1, ..., n), the estimates of each projection of the apparent velocity vector and the estimates of the projections of the apparent acceleration are determined, according to the estimates of the projections of the apparent acceleration, the value of each projection of the apparent accelerations, according to the signals of the BIB angular velocity sensors in the same time interval from t 0 to t n determine n increments of each of the projections of the Earth's rotation vector on the UCS axis for pre-selected time intervals from t 0 to t j (j = 1, ..., n ), determine the estimates of each projections of the rotation vector and estimates of each projection of the angular velocity of the Earth’s rotation on the UCS axis and predict the values of the projections of the angular velocity of the Earth at a given point in time, from the predicted projections of the apparent acceleration and the projections of the angular velocity of the Earth’s rotation determine the angular position of the UCS relative to the BSK and the latitude of the test site, the position of the axes the cardan suspension in which the BIB is installed relative to the BSK and the projection of the angular velocity of the Earth's rotation on the axis of the cardan suspension carry out the calibration of accelerometers and sensors in the BIB angular velocity, using a gimbal, as a result of which the values of calibrated parameters are determined using the iteration method, the initial orientation of the UCS relative to the BSC is re-determined by performing the above measurements and determining the projections of the apparent acceleration and the projections of the angular velocity of the Earth's rotation, taking into account the new values of the calibrated parameters.
RU2008150507/28A 2008-12-19 2008-12-19 Independent method of determining initial orientation of instrument coordinate system of gimballess inertial unit of controlled object relative base coordinate system RU2386107C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008150507/28A RU2386107C1 (en) 2008-12-19 2008-12-19 Independent method of determining initial orientation of instrument coordinate system of gimballess inertial unit of controlled object relative base coordinate system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008150507/28A RU2386107C1 (en) 2008-12-19 2008-12-19 Independent method of determining initial orientation of instrument coordinate system of gimballess inertial unit of controlled object relative base coordinate system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2386107C1 true RU2386107C1 (en) 2010-04-10

Family

ID=42671246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008150507/28A RU2386107C1 (en) 2008-12-19 2008-12-19 Independent method of determining initial orientation of instrument coordinate system of gimballess inertial unit of controlled object relative base coordinate system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2386107C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2504734C1 (en) * 2012-06-28 2014-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") Method for determining parameters of model of measurement errors of accelerometers of inertial navigation system as per satellite navigation measurements
RU2505785C1 (en) * 2012-06-28 2014-01-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") Method for determining parameters of model of measurement errors of accelerometers of driven inertial navigation system as per measurements of reference inertial navigation system
CN112033439A (en) * 2020-08-20 2020-12-04 哈尔滨工业大学 Gravity acceleration vector weftless construction method under swinging base geosystem
RU2784859C1 (en) * 2022-06-14 2022-11-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Method for platform-free orientation of moving objects

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БОДНЕР В.А. Системы управления ЛА. - М.: Машиностроение, 1973, с.87, с.181-182. *
Бортовые системы управления полетом. Под общей редакцией Ю.В.БАЙБОРОДИНА. - М.: Транспорт, 1975, 336 с. *
Системы адаптивного управления летательными аппаратами. НОВОСЕЛОВ А.С., БОЛНОКИН В.Е., ЧИНАЕВ П.И., ЮРЬЕВ А.Н. - М.: Машиностроение, 1987, с.165. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2504734C1 (en) * 2012-06-28 2014-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") Method for determining parameters of model of measurement errors of accelerometers of inertial navigation system as per satellite navigation measurements
RU2505785C1 (en) * 2012-06-28 2014-01-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") Method for determining parameters of model of measurement errors of accelerometers of driven inertial navigation system as per measurements of reference inertial navigation system
CN112033439A (en) * 2020-08-20 2020-12-04 哈尔滨工业大学 Gravity acceleration vector weftless construction method under swinging base geosystem
CN112033439B (en) * 2020-08-20 2022-08-12 哈尔滨工业大学 Gravity acceleration vector weftless construction method under swinging base geosystem
RU2784859C1 (en) * 2022-06-14 2022-11-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Method for platform-free orientation of moving objects
RU2820026C1 (en) * 2024-01-23 2024-05-28 Ордена Трудового Красного Знамени Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Московский Технический Университет Связи И Информатики" Method of determining initial orientation of object

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Unsal et al. Estimation of deterministic and stochastic IMU error parameters
CN103221788B (en) The calibration facility of gyro sensor and method
RU2395061C1 (en) Method to determine position of movable objects and integrated navigation system to this end
RU2269813C2 (en) Method for calibrating parameters of platform-less inertial measuring module
RU2488776C1 (en) Method to increase accuracy of calibration of triaxial laser gyroscopes with one common vibrator
EP3123209B1 (en) Absolute vector gravimeter and methods of measuring an absolute gravity vector
RU2504734C1 (en) Method for determining parameters of model of measurement errors of accelerometers of inertial navigation system as per satellite navigation measurements
Troni et al. Experimental evaluation of a MEMS inertial measurements unit for Doppler navigation of underwater vehicles
US20140249750A1 (en) Navigational and location determination system
CN103674064A (en) Initial calibration method of strapdown inertial navigation system
RU2386107C1 (en) Independent method of determining initial orientation of instrument coordinate system of gimballess inertial unit of controlled object relative base coordinate system
RU2683144C1 (en) Method of defining errors of orientation axles of laser gyroscopes and pendulum accelerometers in a strap down inertial navigation system
Emel’yantsev et al. Improving the accuracy of GPS compass for small-sized objects
Wongwirat et al. A position tracking experiment of mobile robot with inertial measurement unit (imu)
JP2006038650A (en) Posture measuring method, posture controller, azimuth meter and computer program
RU2539131C1 (en) Strapdown integrated navigation system of average accuracy for mobile onshore objects
Eldesoky et al. Performance enhancement of low-cost MEMS inertial sensors using extensive calibration technique
RU2579768C2 (en) Method to determine scale factor of solid-state wave gyroscope on rotary table
Kis et al. Development of state estimation system with INS, magnetometer and carrier phase GPS for vehicle navigation
Hasan et al. Evaluation of a low-cost MEMS IMU for indoor positioning system
RU2486472C1 (en) Method to calibrate sensitive elements of platform-free inertial navigation system in flight
RU2529649C1 (en) Method for angular orientation of object based on spacecraft radio navigation signals
Zhang et al. Implementation and complexity analysis of orientation estimation algorithms for human body motion tracking using low-cost sensors
Emel'Yantsev et al. Dual-mode GNSS gyrocompass using primary satellite measurements
RU2282826C1 (en) Method of autonomous measurement of angular speed vector