RU2456546C1 - Strap-down attitude reference system - Google Patents
Strap-down attitude reference system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2456546C1 RU2456546C1 RU2010151586/28A RU2010151586A RU2456546C1 RU 2456546 C1 RU2456546 C1 RU 2456546C1 RU 2010151586/28 A RU2010151586/28 A RU 2010151586/28A RU 2010151586 A RU2010151586 A RU 2010151586A RU 2456546 C1 RU2456546 C1 RU 2456546C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- angular velocity
- input
- output
- calculator
- velocity sensors
- Prior art date
Links
Landscapes
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в бесплатформенных инерциальных системах ориентации и навигации.The invention relates to measuring technique and can be used in strapdown inertial orientation and navigation systems.
Известны бесплатформенные системы ориентации, имеющие в своем составе измерительный блок, состоящий из трех одноосных датчиков угловой скорости и вычислитель [Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов. Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. - С.-Петербург: ЦНИИ «Электроприбор», 1999 г.]. В таких системах для повышения точности применяется фильтрация Калмана, которая требует значительных вычислительных ресурсов и может применятся не ко всем типам подвижных объектов.Known strapform orientation systems incorporating a measuring unit consisting of three uniaxial angular velocity sensors and a computer [Integrated orientation and navigation systems for marine moving objects. Anuchin O.N., Emelyantsev G.I. - St. Petersburg: Central Research Institute "Elektropribor", 1999]. In such systems, to improve accuracy, Kalman filtering is used, which requires significant computational resources and may not be applied to all types of moving objects.
Известны бесплатформенные системы ориентации, имеющие в своем составе измерительный блок, состоящий из трех одноосных датчиков угловой скорости, и вычислитель [Гироскопические системы. Гироскопические приборы и системы: Учеб. для вузов по спец. «Гироскопические приборы и устройства» / Д.С.Пельпор, И.А.Михалев, В.А.Бауман и др.; под ред. Д.С.Пельпора. - 2-е изд., перераб. доп. - М.: Высш. шк., 1988. - С.316-336].Known strapform orientation systems, incorporating a measuring unit, consisting of three uniaxial angular velocity sensors, and a computer [Gyroscopic systems. Gyroscopic devices and systems: Textbook. for universities for special. “Gyroscopic instruments and devices” / D.S. Pelpor, I.A. Mikhalev, V.A. Bauman and others; under the editorship of D.S. Pelpora. - 2nd ed., Revised. add. - M .: Higher. Shk., 1988. - S. 316-336].
Такие бесплатформенные системы ориентации предназначены для определения параметров ориентации подвижного объекта. В них датчиками угловой скорости измеряется угловая скорость объекта в связанной с ним системе координат и с помощью вычислителя осуществляется аналитическое построение базовой системы координат (например, нормальной земной системы координат), по отношению к которой определяют параметры ориентации подвижного объекта.Such strapdown orientation systems are designed to determine the orientation parameters of a moving object. In them, the angular velocity sensors measure the angular velocity of the object in the coordinate system associated with it and using the calculator, the analytical construction of the base coordinate system (for example, the normal earth coordinate system) is carried out, in relation to which the orientation parameters of the moving object are determined.
Недостатком является недостаточная точность системы ориентации и то, что такие устройства не учитывают влияние мультипликативных погрешностей датчиков угловой скорости, что приводит к дрейфу аналитически построенной базовой системы координат, при этом скорость дрейфа зависит от частот, амплитуд и фаз колебаний подвижного объекта.The disadvantage is the insufficient accuracy of the orientation system and the fact that such devices do not take into account the influence of the multiplicative errors of the angular velocity sensors, which leads to the drift of the analytically constructed basic coordinate system, while the drift velocity depends on the frequencies, amplitudes, and phases of the oscillations of the moving object.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение точности бесплатформенной системы ориентации за счет уменьшения погрешностей в определении параметров ориентации подвижного объекта, обусловленных влиянием мультипликативных погрешностей датчиков угловой скорости.The technical task of the present invention is to improve the accuracy of the strapdown orientation system by reducing errors in determining the orientation parameters of a moving object, due to the influence of the multiplicative errors of the angular velocity sensors.
Поставленная задача достигается тем, что в бесплатформенную систему ориентации, состоящую из первого, второго и третьего одноосных датчиков угловой скорости и вычислителя, причем выход первого датчика угловой скорости соединен с первым входом вычислителя, выход второго датчика угловой скорости соединен с вторым входом вычислителя, выход третьего датчика угловой скорости соединен с третьим входом вычислителя, дополнительно введен блок вычисления компенсационных сигналов, при этом выход первого датчика угловой скорости соединен с первым входом блока вычисления компенсационных сигналов, выход второго датчика угловой скорости соединен с вторым входом блока вычисления компенсационных сигналов, выход третьего датчика угловой скорости соединен с третьим входом блока вычисления компенсационных сигналов, первый выход блока вычисления компенсационных сигналов соединен с четвертым входом вычислителя, второй выход блока вычисления компенсационных сигналов соединен с пятым входом вычислителя, третий выход блока компенсационных сигналов соединен с четвертым входом вычислителя.The problem is achieved in that in a strap-on orientation system consisting of the first, second and third uniaxial angular velocity sensors and a calculator, the output of the first angular velocity sensor connected to the first input of the calculator, the output of the second angular velocity sensor connected to the second input of the calculator, the output of the third the angular velocity sensor is connected to the third input of the calculator, an additional unit for calculating the compensation signals is introduced, while the output of the first angular velocity sensor is connected to the output input of the compensation signal calculation unit, the output of the second angular velocity sensor is connected to the second input of the compensation signal calculation unit, the output of the third angular velocity sensor is connected to the third input of the compensation signal calculation unit, the first output of the compensation signal calculation unit is connected to the fourth input of the calculator, the second output of the unit the calculation of the compensation signals is connected to the fifth input of the calculator, the third output of the block of compensation signals is connected to the fourth input of the subtract numerator.
На фигуре приведена конструктивная схема бесплатформенной системы ориентации.The figure shows a structural diagram of a strapdown orientation system.
Бесплатформенная система ориентации состоит из первого - 1, второго - 2 и третьего - 3 одноосных датчиков угловой скорости, блока вычисления компенсационных сигналов - 4 и вычислителя - 5. Выход первого датчика угловой скорости соединен с первым входом 9 вычислителя и с первым входом 6 блока вычисления компенсационных сигналов. Выход второго датчика угловой скорости соединен с вторым входом 10 вычислителя и с вторым входом 7 блока вычисления компенсационных сигналов. Выход третьего датчика угловой скорости соединен с третьим входом 11 вычислителя и с третьим входом 8 блока вычисления компенсационных сигналов. Первый выход блока вычисления компенсационных сигналов соединен с четвертым входом 12 вычислителя, второй выход блока вычисления компенсационных сигналов соединен с пятым входом 13 вычислителя, третий выход блока вычисления компенсационных сигналов соединен с четвертым входом 14 вычислителя.The strapdown orientation system consists of the first - 1, second - 2, and third - 3 uniaxial angular velocity sensors, a compensation signal calculation unit - 4, and a calculator - 5. The output of the first angular velocity sensor is connected to the first input 9 of the calculator and to the first input 6 of the calculation unit compensation signals. The output of the second angular velocity sensor is connected to the second input 10 of the calculator and to the second input 7 of the block for calculating the compensation signals. The output of the third angular velocity sensor is connected to the third input 11 of the calculator and to the third input 8 of the block for calculating the compensation signals. The first output of the compensation signal calculation unit is connected to the fourth input of the calculator 12, the second output of the compensation signal calculation unit is connected to the fifth input of the calculator 13, the third output of the compensation signal calculation unit is connected to the fourth input of the calculator 14.
Бесплатформенная система ориентации работает следующим образом.The strapdown orientation system works as follows.
Сигналы с датчиков абсолютной угловой скорости поступают в вычислитель, а также в дополнительно введенный блок вычисления компенсационных сигналов.The signals from the absolute angular velocity sensors are sent to the calculator, as well as to the additionally introduced compensation signal calculation block.
В дополнительно введенном блоке вычисления компенсационных сигналов на основании сигналов, поступающих с датчиков абсолютной угловой скорости, вычисляются скорости нарастания погрешностей в определении параметров ориентации подвижного объекта, обусловленных влиянием мультипликативных погрешностей датчиков угловой скорости по следующим формулам:In the additionally introduced block for calculating compensation signals based on the signals from the absolute angular velocity sensors, the slew rate of errors in determining the orientation parameters of a moving object, due to the influence of the multiplicative errors of the angular velocity sensors, is calculated according to the following formulas:
гдеWhere
- скорость нарастания погрешности в определении угла курса, обусловленная влиянием мультипликативных погрешностей датчиков угловой скорости; - the rate of rise of the error in determining the angle of the course, due to the influence of the multiplicative errors of the sensors of angular velocity;
- скорость нарастания погрешности в определении угла тангажа, обусловленная влиянием мультипликативных погрешностей датчиков угловой скорости; - the rate of rise of the error in determining the pitch angle, due to the influence of the multiplicative errors of the angular velocity sensors;
- скорость нарастания погрешности в определении угла курса, обусловленная влиянием, мультипликативных погрешностей датчиков угловой скорости; - the rate of increase of the error in determining the course angle, due to the influence of the multiplicative errors of the angular velocity sensors;
, , ; K1, K2, K3 - номинальные значения коэффициентов передачи датчиков угловых скоростей, первого, второго и третьего соответственно; ΔK1, ΔK2, ΔK3 - изменения коэффициентов передачи датчиков угловых скоростей первого, второго и третьего соответственно, определяющие мультипликативные погрешности датчиков угловой скорости; , , ; K 1 , K 2 , K 3 - nominal values of the transmission coefficients of the angular velocity sensors, the first, second and third, respectively; ΔK 1 , ΔK 2 , ΔK 3 - changes in the transmission coefficients of the angular velocity sensors of the first, second and third, respectively, determining the multiplicative errors of the angular velocity sensors;
ψm, υm, γm, ν, φψ, φυ, φγ - амплитуды, частота и фазы колебаний подвижного объекта по курсу, тангажу и крену.ψ m , υ m , γ m , ν, φ ψ , φ υ , φ γ are the amplitudes, frequency, and phases of oscillations of the moving object at the heading, pitch, and roll.
Далее сигналы с блока вычисления компенсационных сигналов поступают в вычислитель, где учитываются при вычислении параметров ориентации.Further, the signals from the compensation signal calculation unit are sent to the calculator, where they are taken into account when calculating the orientation parameters.
Проведенное моделирование показало, что при построении бесплатформенной системы ориентации на указанных принципах погрешности в определении параметров ориентации, обусловленные влиянием мультипликативных погрешностей датчиков угловой скорости, значительно уменьшаются, то есть точность повышается.The simulation showed that when constructing a strapdown orientation system on the above principles, the errors in the determination of orientation parameters due to the influence of the multiplicative errors of the angular velocity sensors are significantly reduced, that is, the accuracy increases.
Таким образом, использование изобретения позволяет определять угловые скорости в базовой системе координат и параметры ориентации объекта, не содержащие погрешностей, обусловленных влиянием мультипликативных погрешностей датчиков угловой скорости.Thus, the use of the invention allows to determine the angular velocity in the base coordinate system and the orientation parameters of the object that do not contain errors due to the influence of the multiplicative errors of the angular velocity sensors.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010151586/28A RU2456546C1 (en) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | Strap-down attitude reference system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010151586/28A RU2456546C1 (en) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | Strap-down attitude reference system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2456546C1 true RU2456546C1 (en) | 2012-07-20 |
Family
ID=46847493
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010151586/28A RU2456546C1 (en) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | Strap-down attitude reference system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2456546C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488843C1 (en) * | 2012-02-13 | 2013-07-27 | Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Device for joint treatment of course measurement results in mobile device by gnss-compass and stabiliser gyrocompass |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5708438A (en) * | 1994-11-25 | 1998-01-13 | Sony Corporation | Angular velocity calculating apparatus for navigation apparatus |
RU2123665C1 (en) * | 1997-05-28 | 1998-12-20 | Центральный научно-исследовательский институт им.академика А.Н.Крылова | Platform-free inertial navigation system of submersible vehicle |
RU2154810C2 (en) * | 1998-03-19 | 2000-08-20 | Литманович Юрий Аронович | Gimballess attitude control system |
US6634207B1 (en) * | 2000-10-10 | 2003-10-21 | Litton Systems, Inc. | Accelerometer compensation in an inertial navigation system |
RU2249791C2 (en) * | 2003-06-24 | 2005-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро "Луч" | Platform-free inertial attitude-and-heading reference system |
RU2282199C1 (en) * | 2005-03-28 | 2006-08-20 | Тульский государственный университет (ТулГУ) | Platform-less orientation system |
RU2368871C2 (en) * | 2007-03-19 | 2009-09-27 | Открытое акционерное общество "Пермская научно-производственная приборостроительная компания" | Platform-free inertial metering converter |
RU87518U1 (en) * | 2009-03-19 | 2009-10-10 | Алексей Владимирович Лочехин | INTEGRATED ORIENTATION AND NAVIGATION SYSTEM BASED ON THE CARDLESS ELECTROSTATIC GYROSCOPE AND MICROMECHANICAL SENSORS |
-
2010
- 2010-12-16 RU RU2010151586/28A patent/RU2456546C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5708438A (en) * | 1994-11-25 | 1998-01-13 | Sony Corporation | Angular velocity calculating apparatus for navigation apparatus |
RU2123665C1 (en) * | 1997-05-28 | 1998-12-20 | Центральный научно-исследовательский институт им.академика А.Н.Крылова | Platform-free inertial navigation system of submersible vehicle |
RU2154810C2 (en) * | 1998-03-19 | 2000-08-20 | Литманович Юрий Аронович | Gimballess attitude control system |
US6634207B1 (en) * | 2000-10-10 | 2003-10-21 | Litton Systems, Inc. | Accelerometer compensation in an inertial navigation system |
RU2249791C2 (en) * | 2003-06-24 | 2005-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро "Луч" | Platform-free inertial attitude-and-heading reference system |
RU2282199C1 (en) * | 2005-03-28 | 2006-08-20 | Тульский государственный университет (ТулГУ) | Platform-less orientation system |
RU2368871C2 (en) * | 2007-03-19 | 2009-09-27 | Открытое акционерное общество "Пермская научно-производственная приборостроительная компания" | Platform-free inertial metering converter |
RU87518U1 (en) * | 2009-03-19 | 2009-10-10 | Алексей Владимирович Лочехин | INTEGRATED ORIENTATION AND NAVIGATION SYSTEM BASED ON THE CARDLESS ELECTROSTATIC GYROSCOPE AND MICROMECHANICAL SENSORS |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488843C1 (en) * | 2012-02-13 | 2013-07-27 | Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Device for joint treatment of course measurement results in mobile device by gnss-compass and stabiliser gyrocompass |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2406973C2 (en) | Method for calibration of platform-free inertial navigation systems | |
RU2007137197A (en) | NAVIGATION COMPLEX, DEVICE FOR CALCULATING SPEEDS AND COORDINATES, FREE FORMER INERIAL COURSE VERTICAL, METHOD FOR CORRECTION OF INERTIAL SENSORS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
CN103512584A (en) | Navigation attitude information output method, device and strapdown navigation attitude reference system | |
Gao et al. | Tightly coupled integration of ionosphere-constrained precise point positioning and inertial navigation systems | |
CN112800159B (en) | Map data processing method and device | |
CN103900559A (en) | High precision attitude resolving system based on interference estimation | |
US20160370188A1 (en) | Inertial device, control method and program | |
RU2539140C1 (en) | Integrated strapdown system of navigation of average accuracy for unmanned aerial vehicle | |
WO2018198641A1 (en) | Positioning device, positioning system, positioning method, and positioning program | |
Abdelfatah et al. | FPGA-based real-time embedded system for RISS/GPS integrated navigation | |
US10670405B2 (en) | Inertial measurement unit management with reduced rotational drift | |
RU2456546C1 (en) | Strap-down attitude reference system | |
Guo et al. | Kalman filtering for GPS/magnetometer integrated navigation system | |
El-Diasty | An accurate heading solution using MEMS-based gyroscope and magnetometer integrated system (preliminary results) | |
Zhu et al. | An improved initial alignment method for rocket navigation systems | |
CN108061549A (en) | A kind of high speed angular speed output and calibration method | |
RU2539131C1 (en) | Strapdown integrated navigation system of average accuracy for mobile onshore objects | |
Wang et al. | Robust wavelet-based inertial sensor error mitigation for tightly coupled GPS/BDS/INS integration during signal outages | |
RU2602342C2 (en) | Device for determining spatial orientation angles of aircraft | |
WO2015192599A1 (en) | Positioning method and device and storage medium | |
Kamil et al. | Low-cost object tracking with MEMS sensors, Kalman filtering and simplified two-filter-smoothing | |
RU2282199C1 (en) | Platform-less orientation system | |
RU2526585C2 (en) | Determination of stationary wave orientation angle in solid-state wave gyro | |
RU2634071C1 (en) | Method for determining navigational parameters and strapdown inertial navigation system for its implementation | |
RU154196U1 (en) | ANGULAR SPEED SENSOR ON THE BASIS OF MICROMECHANICAL GYROSCOPES |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121217 |