RU2436046C1 - Gyrohorizoncompass with inertia measurement unit rotation - Google Patents

Gyrohorizoncompass with inertia measurement unit rotation Download PDF

Info

Publication number
RU2436046C1
RU2436046C1 RU2010133933/28A RU2010133933A RU2436046C1 RU 2436046 C1 RU2436046 C1 RU 2436046C1 RU 2010133933/28 A RU2010133933/28 A RU 2010133933/28A RU 2010133933 A RU2010133933 A RU 2010133933A RU 2436046 C1 RU2436046 C1 RU 2436046C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
triad
mode
gyrohorizoncompass
board computer
gyroscopes
Prior art date
Application number
RU2010133933/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Денис Валерьевич Волынский (RU)
Денис Валерьевич Волынский
Сергей Викторович Игнатьев (RU)
Сергей Викторович Игнатьев
Александр Анатольевич Одинцов (RU)
Александр Анатольевич Одинцов
Виктор Григорьевич Олешкевич (RU)
Виктор Григорьевич Олешкевич
Елена Викторовна Погуляй (RU)
Елена Викторовна Погуляй
Александр Алексеевич Унтилов (RU)
Александр Алексеевич Унтилов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор"
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 Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" filed Critical Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор"
Priority to RU2010133933/28A priority Critical patent/RU2436046C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2436046C1 publication Critical patent/RU2436046C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Navigation (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: gyrohorizoncompass contains a measurement module designed in the form of a medium accuracy fibre-optic gyroscope triad, an accelerometre triad and an onboard computer; the measurement axes of the gyroscopes and the accelerometres are mutually orthogonal and parallel to each other. For automatic compensation for transducers instrumental errors one has provided for modulation rotation of the measurement module around an axis perpendicular to the base plane. Correction of the gyrohorizoncompass output data is performed by a satellite navigation system data. The method for determination of the gyrohorizoncompass navigation parameters is based on usage of signals of the unit of accelerometres and fibre-optic gyroscopes for calculation of the directional cosines matrix. One has provided for automatic switchover to the operational mode wherein the vertical is in an undisturbed and an undamped modes while the compass line is in the proazimuth mode.
EFFECT: increased accuracy.
4 dwg

Description

Изобретение относится к системам ориентации и навигации подвижных объектов различного типа, в частности к гирогоризонткомпасам (ГГК), в которых используется измерительная информация, получаемая с датчиков угловых скоростей (ДУС) (волоконно-оптических или иного типа) и с блока акселерометров.The invention relates to orientation systems and navigation systems for moving objects of various types, in particular to gyrohorizon compasses (GGC), which use measurement information obtained from angular velocity sensors (DLS) (fiber optic or other type) and from the unit of accelerometers.

Известны бесплатформенные инерциальные навигационные системы (БИНС) [Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов / О.Н.Анучин, Г.И.Емельянцев / Под общей ред. академика РАН В.Г.Пешехонова. Изд. 2-е, переработанное и дополненное. - СПб.: ГНЦ РФ - ЦНИИ «Электроприбор», 2003].Known strapdown inertial navigation systems (SINS) [Integrated orientation and navigation systems for marine moving objects / ON, Anuchin, GI Emelyantsev / Ed. Academician of the RAS V.G. Peshekhonov. Ed. 2nd, revised and supplemented. - SPb .: SSC RF - Central Research Institute "Elektropribor", 2003].

Информационную основу измерения динамических параметров (линейных и угловых) движения объекта БИНС составляет измерительный блок (ИБ) и прибор управления, контроля и обработки информации, ИБ включает три линейных акселерометра и три ДУС (волоконно-оптических или иного типа), а также предусмотрены модуляционные развороты ИБ вокруг оси, перпендикулярной плоскости палубы, в диапазоне ±180°. Сигналы ДУС, акселерометров и сигнал датчика угла об угле разворота ИБ относительно корпуса используются для вычисления матрицы направляющих косинусов между связанной и навигационной системой координат, которая используется для преобразования кажущихся ускорений, измеренных линейными акселерометрами, и выработки выходных данных БИНС. Предусмотрено комплексирование данных ИБ с данными, полученными от спутниковой навигационной системы (СНС).The information basis for measuring the dynamic parameters (linear and angular) of the SINS object’s movement is made up of a measuring unit (IS) and an information control, monitoring and processing device, the IS includes three linear accelerometers and three TLS (fiber-optic or other type), and modulation spreads are also provided IB around an axis perpendicular to the plane of the deck, in the range of ± 180 °. The signals of the remote control system, accelerometers, and the angle sensor signal about the angle of rotation of the information security relative to the housing are used to calculate the matrix of directional cosines between the connected and navigation coordinate system, which is used to convert the apparent accelerations measured by linear accelerometers and generate the SINS output data. It is planned to combine IS data with data received from the satellite navigation system (SNA).

В качестве прототипа по наибольшему числу общих существенных признаков был принят ГГК [Игнатьев С.В. Гирогоризонткомпас на волоконно-оптических гироскопах с вращением блока чувствительных элементов // Навигация и управление движением. Сб. докладов IV конференции молодых ученых. СПб.: ГНЦ РФ - ЦНИИ «Электроприбор», 2002. С.291-298], содержащий измерительный модуль (ИМ) на волоконно-оптических гироскопах (ВОГ) и акселерометрах со встроенной электроникой, а также бортовой вычислитель, располагающиеся на платформе, вращающейся вокруг оси, перпендикулярной к плоскости основания. Вращение обеспечивается безредукторным приводом, работой которого управляет микроконтроллер, связанный с бортовым вычислителем. Электрические связи подвижной части с неподвижным основанием осуществляются через скользящий токоподвод неограниченного вращения с многократным резервированием основных линий связи. Связь с приемником спутниковой навигационной системы (СНС) и потребителем осуществляется по последовательному интерфейсу RS232. ГГК, построенный на ВОГ средней точности (дрейф порядка 10 - 1°/час), не обеспечивает необходимую точность определения курса. В связи с этим применена схема автокомпенсации уходов горизонтальных ВОГ и в результате достигается нужная точность при движении объекта с постоянной скоростью и курсом. Бортовой вычислитель получает данные от ИМ в виде трех угловых скоростей и трех ускорений, угол поворота привода вращения, внешнюю информацию от СНС и, решая задачи выработки параметров ориентации и поступательного движения, строит вертикаль и курс с периодом, значительно меньшим периода Шулера, корректируя выходные данные по информации от СНС.As a prototype for the largest number of common essential features was adopted GGK [Ignatiev S.V. Girogorizontkompas on fiber-optic gyroscopes with rotation of the block of sensitive elements // Navigation and motion control. Sat reports of the IV conference of young scientists. SPb .: State Research Center of the Russian Federation - Central Research Institute "Elektropribor", 2002. S.291-298], containing a measuring module (MI) on fiber-optic gyroscopes (FOG) and accelerometers with built-in electronics, as well as an on-board computer located on a rotating platform around an axis perpendicular to the plane of the base. The rotation is provided by a gearless drive, the operation of which is controlled by a microcontroller connected to the on-board computer. Electrical connections of the moving part with a fixed base are made through a sliding current supply of unlimited rotation with multiple redundancy of the main communication lines. Communication with the satellite navigation system (SNA) receiver and the consumer is carried out via the RS232 serial interface. GGK, built on average precision VOG (drift of the order of 10 - 1 ° / hour), does not provide the necessary accuracy in determining the course. In this regard, the scheme of auto-compensation of departures of horizontal FOGs was applied and, as a result, the required accuracy is achieved when the object moves at a constant speed and course. The on-board computer receives data from the MI in the form of three angular velocities and three accelerations, the angle of rotation of the drive rotation, external information from the SNA and, solving the problem of generating orientation and translational motion parameters, builds a vertical and course with a period significantly shorter than the Schuler period, adjusting the output according to information from the SNA.

Недостатком устройства-прототипа является то, что, при решении задач выработки параметров ориентации и поступательного движения, в бортовом вычислителе моделируются вертикаль с коротким периодом, что при маневрировании объекта и непосредственно после маневра, а также при кратковременном пропадании сигналов внешней информации от СНС приводит к тому, что вертикаль места возмущается и, следовательно, ошибки построения вертикали и курсоуказания могут достигать значительных величин.The disadvantage of the prototype device is that, when solving problems of generating orientation and translational motion parameters, a vertical with a short period is simulated in the on-board computer, which, when maneuvering the object and immediately after the maneuver, as well as during the short-term loss of external information signals from the SNA, leads to that the vertical of the place is indignant and, therefore, errors in the construction of the vertical and course guidance can reach significant values.

Задачей изобретения является повышение точности выработки параметров ориентации. Поставленная задача решается тем, что в бортовой вычислитель вводится блок управления режимами, который для уменьшения влияния ускорений, возникающих при маневрировании объекта или при кратковременном пропадании сигналов внешней информации от СНС, реализует автоматический переход в режим работы, при котором вертикаль работает в невозмущаемом и недемпфированном режиме с периодом Шулера, а компасная линия работает в режиме гироазимута.The objective of the invention is to increase the accuracy of the generation of orientation parameters. The problem is solved by the fact that a mode control unit is introduced into the on-board computer, which, to reduce the influence of accelerations that occur when maneuvering the object or during short-term loss of external information signals from the SNA, implements an automatic transition to an operation mode in which the vertical operates in an unperturbed and undamped mode with the Schuler period, and the compass line operates in the gyro azimuth mode.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 обозначены элементы конструкции устройства, на фиг.2 приведена блок-схема бортового вычислителя, на фиг.3 - схема контура построения вертикали, на фиг.4 - схема блока построения курсового канала:The invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 the design elements of the device are indicated, in Fig. 2 is a block diagram of an on-board computer, in Fig. 3 is a diagram of a vertical construction loop, in Fig. 4 is a diagram of a building block of a directional channel:

1 - триада ВОГ;1 - VOG triad;

2 - триада акселерометров;2 - triad of accelerometers;

3 - вращающийся вал;3 - rotating shaft;

4 - моментный двигатель;4 - torque engine;

5 - датчик угла поворота вала;5 - shaft angle sensor;

6 - корпус прибора;6 - the body of the device;

7 - аналого-цифровой преобразователь;7 - analog-to-digital Converter;

8 - бортовой вычислитель;8 - on-board computer;

9 - выходные разъемы;9 - output connectors;

10 - скользящий круговой токоподвод;10 - sliding circular current lead;

11 - блок выработки параметров ориентации;11 - block generating orientation parameters;

12 - блок преобразования кажущихся ускорений;12 - block conversion of apparent accelerations;

13 - блок выработки параметров поступательного движения;13 - block development of the parameters of the translational motion;

14 - блок построения вертикали;14 - block building a vertical;

15 - блок построения курсового канала;15 - block building a course channel;

16 - блок управления режимами;16 - mode control unit;

17, 19, 22, 24, 25, 30, 32 - сумматор;17, 19, 22, 24, 25, 30, 32 - adder;

18, 27, 29, 33 - интегратор;18, 27, 29, 33 - integrator;

20 - стационарный фильтр F(p);20 - stationary filter F (p);

21 - умножение на ускорение свободного падения g;21 - multiplication by the acceleration of gravity g;

23 - деление на радиус Земли R;23 - division by the radius of the Earth R;

26 - ошибка в учете горизонтальной составляющей скорости вращения Земли, обусловленная неточным знанием курса, ΔК·Ω·cosφ;26 - error in accounting for the horizontal component of the Earth’s rotation speed due to inaccurate knowledge of the course, ΔК · Ω · cosφ;

28, 31 - деление на постоянную времени курсового канала Tz;28, 31 - dividing by the time constant of the course channel T z ;

34 - коэффициент приведения размерностей Кz;34 - coefficient of reduction of dimensions To z ;

aE, aN, ah - линейные ускорения объекта в проекции на оси географической системы координат;a E , a N , a h - linear accelerations of the object in the projection on the axis of the geographic coordinate system;

aX, aY, aZ - линейные ускорения объекта в проекции на оси связанной с прибором системы координат;a X , a Y , a Z - linear accelerations of the object in projection on the axis of the coordinate system associated with the device;

Figure 00000001
- матрица перехода от связанной с прибором системы координат к географической системе координат;
Figure 00000001
- transition matrix from the coordinate system associated with the device to the geographical coordinate system;

VE, VN, Vh - линейные скорости объекта в проекции на оси географической системы координат;V E , V N , V h - linear velocity of the object in projection on the axis of the geographic coordinate system;

Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
- линейные скорости объекта в проекции на оси географической системы координат, получаемые от СНС;
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
- linear velocity of the object in projection on the axis of the geographical coordinate system, obtained from the SNA;

α, β - погрешности построения вертикали места;α, β are the errors in constructing the vertical of the place;

φ, λ - координаты места, вырабатываемые прибором;φ, λ - location coordinates generated by the device;

φСНС, λСНС - координаты места, получаемые от СНС;φ SNA , λ SNA - location coordinates received from the SNA;

К, ψ, θ - углы курса, бортовой и килевой качки, вырабатываемые прибором;K, ψ, θ - heading, pitch and pitching angles generated by the device;

ρ - угол, измеряемый датчиком угла поворота вала 5;ρ is the angle measured by the shaft angle sensor 5;

ωX, ωY, ωZ - угловые скорости вращения в проекции на оси связанной с прибором системы координат;ω X , ω Y , ω Z are the angular velocities of rotation in the projection on the axis of the coordinate system associated with the device;

ΔК - погрешность определения курса;ΔK is the error in determining the course;

ΔVN - разность северных составляющих скоростей, вырабатываемых прибором и получаемых от СНС;ΔV N is the difference of the northern components of the speeds generated by the device and obtained from the SNA;

δωE, δωZ - дрейф "восточного" и азимутального гироскопа.δω E , δω Z - drift of the "east" and azimuthal gyroscopes.

Функционирует ГГК представленной конструкции следующим образом.The GGC of the presented design operates as follows.

Инерциальный измерительный модуль, в виде триады ВОГ 1 и триады акселерометров 2, в котором измерительные оси гироскопов взаимно ортогональны, а измерительные оси акселерометров параллельны осям гироскопов, установлен на вращающемся, имеющем шарикоподшипниковые опоры валу 3, на котором также установлен ротор моментного двигателя 4 и ротор датчика угла поворота вала 5, а на корпусе прибора 6 установлены соответственно статор моментного двигателя 4 и электрический преобразователь датчика угла поворота вала 5, при этом выходы триады ВОГ 1 и триады акселерометров 2 соединены с соответствующими входами аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 7, выход которого соединен с входом бортового вычислителя 8, вырабатывающего параметры ориентации, в качестве устройства связи выходов бортового вычислителя 8 с выходными разъемами 9, расположенными на корпусе 6, использован скользящий круговой токоподвод 10.An inertial measuring module, in the form of a VOG triad 1 and accelerometer triad 2, in which the measuring axes of the gyroscopes are mutually orthogonal, and the measuring axes of the accelerometers are parallel to the axes of the gyroscopes, mounted on a rotating shaft 3 with ball bearings, on which the rotor of the torque motor 4 and the rotor are also mounted the angle sensor of rotation of the shaft 5, and the stator of the torque motor 4 and the electric converter of the angle sensor of rotation of the shaft 5 are installed on the housing of the device 6, the outputs of the VOG 1 triad and tr the accelerometer arms 2 are connected to the corresponding inputs of an analog-to-digital converter (ADC) 7, the output of which is connected to the input of the on-board computer 8, which generates orientation parameters, as a communication device for the outputs of the on-board computer 8 with output connectors 9 located on the housing 6, a circular current supply 10.

Угловые скорости вращения ωX, ωY, ωZ, измеренные триадой ВОГ 1 и преобразованные АЦП 8 из аналогового сигнала в цифровой, а также угол ρ, измеряемый датчиком угла поворота вала 5, поступают в блок выработки параметров ориентации 11, где по этим данным, а также по данным о координатах места φ и λ формируется матрица перехода от связанной с прибором системы координат (ССК) к географической системе координат (ГСК)

Figure 00000001
. Из элементов матрицы
Figure 00000001
рассчитываются углы курса, бортовой и килевой качки К, ψ, θ, которые являются выходными данными ГГК. Линейные ускорения aX, aY, aZ, измеряемые триадой акселерометров 2, а также матрица
Figure 00000001
поступают на вход блока преобразования кажущихся ускорений 12, где линейные ускорения aX, aY, aZ в ССК преобразовываются в линейные ускорения aE, aN, ah в ГСК. Линейные ускорения aE, aN, ah поступают на вход блока выработки параметров поступательного движения 13, где вычисляются линейные скорости объекта в ГСК VE, VN, Vh, а также координаты места φ и λ, которые корректируются по данным о линейных скоростях
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
и координатах места φСНС и λСНС, получаемых от СНС. Вычисленные координаты места φ и λ поступают на вход блока выработки параметров ориентации 11.The angular rotational speeds ω X , ω Y , ω Z measured by the VOG 1 triad and converted by the ADC 8 from an analog signal to a digital signal, as well as the angle ρ measured by the shaft angle sensor 5, enter the block for generating orientation parameters 11, where according to these data , and also according to the data on the coordinates of the place φ and λ, a transition matrix is formed from the coordinate system associated with the device (SSC) to the geographical coordinate system (SSC)
Figure 00000001
. From the elements of the matrix
Figure 00000001
the angles of the course, side and pitching K, ψ, θ, which are the output of the GGC, are calculated. Linear accelerations a X , a Y , a Z , measured by the triad of accelerometers 2, as well as the matrix
Figure 00000001
arrive at the input of the apparent acceleration conversion unit 12, where the linear accelerations a X , a Y , a Z in the SSC are converted into linear accelerations a E , a N , a h in the SSC. Linear accelerations a E , a N , a h go to the input of the translational motion generation block 13, where the linear velocities of the object in the GSK V E , V N , V h are calculated, as well as the coordinates of the place φ and λ, which are corrected according to linear speeds
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
and the coordinates of the place φ SNA and λ SNA received from the SNA. The calculated coordinates of the place φ and λ are fed to the input of the block generating orientation parameters 11.

Данные о линейных скоростях VE, VN, Vh и

Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
поступают на вход контура построения вертикали 14, где формируются погрешности построения вертикали места α и β. Блок-схема контура построения вертикали приведена на фиг.3. За основу взят контур Шулера, корректируемый по данным от приемника СНС. В цепи коррекции используется стационарный фильтр 20 с передаточной функцией:Linear velocity data V E , V N , V h and
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
arrive at the input of the vertical construction contour 14, where the errors of the vertical construction of the place α and β are formed. The block diagram of the contour of the vertical is shown in Fig.3. The basis is the Schuler circuit, corrected according to data from the SNA receiver. In the correction circuit, a stationary filter 20 with a transfer function is used:

Figure 00000005
,
Figure 00000005
,

где

Figure 00000006
- постоянная времени Шулера,Where
Figure 00000006
is the time constant of Schuler,

TB<<ТШ - постоянная времени канала построения вертикали.T B << T W - the time constant of the vertical channel.

По данным о линейных скоростях VE, VN, Vh и

Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
формируются разности скоростей ΔVE, ΔVN, которые поступают на вход фильтра 20. Вход фильтра 20 суммируется с выходом интегратора 18, делится на радиус Земли и поступает на вход второго интегратора 27. Принцип гирокомпасирования основан на том, что в выходном сигнале "восточного" гироскопа содержится составляющая Ω·cos(φ)·ΔК, где Ω - скорость вращения Земли, φ - широта места.According to the linear velocity data V E , V N , V h and
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
speed differences ΔV E , ΔV N are formed , which are fed to the input of the filter 20. The input of the filter 20 is summed with the output of the integrator 18, divided by the radius of the Earth and fed to the input of the second integrator 27. The principle of gyrocompassing is based on the fact that the output signal is "east" the gyroscope contains the component Ω · cos (φ) · ΔК, where Ω is the speed of rotation of the Earth, φ is the latitude of the place.

Данные о разности северной составляющей скорости ΔVN поступают на вход блока построения курсового канала 14, где вырабатывается погрешность определения курса ΔК. Блок-схема блока построения курсового канала приведена на фиг.4. Курсовой канал ГГК можно рассматривать как следящую систему, обнуляющую показания "восточного" гироскопа. Основная ошибка в курсоуказании связана с дрейфом "восточного" гироскопа δωE, для уменьшение влияния этого дрейфа применено автокомпенсационное вращение. Для исключения влияния постоянной составляющей скорости дрейфа "вертикального" гироскопа δωZ на курсоуказание в канал включено изодромное звено.Data on the difference of the northern component of the velocity ΔV N is fed to the input of the block for constructing the course channel 14, where the error in determining the course ΔK is generated. The block diagram of the block building the course channel is shown in figure 4. The course channel of the GGC can be considered as a tracking system, resetting the readings of the "eastern" gyroscope. The main error in the course guidance is associated with the drift of the “eastern” gyroscope δω E , to compensate for the influence of this drift, self-compensation rotation was applied. To exclude the influence of the constant component of the drift velocity of the “vertical” gyroscope δω Z on the course guidance, an isodromic link is included in the channel.

Данные о погрешностях построения вертикали места α и β и определения курса ΔК поступают на вход блока выработки параметров ориентации 10, для корректировки параметров ориентации К, ψ, θ.Data on the errors in constructing the vertical of the place α and β and determining the ΔK course are fed to the input of the block for generating orientation parameters 10, for adjusting the orientation parameters K, ψ, θ.

При пропадании сигнала от СНС или при маневрировании разность скоростей ΔVE, ΔVN начинает расти, вследствие чего вертикаль возмущается, и ошибки вертикали и курсоуказания начинают значительно увеличиваться.When the signal from the SNA disappears or when maneuvering, the speed difference ΔV E , ΔV N starts to grow, as a result of which the vertical is perturbed, and the errors of the vertical and course guidance begin to increase significantly.

Особенностью данного устройства является наличие в бортовом вычислителе 7 блока управления режимами 15. По данным о линейных скоростях VE, VN, Vh и

Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
и курсе К блок управления режимами 15 формирует сигналы «Маневр» и «Конец маневра» и осуществляет автоматическое переключение между двумя режимами работы:A feature of this device is the presence in the on-board computer 7 mode control unit 15. According to the data on the linear speeds V E , V N , V h and
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
and course K, the mode control unit 15 generates the signals “Maneuver” and “End of maneuver” and automatically switches between two operating modes:

- штатный режим, который характеризуется наличием короткопериодной вертикали и гирокомпасной схемы;- regular mode, which is characterized by the presence of a short-period vertical and gyrocompass scheme;

- автономный режим, который возникает при получении сигнала «Маневр» или при пропадании или недостоверности сигнала от СНС и прекращается при получении сигнала «Конец маневра» или возобновлении подачи сигнала от СНС. При этом для перехода в автономный режим достаточно наличия хотя бы одного из перечисленных выше сигналов, а для перехода в штатный режим необходимо одновременное наличие двух сигналов: «Конец маневра» и достоверность информации от СНС. В автономном режиме вертикаль настроена на период Шулера, а гирокомпасная линия переходит в режим гироазимута.- autonomous mode, which occurs when the signal “Maneuver” is received or when the signal disappears or is unreliable from the SNA and stops when the signal “End of maneuver” is received or the signal from the SNA is resumed. At the same time, at least one of the above signals is sufficient to go into stand-alone mode, and two signals must be present simultaneously to go to normal mode: “End of maneuver” and the reliability of information from the SNA. In standalone mode, the vertical is set for the Schuler period, and the gyrocompass line goes into gyro azimuth mode.

Используется следующий алгоритм формирования сигналов «Маневр» и «Конец маневра».The following algorithm for generating signals “Maneuver” and “End of maneuver” is used.

Введем обозначения текущих приращений линейной скорости и приборного курса:We introduce the notation of the current increments of the linear velocity and the instrumental course:

dVe(i); dVn(i); dKП(i),dV e (i); dV n (i); dK P (i),

Figure 00000007
Figure 00000007

где i - текущее значение такта вычисления.where i is the current value of the calculation clock.

Суммарное значение приращения линейной скорости и приборного курса за n1 и n2 тактов соответственно определяется скользящим средним в соответствии с выражениями:The total value of the increment of the linear velocity and the instrument course for n1 and n2 ticks, respectively, is determined by the moving average in accordance with the expressions:

Figure 00000008
;
Figure 00000008
;

Figure 00000009
;
Figure 00000009
;

где m принимает значения от 1 до последнего такта реализации.where m takes values from 1 to the last measure of implementation.

Определение сигналов «Маневр» и «Конец маневра»Definition of signals “Maneuver” and “End of maneuver”

Если ΔКП(m)>ΔKd; ΔV(m)>ΔVd, то сигнал «Маневр»,If ΔK P (m)> ΔK d ; ΔV (m)> ΔV d , then the signal "Maneuver",

если ΔКП(m)≤ΔKd; ΔV(m)≤ΔVd, сигнал «Конец маневра»,if ΔK P (m) ≤ΔK d ; ΔV (m) ≤ΔV d , signal "End of maneuver",

где ΔKd, ΔVd - допустимое изменение приборного курса и приращения скорости соответственно.where ΔK d , ΔV d is the permissible change in the instrumental course and speed increments, respectively.

Переключение из штатного режима в автономный производится следующим образом: как в линии вертикали, так и в линии курса на входы фильтров перестает поступать разность скоростей ΔVE, ΔVN; входы и выходы фильтров замораживаются и, следовательно, вертикаль работает в невозмущаемом и недемпфированном режиме с периодом Шулера, а компасная линия работает в режиме гироазимута.Switching from the normal mode to the autonomous mode is performed as follows: both in the vertical line and in the course line, the speed difference ΔV E , ΔV N ceases to come to the filter inputs; the inputs and outputs of the filters are frozen and, therefore, the vertical operates in an unperturbed and non-damped mode with a Schuler period, and the compass line operates in gyro azimuth mode.

Обратный переход из автономного режима в штатный происходит при возобновлении получения информации о скорости СНС и при отсутствии сигнала «Маневр», при этом возобновляется подача сигнала на входы фильтров вертикали и курсового канала и формируется разность между текущей скоростью прибора VE, VN, Vh и скоростью от СНС

Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
. При этом для уменьшения переходного процесса непосредственно после перехода в штатный режим применяется следующий алгоритм.The reverse transition from the offline mode to the standard one occurs when information on the SNA speed is resumed and in the absence of the “Maneuver” signal, the signal to the inputs of the vertical and directional channel filters is resumed and a difference is formed between the current speed of the device V E , V N , V h and speed from the SNS
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
. In this case, to reduce the transient process immediately after the transition to the normal mode, the following algorithm is used.

Пусть ΔV1 - сигнал на входе фильтра в момент перехода в автономный режим, a ΔV2 - сигнал на входе фильтра при переходе в штатный режим. ТогдаLet ΔV 1 be the signal at the filter input at the moment of transition to the autonomous mode, and ΔV 2 be the signal at the filter input at the transition to the normal mode. Then

Figure 00000010
.
Figure 00000010
.

где ΔV'(m)=ΔV2, при m, соответствующем моменту перехода в штатный режим, в дальнейшем m меняется в соответствии с текущими данными БИНС и СНС;where ΔV ' (m) = ΔV 2 , with m corresponding to the moment of transition to the normal mode, hereinafter m changes in accordance with the current data of SINS and SNA;

ΔV(m) - сигнал на входах фильтров вертикали и курса.ΔV (m) is the signal at the inputs of the vertical and heading filters.

Claims (1)

Гирогоризонткомпас, состоящий из инерциального измерительного модуля, выполненного в виде триады волоконно-оптических гироскопов и триады акселерометров, установленного на вращающемся валу, при этом измерительные оси гироскопов и акселерометров взаимно ортогональны и параллельны, ротора моментного двигателя и ротора датчика угла поворота вала, установленных на вращающемся валу, а также расположенных в корпусе прибора статора моментного двигателя и электрического преобразователя датчика угла поворота вала, бортового вычислителя, установленного на вращающемся валу, содержащего блок выработки параметров ориентации, блок преобразования кажущихся ускорений, блок выработки параметров поступательного движения, контур построения вертикали, блок построения курсового канала, при этом входы бортового вычислителя соединены посредством аналого-цифрового преобразователя с выходами триады волоконно-оптических гироскопов и триады акселерометров, а выходы бортового вычислителя соединены с выходными разъемами прибора, расположенными в корпусе, посредством скользящего кругового токоподвода, отличающийся тем, что бортовой вычислитель дополнительно содержит блок управления режимами, при маневрировании объекта или при кратковременном пропадании сигналов внешней информации от спутниковых навигационных систем, осуществляющий автоматический переход устройства в режим работы, при котором контур построения вертикали работает в невозмущаемом и недемпфированном режиме с периодом Шулера, а блок построения курсового канала работает в режиме гироазимута. The gyrohorizontcompass, consisting of an inertial measuring module made in the form of a triad of fiber optic gyroscopes and a triad of accelerometers mounted on a rotating shaft, while the measuring axes of gyroscopes and accelerometers are mutually orthogonal and parallel, the rotor of the torque motor and the rotor of the shaft angle sensor mounted on a rotating shaft, as well as located in the housing of the stator of the torque motor and the electric converter of the shaft angle sensor, on-board computer, mounted on a rotating shaft containing a unit for generating orientation parameters, a unit for transforming apparent accelerations, a unit for generating translational parameters, a vertical construction loop, a channel building block, the inputs of the on-board computer are connected via an analog-to-digital converter to the outputs of the triad of fiber-optic gyroscopes and triad of accelerometers, and the outputs of the on-board computer are connected to the output connectors of the device located in the housing, by means of a sliding circle power supply, characterized in that the on-board computer additionally contains a mode control unit when maneuvering the object or when external information signals from satellite navigation systems disappear for a short time, the device automatically switches to an operating mode in which the vertical construction loop operates in an unperturbed and non-damped mode with Schuler’s period, and the block for constructing the course channel works in gyro azimuth mode.
RU2010133933/28A 2010-08-09 2010-08-09 Gyrohorizoncompass with inertia measurement unit rotation RU2436046C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010133933/28A RU2436046C1 (en) 2010-08-09 2010-08-09 Gyrohorizoncompass with inertia measurement unit rotation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010133933/28A RU2436046C1 (en) 2010-08-09 2010-08-09 Gyrohorizoncompass with inertia measurement unit rotation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2436046C1 true RU2436046C1 (en) 2011-12-10

Family

ID=45405664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010133933/28A RU2436046C1 (en) 2010-08-09 2010-08-09 Gyrohorizoncompass with inertia measurement unit rotation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2436046C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120212369A1 (en) * 2011-02-17 2012-08-23 Thales Method and system for determining navigation parameters of an aircraft
RU2571199C1 (en) * 2014-10-27 2015-12-20 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (АО "ВНИИ "Сигнал") Stabilised gyrocompass system
RU2575771C1 (en) * 2014-11-12 2016-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Compensation accelerometer
RU2578247C1 (en) * 2015-02-25 2016-03-27 Анатолий Борисович Попов Self-contained gravity gradient meter
RU2601240C1 (en) * 2015-09-07 2016-10-27 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (АО "ВНИИ "Сигнал") Stabilized gyrocompass system
RU2610022C1 (en) * 2015-10-05 2017-02-07 Анатолий Борисович Попов Stabilised gyrocompass system
RU2617136C1 (en) * 2016-03-09 2017-04-21 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (АО "ВНИИ "Сигнал") Gyrocompass system

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ИГНАТЬЕВ С.В. Гирогоризонткомпас на волоконно-оптических гироскопах с вращением блока чувствительных элементов. Навигация и управление движением. Сб. докладов IV конференции молодых ученых. - СПб.: ГНЦ РФ - ЦНИИ «Электроприбор», 2002, с.291-298. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов. АНУЧИН О.Н., ЕМЕЛЬЯНЦЕВ Г.И./ Под общ. ред. акад. РАН. В.Г.ПЕШЕХОНОВА. Изд. 2-е, переработанное и дополненное. - СПб.: ГНЦ РФ - ЦНИИ «Электроприбор», 2003. *
ПЕТРОВ Б.Н. Избранные труды. Управление авиационными и космическими аппаратами, т.2. - М.: Наука, 1983, с.303-305. *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120212369A1 (en) * 2011-02-17 2012-08-23 Thales Method and system for determining navigation parameters of an aircraft
US8878722B2 (en) * 2011-02-17 2014-11-04 Thales Method and system for determining navigation parameters of an aircraft
RU2571199C1 (en) * 2014-10-27 2015-12-20 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (АО "ВНИИ "Сигнал") Stabilised gyrocompass system
RU2575771C1 (en) * 2014-11-12 2016-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Compensation accelerometer
RU2578247C1 (en) * 2015-02-25 2016-03-27 Анатолий Борисович Попов Self-contained gravity gradient meter
RU2601240C1 (en) * 2015-09-07 2016-10-27 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (АО "ВНИИ "Сигнал") Stabilized gyrocompass system
RU2610022C1 (en) * 2015-10-05 2017-02-07 Анатолий Борисович Попов Stabilised gyrocompass system
RU2617136C1 (en) * 2016-03-09 2017-04-21 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (АО "ВНИИ "Сигнал") Gyrocompass system
RU2817308C1 (en) * 2023-05-10 2024-04-15 Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Shipboard electronic inclination and trim meter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2436046C1 (en) Gyrohorizoncompass with inertia measurement unit rotation
CN101701825A (en) High-precision laser gyroscope single-shaft rotating inertial navigation system
CN103245360A (en) Autocollimation method of carrier aircraft rotating type strapdown inertial navigation system under shaking base
CN101713666B (en) Single-shaft rotation-stop scheme-based mooring and drift estimating method
Wang et al. Analysis and verification of rotation modulation effects on inertial navigation system based on MEMS sensors
CN102768043B (en) Integrated attitude determination method without external observed quantity for modulated strapdown system
CN102207386A (en) North-finding method based on orientation effect error compensation
CN103743378A (en) Gesture detection system of pipeline detector
CN103017764A (en) Autonomous navigation and attitude measurement device for high speed train
CN102707080A (en) Method for simulating strapdown inertial navigation gyroscope by using star sensor
RU2603767C1 (en) Method for self-compensation of gyroscopic device drifts independent of acceleration
CN104406592A (en) Navigation system for underwater glider and attitude angle correcting and backtracking decoupling method
RU2608337C1 (en) Method of three-axis gyrostabilizer stabilized platform independent initial alignment in horizontal plane and at specified azimuth
RU2502049C1 (en) Small-size platformless inertial navigation system of medium accuracy, corrected from system of air signals
RU2550592C1 (en) Stabiliser gyrocompass
RU2539131C1 (en) Strapdown integrated navigation system of average accuracy for mobile onshore objects
Wang et al. Uav attitude measurement based on enhanced mahony complementary filter
RU2572403C1 (en) Method of inertial navigation and device for its realisation
RU2313067C2 (en) Method of determination of flying vehicle navigational parameters and device for realization of this method
Krasnov et al. Gyro stabilization system of a gravimeter
RU2571199C1 (en) Stabilised gyrocompass system
CN103743379A (en) Gesture detection method and device for pipeline detector
CN219178586U (en) Sensor-based flight navigation system
RU2544295C1 (en) Gyrocompass
CN114018255B (en) Intelligent integrated navigation method, system, equipment and medium of underwater glider