RU2488776C1 - Способ повышения точности калибровки трехосных лазерных гироскопов с одним общим вибратором - Google Patents

Способ повышения точности калибровки трехосных лазерных гироскопов с одним общим вибратором Download PDF

Info

Publication number
RU2488776C1
RU2488776C1 RU2011148682/28A RU2011148682A RU2488776C1 RU 2488776 C1 RU2488776 C1 RU 2488776C1 RU 2011148682/28 A RU2011148682/28 A RU 2011148682/28A RU 2011148682 A RU2011148682 A RU 2011148682A RU 2488776 C1 RU2488776 C1 RU 2488776C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tlg
calibration
vibrator
triaxial laser
triaxial
Prior art date
Application number
RU2011148682/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011148682A (ru
Inventor
Николай Иванович Кробка
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Эпсилон"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Эпсилон" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Эпсилон"
Priority to RU2011148682/28A priority Critical patent/RU2488776C1/ru
Publication of RU2011148682A publication Critical patent/RU2011148682A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2488776C1 publication Critical patent/RU2488776C1/ru

Links

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области приборостроения бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС) и бесплатформенных инерциальных систем ориентации (БИСО) на основе лазерных гироскопов (ЛГ), в частности на основе трехосных ЛГ (ТЛГ) с одним общим вибратором (ОВ). Технический результат - повышение точности калибровки. Для достижения данного результата калибровку смещений нулей ТЛГ с ОВ производят не непосредственно по показаниям ТЛГ - приращениям интегралов проекций вектора абсолютной угловой скорости на оси чувствительности ТЛГ, а по результирующей погрешности определения пространственной ориентации посредством бесплатформенной инерциальной системы ориентации на основе трехосных лазерных гироскопов с одним общим вибратором. 1 з.п. ф-лы.

Description

1. Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области бесплатформенных инерциальных систем ориентации (БИСО) и бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС) на основе лазерных гироскопов (ЛГ), конкретно БИСО и БИНС на основе трехосных ЛГ (ТЛГ) с одним общим вибратором (ОВ).
2. Уровень техники
Известны различные способы линеаризации передаточной характеристики ЛГ - так называемые “частотные подставки” (ЧП), ослабляющие влияние эффекта “захвата” на точность ЛГ, на основе различных оптических фазово-невзаимных эффектов (эффекты Фарадея, Керра, Зеемана и другие), а также на основе вращения или колебания ЛГ относительно основания вокруг оси чувствительности (ОЧ) - так называемые “механические ЧП” (МЧП).
Известны ТЛГ двух принципиально различных типов:
I тип - ТЛГ, в котором МЧП реализуется однонаправленным или реверсивным вращением, либо колебаниями ТЛГ как целого. Типичные примеры - ТЛГ с ОВ и ТЛГ на реверсивно-вращающемся основании (РВО) [1]. Как правило, в ТЛГ I типа ось колебаний (или ось вращения) ТЛГ направлена по биссектрисе трехгранного угла, образованного ОЧ ТЛГ.
II тип - ТЛГ на основе трех автономных одноосных ЛГ с МЧП, например, ТЛГ на трех одноосных ЛГ на отдельных вибраторах, и ТЛГ на основе ЛГ с ЧП на основе различных оптических ЧП.
Принципиальное различие ТЛГ I и ТЛГ II типа состоит в следующем.
В ТЛГ II типа ОЧ неподвижны относительно основания ТЛГ (корпуса БИСО или БИНС). В ТЛГ I типа ОЧ подвижны (в соответствии с типом МЧП) относительно основания. Это обстоятельство приводит к особенностям калибровки ТЛГ на ОВ (и ТЛГ на РВО).
Три ОЧ ТВОГ на ОВ номинально ортогональны - три орта e k ( t )
Figure 00000001
(k=1, 2, 3), направленных по ОЧ ТВОГ, образуют измерительный ортонормированный базис E ( t ) = { e 1 ( t ) , e 2 ( t ) , e 3 ( t ) }
Figure 00000002
, жестко связанный с ТЛГ.
Предпосылки создания изобретения
Заявленный способ повышения точности калибровки ТЛГ с ОВ не следует из уровня техники, особенности калибровки ТЛГ с ОВ не следуют из уровня техники и были замечены автором на инженерной практике [1].
Особенности ТЛГ с ОВ состоят в следующем.
Кинематическая схема БИСО обычного типа (на основе гироскопов любого типа с неподвижными ОЧ относительно основания - корпуса БИСО) имеет вид:
I ω ¯ E ( t ) S ¯ ( t ) E ( t ) .                                            ( 1 )
Figure 00000003
Здесь:
E(t) - связанный базис вращается относительно инерциального базиса I;
ω ¯ E ( t )
Figure 00000004
- вектор абсолютной угловой скорости (ВАУС), представленный проекциями в связанном базисе E≡E(t);
ω ( t ) = q = 1 3 ω q ' ( t ) e q ( t ) ω ¯ E ( t ) ( ω 1 ' ( t ) ω 2 ' ( t ) ω 3 ' ( t ) ) :
Figure 00000005
S ¯ ( t )
Figure 00000006
- вектор эйлерова поворота (ВЭП), параметризирующий матрицу направляющих косинусов (МНК)
A ( t ) ( e m ( t ) i ¯ n
Figure 00000007
; A | t = 0 = I 0 S ¯ | t = 0 = 0 ¯
Figure 00000008
; I 0 ( 1 0 0 0 1 0 0 0 1 )
Figure 00000009
известным образом
A ( t ) = A [ S ¯ ( t ) ] = exp { Ω [ S ¯ ( t ) ] } = I 0 sin   s ( t ) s ( t ) Ω [ S ¯ ( t ) ] + 1 cos   s ( t ) s 2 ( t ) Ω 2 [ S ¯ ( t ) ] ;
Figure 00000010
Ω [ S ¯ ( t ) ] = ( 0 - S 3 ( t ) S 2 ( t ) S 3 ( t ) 0 - S 1 ( t ) - S 2 ( t ) S 1 ( t ) 0 )
Figure 00000011
; s ( t ) = [ S ¯ T ( t ) S ¯ ( t ) ] 1 / 2
Figure 00000012
.
Задача БИСО состоит в определении ориентации (углового положения) связанного базиса E(t) относительно его начального положения - инерциального базиса
E ( t ) | t = 0 = { e 1 ( t ) , e 2 ( t ) , e 3 ( t ) } | t = 0 = { i 1 , i 2 , i 3 } I
Figure 00000013
по измеряемым ТЛГ приращениям
Θ ¯ E ( t n ) Θ ¯ E ( t n ) - Θ ¯ E ( t n - 1 )
Figure 00000014
так называемого “вектора кажущегося поворота” (ВКП)
Θ ¯ E ( t ) 0 t ω ¯ E ( τ ) d τ
Figure 00000015
на основании интегрирования кинематических уравнений (КУ) в терминах тех или иных кинематических параметров и формализмов [2].
Связанный базис (СБ), неизменно ориентированный относительно корпуса БИСО, совпадает с измерительным базисом (ИБ), орты которого направлены по ОЧ гироскопов (1).
Кинематическая схема БИСО на основе ТЛГ с ОВ принципиально отличается от обычной схемы БИСО (1) и имеет вид
I ω ¯ E ( t ) S ¯ ( t ) E ( t ) ω ¯ E ( t ) S ¯ ( t ) E ( t ) .                                         ( 2 )
Figure 00000016
Здесь:
E ( t ) = { e 1 ( t ) , e 2 ( t ) , e 3 ( t ) } E
Figure 00000017
- ИБ (ТЛГ в целом) вращается относительно СБ для создания МЧП;
S ¯ ( t )
Figure 00000018
- ВЭП ИБ относительно СБ;
ω ¯ E ( t )
Figure 00000019
- ВУС вращения ИБ относительного СБ, заданный проекциями в ИБ;
A ( t ) ( e m ( t ) e n ( t ) )
Figure 00000020
; A | t = 0 = I 0
Figure 00000021
;
Θ ¯ E ( t ) 0 t [ ω ¯ E ( τ ) + A ( τ ) ω ¯ E ( τ ) ] d τ
Figure 00000022
;
Θ ¯ E ( t n ) Θ ¯ E ( t n ) - Θ ¯ E ( t n - 1 )
Figure 00000023
.
Номинально ТЛГ на ОВ совершает плоские колебания (орт e ¯
Figure 00000024
оси колебаний ОВ направлен по биссектрисе трехгранного угла, образованного ОЧ ТЛГ)
S ¯ ( t ) = e ¯ s ( t )
Figure 00000025
; ( e ¯ T e ¯ ) = 1
Figure 00000026
; e ¯ ˙ = 0
Figure 00000027
; s ( t ) = [ S ¯ T ( t ) S ¯ ( t ) ] 1 / 2 ;
Figure 00000028
ω ¯ E ( t ) = e ¯ p ( t )
Figure 00000029
; p ( t ) = P ˙ ( t )
Figure 00000030
; s ( t ) P ( t )
Figure 00000031
;
A ( t ) = A [ S ¯ ( t ) ] = exp { Ω [ S ¯ ( t ) ] } = I 0 sin P ( t ) Ω ( e ¯ ) + [ 1 cos P ( t ) ] Ω 2 ( e ¯ ) .
Figure 00000032
Для целей представленного ниже анализа МЧП ТЛГ можно считать гармонической (на практике используются и более сложные формы ЧП):
P(t)=αsinνt.
Амплитуда α колебаний ОВ составляет несколько угловых минут, частота колебаний ν/2π - несколько сотен герц.
При съеме информации с ТЛГ на частоте ОВ ν/2π в моменты времени tn:P(tn)=0 ориентация ИБ и СБ совпадает: E ( t n ) = E ( t n )
Figure 00000033
, но в измеряемом ВКП Θ ¯ E ( t n )
Figure 00000034
кроме информации о вращении основания ТЛГ в инерциальном пространстве Θ ¯ E ( t n )
Figure 00000035
содержится (при ω ¯ E ( t ) 0 ¯
Figure 00000036
) дополнительная составляющая δ Θ ¯ E ( t n )
Figure 00000037
Θ ¯ E ( t n ) = 0 t n [ ω ¯ E ( τ ) + A ( τ ) ω ¯ E ( τ ) ] d τ = 0 t n A ( τ ) ω ¯ E ( τ ) d τ = = 0 t n { I 0 - sin P ( τ ) Ω ( e ¯ ) + [ 1 - cos P ( τ ) ] Ω 2 ( e ¯ ) } ω ¯ E ( τ ) d τ = Θ ¯ E ( t n ) + δ Θ ¯ E ( t n ) ;
Figure 00000038
Θ ¯ E ( t n ) 0 t n ω ¯ E ( τ ) d τ
Figure 00000039
;
δ Θ ¯ E ( t n ) 0 t n { sin P ( τ ) Ω ( e ¯ ) + [ 1 cos P ( τ ) ] Ω 2 ( e ¯ ) } ω ¯ E ( τ ) d τ .
Figure 00000040
Поэтому при использовании ТЛГ на ОВ в БИСО КУ вынужденно интегрируют на частотах, превосходящих частоту колебаний ОВ (в 8-64 раза), для устранения методической погрешности δ Θ ¯ E ( t n )
Figure 00000041
. Ориентацию СБ в инерциальном пространстве определяют, как правило, в дискретные моменты времени, используя датчик углового положения (ДУП), в моменты tn:
A ( t n ) = I 0 E ( t n ) = E ( t n ) A ( t n ) = ( e m ( t n ) i n ) = ( e m ( t n ) i n )
Figure 00000042
.
Вторая особенность ТЛГ на ОВ состоит в следующем.
Функционирование ТЛГ вызывает вынужденные колебания основания ТЛГ на частоте колебаний ОВ.
Кинематическая диаграмма БИСО на ТЛГ с ОВ принимает вид
I ω ¯ E ( t ) S ¯ ( t ) E ( t ) ω ¯ E ' ' ( t ) S ¯ ' ( t ) E ' ( t ) ω ¯ E S ¯ ( t ) E ( t ) .                               ( 3 )
Figure 00000043
Здесь:
E ' ( t ) = { e 1 ' ( t ) , e 2 ' ( t ) , e 3 ' ( t ) }
Figure 00000044
;
A ' ( t ) e m ' ( t ) e n ( t ) = exp { Ω [ S ¯ ' ( t ) ] } ;
Figure 00000045
S ¯ ' ( t ) = c ¯ 1 ε sin ( ν t + ε 0 ) + c ¯ 2 ε cos ( ν t + ε 0 )
Figure 00000046
;
c ¯ 1 T c ¯ 1 = c ¯ 2 T c 2 = 1
Figure 00000047
; c ¯ 1 T c ¯ 2 = 0
Figure 00000048
; ε ˙ = 0
Figure 00000049
; [ S ¯ ' T ( t ) S ¯ ' ( t ) ] 1 / 2 = ε .        ( 4 )
Figure 00000050
Возмущение основания ТЛГ на ОВ (или корпуса БИСО), соответствующее дополнительному относительному вращению E(t)→E'(t) на диаграмме (3), приводит к тому, что в ВКП:
Θ ¯ ' E ( t n ) = 0 t n [ ω ¯ E ( τ ) + A ( τ ) ω ¯ E ' ( τ ) + A ( τ ) A ' ( τ ) ω ¯ E ( τ ) ] d τ = = Θ ¯ E ( t n ) + δ Θ ¯ ' E ( t n ) + δ Θ ¯ " E ( t n )
Figure 00000051
помимо ВКП основания ТЛГ Θ ¯ E ( t n )
Figure 00000052
содержатся две дополнительные составляющие δ Θ ¯ ' E ( t n )
Figure 00000053
и δ Θ ¯ " E ( t n )
Figure 00000054
:
Θ ¯ E ( t n ) 0 t n ω ¯ E ( τ ) d τ
Figure 00000055
;
δ Θ ¯ ' E ( t n ) 0 t n A ( τ ) ω ¯ E ' ( t ) d τ
Figure 00000056
;
δ Θ ¯ " E ( t n ) 0 t n [ A ( τ ) A ' ( τ ) - I 0 ] ω ¯ E ( τ ) d τ
Figure 00000057
;
0 t n ω ¯ E ( τ ) d τ = 0 ¯
Figure 00000058
.
Составляющая δ Θ ¯ ' E ( t n )
Figure 00000059
не зависит от измеряемого ВАУС основания ТЛГ (корпуса БИСО) и содержит постоянные компоненты - фиктивные “смещения нулей” ТЛГ
δ Θ ¯ ' E ( t n ) = 0 t n A ( τ ) ω ¯ E ' ( t ) d τ = = 0 t n { I 0 sin ( α sin ν τ ) Ω ( e ¯ ) + [ 1 cos ( α sin ν τ ) ] Ω 2 ( e ¯ ) } [ sin ε ε S ¯ ˙ ' + 1 cos ε ε 2 ( S ¯ ˙ ' × S ¯ ' ) ] d τ 0 t n [ I 0 α sin ν τ Ω ( e ¯ ) + o ( α ) ] [ S ¯ ˙ ' + o ( ε ) ] d τ =
Figure 00000060
= 0 t n [ I 0 - α s i n ν τ Ω ( e ¯ ) ] [ c ¯ 1 ε ν c o s ( ν t + ε 0 ) - c ¯ 2 ε ν s i n ( ν t + ε 0 ) ] d τ + o ( α , ε )
Figure 00000061
;
Figure 00000062
Figure 00000063
В частном случае симметричных возмущений основания ( c ¯ 1 T e ¯ = c ¯ 2 T e ¯ = 0
Figure 00000064
для кругового конического движения (4) на частоте ОВ) модуль вектора фиктивных смещений нулей (5) не зависит от фазы ε0
δ Θ 0 ' ( t n ) / t n [ δ Θ ¯ ' E T ( t n ) δ Θ ¯ ' E ( t n ) ] 1 / 2 / t n = 1 2 ε α ν .                     ( 6 )
Figure 00000065
Эффект (5), (6) значителен по величине, так как является линейным по амплитуде ε углового возмущения основания (4). Для типичных значений параметров: частота колебаний ОВ ν/2π=200 Гц, амплитуда колебаний ОВ α=5', амплитуда возмущения основания ε=(1"-10") “фиктивные смещения нулей ТЛГ на ОВ” (5), (6) составляют (1-10) град/час.
Таким образом, основная особенность ТЛГ на ОВ состоит в том, что функционирующий ТЛГ создает вынужденные колебания (на частоте ОВ) основания (корпуса) и, одновременно, синхронно детектирует эти колебания - своеобразный кинематический “пространственный синхронный детектор”. Колебания основания ТЛГ на ОВ приводят к тому, что в ИК ТЛГ содержатся постоянные составляющие - фиктивные смещения нулей (5).
Эффект вынужденного возмущением основания ТЛГ на ОВ не создают проблем его использования в БИСО, так как ошибка ориентации из-за этого эффекта не возрастает во времени - ограничена углом
Figure 00000066
конического возмущения основания. Проблема состоит в ином - этот эффект препятствует использованию традиционной методики калибровки ТЛГ по измеряемому ВКП без интегрирования КУ.
Модель ошибок (МО) ЛГ содержит три структурные составляющие: аддитивную (не зависящую от ВАУС), мультипликативную (линейную по ВАУС) и нелинейную [3]:
δω(t)=a(t)+m(t)ω(t)+n(t);
a ( t ) a = 1 N a a ( t , ζ a )
Figure 00000067
; m ( t ) ω ( t ) m = 1 N m m ( t , ζ m ) ω ( t )
Figure 00000068
; n ( t ) n = 1 N n n ( t , ω ( t ) , ζ n )
Figure 00000069
.
Индексы а, m, n, по которым проводится суммирование, нумеруют процессы ζa, ζm, ζn, влияющие на соответствующие составляющие МО ЛГ [3].
Известны способы калибровки смещения нуля и масштабного коэффициента одноосных ЛГ (аналоги) [3].
δω(t)=δω0+mω(t).
Модель ошибок ТЛГ содержит также три структурные составляющие: аддитивную (не зависящую от ВАУС), мультипликативную (линейную по ВАУС) и нелинейную:
δ ω ¯ E ( t ) = a ¯ E ( t ) + M ( t ) ω ¯ E ( t ) + n ¯ E ( t )
Figure 00000070
;
a ¯ E ( t ) a = 1 N a a ¯ E ( t , ζ a )
Figure 00000071
; M ( t ) ω ¯ E ( t ) m = 1 N m M ( t , ζ m ) ω ¯ E ( t )
Figure 00000072
; n ¯ E ( t ) n = 1 N n n ¯ E ( t , ω ¯ E ( t ) , ζ n ) . ( 7 )
Figure 00000073
Индексы а, m, n, по которым проводится суммирование, нумеруют процессы ζa, ζm, ζn, влияющие на соответствующие составляющие МО ЛГ [3].
Калибровке подлежат постоянные компоненты аддитивной δ ω ¯ 0
Figure 00000074
(физические смещения нулей ТЛГ) и мультипликативной составляющей М МО ТЛГ (7)
δ ω ¯ E ( t ) = ( δ ω 0 1 δ ω 0 2 δ ω 03 ) + ( m 11 m 12 m 13 m 21 m 22 m 23 m 31 m 32 m 33 ) ω ¯ E ( t ) δ ω ¯ 0 + M ω ¯ E ( t ) .              ( 8 )
Figure 00000075
В случае ТЛГ II типа проблем с калибровкой параметров МО (8) не возникает. Для калибровки параметров МО (8) ТЛГ II типа, как и трехосного гироскопа (ТГ) на основе трех автономных гироскопов на других физических принципах, можно использовать “традиционный” трехпозиционный способ калибровки с использованием поворотно-наклонного стенда (ПНС) [4] (прототип). В соответствии с этим способом калибровки ТЛГ (например, в составе БИСО или БИНС) устанавливают на ПНС с известной начальной выставкой (ориентацией корпуса БИСО или БИНС относительно плоскости местного горизонта и направления на Север) последовательно в трех несовпадающих ориентациях (например, номинально ортогональных), поворачивают ПНС при каждой из трех ориентаций на заданные углы (например, кратные 2π радиан) в двух противоположных направлениях, по измеряемым ВКП и с учетом известных проекций ВАУС Земли на ОЧ ТЛГ на основании полученных 18 чисел вычисляют 12 калибруемых параметров МО (8).
Традиционный способ калибровки можно использовать для калибровки мультипликативных составляющих МО ТЛГ I типа (ТЛГ с ОВ) с достаточно высокой точностью, но при традиционном способе калибровки смещения нулей МО ТЛГ (8) калибруются принципиально ошибочно с недопустимо большой ошибкой (см. замечания [1] к работе [5]), поскольку в измеренном усредненном за время интегрирования векторе угловой скорости (5) кроме смещений нулей ТЛГ δ ω ¯ 0
Figure 00000076
, подлежащих определению (калибровке), из-за вынужденных колебаний основания ТЛГ на частоте колебаний ОВ (3) и “пространственного синхронного детектирования” содержится дополнительное постоянное слагаемое (5).
Для того чтобы откалибровать смешения нулей ТЛГ с ОВ традиционным способом (по непосредственным показаниям ТЛГ - приращениям ВКП) с погрешностью, например, не более 0,01 град/час, необходимо тем или иным способом уменьшить амплитуду [ S ¯ ' T ( t ) S ¯ ' ( t ) ] 1 / 2
Figure 00000077
углового возмущения основания (3) (для типичных значений параметров: частота колебаний ОВ ν/2π=200 Гц, амплитуда колебаний OB α=5') до величины не более 0,01 угловой секунды, что невыполнимо на настоящем уровне развития техники.
3. Сущность изобретения
Задачей, на решение которой направлено это изобретение, является способ повышения точности калибровки смещения нулей ТЛГ на OB δ ω ¯ 0
Figure 00000078
. При всех известных способах калибровки ТГ (и ТЛГ), основанных на измерении ВКП, в измеренном ТЛГ с ОВ и усредненном за время интегрирования ВАУС содержится сумма двух постоянных физически неразличимых слагаемых
Figure 00000079
, где
δ ω ¯ 0
Figure 00000080
- реальные постоянные смещения нулей ТЛГ, подлежащие калибровке; ε α ν [ ( e ¯ x c ¯ 1 ) s i n ε 0 + ( e ¯ x c ¯ 2 ) c o s ε 0 ] / 2
Figure 00000081
- дополнительное слагаемое - следствие синхронного детектирования вынужденных колебаний оснований ТЛГ с ОВ. В результате, при использовании любого известного способа калибровки ТГ (и ТЛГ), основанного на измерении ВКП, смещения нулей ТЛГ с ОВ калибруются с ошибкой, равной ε α ν [ ( e ¯ x c ¯ 1 ) s i n ε 0 + ( e ¯ x c ¯ 2 ) c o s ε 0 ] / 2
Figure 00000082
.
Цель этого изобретения достигается за счет использования нетрадиционного способа калибровки ТЛГ с ОВ. За основу можно взять любой известный способ калибровки ТГ на трех одноосных гироскопах, в т.ч. ТЛГ II типа.
Существенным отличием является то, что для повышения точности калибровки систематических составляющих смещения нулей ТЛГ с ОВ и, как следствие, повышения точности БИСО и БИНС на основе ТЛГ с ОВ калибровку смещений нулей ТЛГ с ОВ производят не по непосредственным показаниям ТЛГ - приращениям ВКП (интегралов проекций ВАУС на ОЧ ТЛГ), а по результирующей погрешности определения пространственной ориентации посредством БИСО на основе ТЛГ с ОВ с использованием строгих КУ ошибок БИСО [6].
4. Осуществление изобретения
Существует много вариантов заявленного способа калибровки ТЛГ с ОВ. Простейший (однопозиционный) вариант состоит в следующем:
1) ТЛГ с ОВ (в составе БИСО или БИНС) устанавливают на известным образом ориентированном неподвижном основании; 2) интегрируют КУ по алгоритму БИСО; 3) используя строгие КУ ошибок БИСО [6], вычисляют вектор погрешности ориентации (ВПО) БИСО Δ S ¯ ( t n )
Figure 00000083
[6]; 4) выделяют в Δ S ¯ ( t n )
Figure 00000084
гармонические составляющие на частоте ОВ (составляющие (…) ВПО не зависят от смещений нулей ТЛГ, не являются гармоническими на частоте ОВ и пренебрежимо малы в сравнении с калибруемыми смещениями нулей ТЛГ с ОВ):
Δ S ¯ ˙ ( t n ) = α sin ν t n ( 1 1 / 3 1 / 3 1 / 3 1 1 / 3 1 / 3 1 / 3 1 ) ( δ ω 01 δ ω 02 δ ω 03 ) + ( ) ;
Figure 00000085
5) вычисляют и калибруют смещения нулей ТЛГ с ОВ по формуле:
( δ ω 01 δ ω 02 δ ω 03 ) = ( 1 1 / 3 1 / 3 1 / 3 1 1 / 3 1 / 3 1 / 3 1 ) 1 Δ S ¯ ˙ ( t n ) α sin ν t n .
Figure 00000086
Список использованных источников
1. Кробка Н.И. Особенности калибровки трехосных лазерных гироскопов на одном общем вибраторе и на реверсивно вращающемся основании (30 и 20 лет спустя) // XVII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам (31 мая - 02 июня 2010 г., Санкт-Петербург, Россия). Сборник материалов. - СПб: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2010. - С.60-63.
2. Бранец В.Н. Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела / В.Н.Бранец, И.П.Шмыглевский. - М.: Наука, 1973. - 320 с.
3. IEEE Std 647-1995. IEEE Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Single-Axis Laser Gyros.
4. Кробка Н.И. Методика калибровки многоосных лазерных гироскопов с избыточным числом информационных каналов / Доклад на совместном заседании Секций навигационных систем и их чувствительных элементов и Ленинградской секции автономной навигации и чувствительных элементов Научного совета АН СССР по проблемам управления движением и навигации по теме «Особенности построения инерциальных систем на лазерных гироскопах» (Москва, ИПМ АН СССР, 29 июня 1988 г.).
5. Федоров А.Е., Рекунов Д.А. Компенсация инструментальных погрешностей трехкомпонентного лазерного гироскопа моноблочной конструкции // XVI Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам (Санкт-Петербург, 25-27 мая 2009 г.). Сборник материалов / Гл. ред. акад. РАН В.Г.Пешехонов. - СПб: ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 2009. - С.42-47.
6. Кробка Н.И. Концепция строгих уравнений ошибок и оценки квантовых пределов точности бесплатформенных инерциальных навигационных систем на лазерных гироскопах, волоконно-оптических гироскопах и атомных интерферометрах на волнах де Бройля // XVII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам (31 мая - 02июня 2010 г., Санкт-Петербург, Россия). Сборник материалов. - СПб: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2010. - С.91-108.

Claims (2)

1. Способ повышения точности калибровки трехосных лазерных гироскопов с одним общим вибратором, состоящий в калибровке систематических значений параметров модели ошибок трехосного лазерного гироскопа, в том числе систематических составляющих смещения нулей, отличающийся тем, что для повышения точности калибровки систематических составляющих смещения нулей трехосного лазерного гироскопа с одним общим вибратором и, как следствие, повышения точности бесплатформенных инерциальных систем ориентации и бесплатформенных инерциальных навигационных систем на основе трехосных лазерных гироскопов с одним общим вибратором, калибровку смещений нулей трехосных лазерных гироскопов с одним общим вибратором производят не по непосредственным показаниям трехосных лазерных гироскопов - приращениям интегралов проекций вектора абсолютной угловой скорости на оси чувствительности, а по результирующей погрешности определения пространственной ориентации посредством бесплатформенной инерциальной системы ориентации на основе трехосных лазерных гироскопов с одним общим вибратором.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для уменьшения времени и упрощения калибровки используют однопозиционный вариант калибровки, при котором трехосный лазерный гироскоп в составе бесплатформенной инерциальной системы ориентации устанавливают на известным образом ориентированном основании, интегрируют кинематические уравнения по алгоритму бесплатформенной инерциальной системы ориентации, используя строгие кинематические уравнения ошибок бесплатформенной инерциальной системы ориентации, учитывая вращение Земли, вычисляют вектор погрешности ориентации Δ S ¯ ( t n )
Figure 00000087
бесплатформенной инерциальной системы ориентации и калибруют смещения нулей по формуле (sinνtn≠0)
( δ ω 01 δ ω 02 δ ω 03 ) = 1 α sin ν t n ( 1 1 / 3 1 / 3 1 / 3 1 1 / 3 1 / 3 1 / 3 1 ) 1 d ( Δ S ¯ ( t ) ) d t | t = t n
Figure 00000088
,
где δω0i, (i=1, 2, 3) - смещения нулей трехосного лазерного гироскопа с одним общим вибратором;
α - амплитуда угловых колебаний вибратора;
ν - круговая частота колебаний вибратора;
tn - моменты времени.
RU2011148682/28A 2011-11-30 2011-11-30 Способ повышения точности калибровки трехосных лазерных гироскопов с одним общим вибратором RU2488776C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011148682/28A RU2488776C1 (ru) 2011-11-30 2011-11-30 Способ повышения точности калибровки трехосных лазерных гироскопов с одним общим вибратором

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011148682/28A RU2488776C1 (ru) 2011-11-30 2011-11-30 Способ повышения точности калибровки трехосных лазерных гироскопов с одним общим вибратором

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011148682A RU2011148682A (ru) 2013-06-10
RU2488776C1 true RU2488776C1 (ru) 2013-07-27

Family

ID=48784391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011148682/28A RU2488776C1 (ru) 2011-11-30 2011-11-30 Способ повышения точности калибровки трехосных лазерных гироскопов с одним общим вибратором

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2488776C1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2566427C1 (ru) * 2014-08-06 2015-10-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Способ определения температурных зависимостей масштабных коэффициентов, смещений нуля и матриц ориентации осей чувствительности лазерных гироскопов и маятниковых акселерометров в составе инерциального измерительного блока при стендовых испытаниях
RU2599182C1 (ru) * 2015-09-24 2016-10-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ определения масштабных коэффициентов трехосного лазерного гироскопа
RU2619443C2 (ru) * 2015-10-30 2017-05-15 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Способ оценки погрешностей трехосного гироскопа
RU2708689C1 (ru) * 2019-02-11 2019-12-11 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ определения систематических составляющих смещений нулей трехосного лазерного гироскопа
RU2727318C1 (ru) * 2019-10-29 2020-07-21 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ определения неортогональности осей чувствительности лазерного гироскопа

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109631940B (zh) * 2018-12-09 2020-11-06 西安航天精密机电研究所 一种四环惯性稳定平台框架零位标校方法
CN111207775B (zh) * 2020-02-24 2023-07-07 上海航天控制技术研究所 卫星gnc系统半物理仿真闭环测试陀螺零位标定方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2128823C1 (ru) * 1997-08-22 1999-04-10 Акционерное общество закрытого типа Научно-производственный комплекс "Электрооптика" Виброподвес для малогабаритного лазерного гироскопа
RU2191351C1 (ru) * 2001-10-22 2002-10-20 ФГУП "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Отсчетная система гиростабилизации
RU2210737C2 (ru) * 1997-02-05 2003-08-20 Секстант Авионик Трехосный лазерный прецессионный гироскоп, симметричный относительно его приводной оси
RU2408844C1 (ru) * 2009-10-07 2011-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" (ФГУП "НИИ "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха") Способ измерения угловых перемещений лазерным гироскопом

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2210737C2 (ru) * 1997-02-05 2003-08-20 Секстант Авионик Трехосный лазерный прецессионный гироскоп, симметричный относительно его приводной оси
RU2128823C1 (ru) * 1997-08-22 1999-04-10 Акционерное общество закрытого типа Научно-производственный комплекс "Электрооптика" Виброподвес для малогабаритного лазерного гироскопа
RU2191351C1 (ru) * 2001-10-22 2002-10-20 ФГУП "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Отсчетная система гиростабилизации
RU2408844C1 (ru) * 2009-10-07 2011-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" (ФГУП "НИИ "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха") Способ измерения угловых перемещений лазерным гироскопом

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КРОБКА Н.И. Особенности калибровки трехосных лазерных гироскопов на одном общем вибраторе и на реверсивно вращающемся основании (30 и 20 лет спустя) // XVII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам (31 мая - 02 июня 2010 г., Санкт-Петербург, Россия): Сборник материалов. - СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2010, с.60-63. *
ФЕДОРОВ А.Е., РЕКУНОВ Д.А. Компенсация инструментальных погрешностей трехкомпонентного лазерного гироскопа моноблочной конструкции / XVI Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам (Санкт-Петербург, 25-27 мая 2009 г.): Сборник материалов / Гл. ред. акад. РАН В.Г.ПЕШЕХОНОВ. - СПб.: ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 2009, с.42-47. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2566427C1 (ru) * 2014-08-06 2015-10-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Способ определения температурных зависимостей масштабных коэффициентов, смещений нуля и матриц ориентации осей чувствительности лазерных гироскопов и маятниковых акселерометров в составе инерциального измерительного блока при стендовых испытаниях
RU2599182C1 (ru) * 2015-09-24 2016-10-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ определения масштабных коэффициентов трехосного лазерного гироскопа
RU2619443C2 (ru) * 2015-10-30 2017-05-15 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Способ оценки погрешностей трехосного гироскопа
RU2708689C1 (ru) * 2019-02-11 2019-12-11 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ определения систематических составляющих смещений нулей трехосного лазерного гироскопа
RU2727318C1 (ru) * 2019-10-29 2020-07-21 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ определения неортогональности осей чувствительности лазерного гироскопа

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011148682A (ru) 2013-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2488776C1 (ru) Способ повышения точности калибровки трехосных лазерных гироскопов с одним общим вибратором
CN107655493B (zh) 一种光纤陀螺sins六位置系统级标定方法
RU2395061C1 (ru) Способ определения местоположения подвижных объектов и комплексированная навигационная система для его реализации
US9645267B2 (en) Triaxial accelerometer assembly and in-situ calibration method for improved geodetic and seismic measurements
US6904377B2 (en) Method for measuring force-dependent gyroscope sensitivity
Chen et al. On-chip capacitive sensing and tilting motion estimation of a micro-stage for in situ MEMS gyroscope calibration
Dorveaux Magneto-inertial navigation: principles and application to an indoor pedometer
Tian et al. A cosine-fitting self-alignment method of MEMS-based inertial navigation system consisting of a skew FOG
Zaitsev et al. Angular MET sensor for precise azimuth determination
RU2509289C2 (ru) Азимутальная ориентация платформы трехосного гиростабилизатора по приращениям угла прецессии гироблока
Sun et al. Sequential calibration method of nonlinear errors of PIGA on counter-rotating platform centrifuge
Emel’yantsev et al. Calibration of a precision SINS IMU and construction of IMU-bound orthogonal frame
Noureldin et al. Inertial navigation system
Iozan et al. Measuring the Earth’s rotation rate using a low-cost MEMS gyroscope
Iozan et al. North finding system using a MEMS gyroscope
RU2619443C2 (ru) Способ оценки погрешностей трехосного гироскопа
Filatov et al. Studying the static errors of MEMS accelerometer triad in quasiharmonic oscillation mode
KR20200139613A (ko) 방향 발견자
Bischof et al. Vibration detection with 100 Hz GPS PVAT during a dynamic flight
Peshekhonov Problem of the vertical deflection in high-precision inertial navigation
RU2386107C1 (ru) Автономный способ определения начальной ориентации приборной системы координат бесплатформенного инерциального блока управляемого объекта относительно базовой системы координат
Zhang et al. Implementation and complexity analysis of orientation estimation algorithms for human body motion tracking using low-cost sensors
US20070095124A1 (en) Inertial north finder
RU2320963C2 (ru) Способ выставки осей подвижного объекта
Krobka On the influence of non-ideal onboard time scale on the structure of error equations and the accuracy of strapdown inertial navigation systems

Legal Events

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

Effective date: 20131201