RU2536365C1 - Apparatus for monitoring inertial navigation system - Google Patents

Apparatus for monitoring inertial navigation system Download PDF

Info

Publication number
RU2536365C1
RU2536365C1 RU2013125214/08A RU2013125214A RU2536365C1 RU 2536365 C1 RU2536365 C1 RU 2536365C1 RU 2013125214/08 A RU2013125214/08 A RU 2013125214/08A RU 2013125214 A RU2013125214 A RU 2013125214A RU 2536365 C1 RU2536365 C1 RU 2536365C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
inputs
coordinate
multiplier
Prior art date
Application number
RU2013125214/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013125214A (en
Inventor
Владимир Юрьевич Чернов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии"
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 "Инновационные технологии" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии"
Priority to RU2013125214/08A priority Critical patent/RU2536365C1/en
Publication of RU2013125214A publication Critical patent/RU2013125214A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2536365C1 publication Critical patent/RU2536365C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: apparatus comprises sensors for measuring angular velocities on axes of an object, coordinate converters, function generators, adders, subtractor circuits, differentiators, multipliers, integrators, a gravitational acceleration setting device and comparators, connected such that output signals of the adders are compared with threshold values of estimates of accuracy of measured and calculated accelerations. The monitoring apparatus simultaneously measures and compares apparent and absolute acceleration of the object. To this end, absolute angular and linear velocities of the object are measured by angular velocity sensors and sensors for measuring velocities of the inertial system. The difference between acceleration estimates and measured values thereof on comparators of the apparatus indicates the inertial navigation system is faulty.
EFFECT: high efficiency of monitoring when performing flight tasks.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области контроля исправности систем управления маневренных подвижных объектов и, в частности, к средствам комплексного аппаратурно безызбыточного контроля платформенных инерциальных навигационных систем, пилотируемых и беспилотных наземных, воздушных и космических аппаратов, минимального веса, габаритов, энергопотребления, сложности и стоимости. Оно также может быть использовано для создания простых и высоконадежных средств контроля и резервных каналов пилотажно-навигационных систем современного самолета, защищенных от отказов и сбоев основной многократно резервированной сложной гироинерциальной системы управления.The invention relates to the field of monitoring the operability of control systems of maneuverable moving objects and, in particular, to the means of complex hardware-redundant monitoring of platform inertial navigation systems, manned and unmanned ground, air and spacecraft, minimum weight, dimensions, power consumption, complexity and cost. It can also be used to create simple and highly reliable means of control and backup channels for flight and navigation systems of a modern aircraft, protected from failures and failures of the main multiple redundant complex gyro-inertial control system.

Известно устройство контроля пилотажно-навигационной системы самолета ИЛ-86 [Воробьев В.Г., Глухов В.В, Кадышев И.К. Авиационные приборы, информационно-измерительные системы и комплексы. М.: Транспорт, 1992. С.290, 368, 375; Морозов В.В., Баринова Т.В. Приборное оборудование самолета ИЛ-86 и его эксплуатация. Учебное пособие. Ульяновск: Центр ГА СЭВ, 1989], в котором широко применяется аппаратная избыточность датчиков курса, рыскания, тангажа, крена трех инерциальных навигационных систем (ИНС), резервированных блоков датчиков угловых скоростей (БДГ), датчиков скоростей и других приборов, реализуемых мажоритарными блоками контроля крена (БКК), базовой системой курса и вертикали (БСКВ), блоком формирования команд (БФК). Среднее значение трех одноименных полетных параметров с мажоритарного блока сравнивается с выходными сигналами датчиков и по рассогласованию делается вывод об исправности соответствующего датчика системы. При этом обеспечивается высокая информационная производительность контроля платформенной ИНС I1=I+I+I+Iψ+Iϑ+Iγ=0,698 бит/с [1, с.11-13]. Трехкратное увеличение веса, габаритов, энергопотребления, стоимости приборного оборудования с целью повышения безопасности полета здесь вполне допустимо. Однако сложность контроля, и как следствие его низкая надежность и достоверность обнаружения отказа именно датчиков комплекса, содержащего например типовые элементы: платформенную инерциальную навигационную систему ИНС-2000 (среднее время наработки на отказ TИНС=1000 час), бортовую цифровую вычислительную машину БЦВМ 80-30301 (среднее время наработки на отказ TБЦВМ=18000 час), делает его малоэффективным по достоверности PД1=0,526 и времени достоверного контроля TД1=3,1 час, для времени полета t=2 часа. Это требует большого объема регламентных, предполетных работ [2, 3]. Надежность платформенной инерциальной навигационной системы, состоящей из трех ИНС-2000 и БЦВМ 80-30301, здесь очень велика и составляет T=16300 час. Весовые G1=21×3+8=71 кг и габаритные характеристики V1=(385×264×195)×3+(140×140×22)×2=60322 см3 значительны. Устройство исключительно затратно, так как его работа связана с расходом ресурса сразу трех весьма дорогих инерциальных систем.A control device for the flight control and navigation system of the aircraft IL-86 [Vorobev V.G., Glukhov V.V., Kadyshev I.K. Aviation devices, information-measuring systems and complexes. M .: Transport, 1992. S.290, 368, 375; Morozov V.V., Barinova T.V. Instrumentation of the aircraft IL-86 and its operation. Tutorial. Ulyanovsk: Center for GA SEV, 1989], in which hardware redundancy of heading, yaw, pitch, and roll sensors of three inertial navigation systems (ANS), redundant blocks of angular velocity sensors (BDG), speed sensors, and other devices sold by majority control units is widely used roll (BKK), the basic course and vertical system (BSKV), the unit for the formation of teams (BFK). The average value of the three flight parameters of the same name from the majority block is compared with the output signals of the sensors and, after a mismatch, a conclusion is made about the serviceability of the corresponding sensor of the system. This ensures high information performance monitoring platform ANN I 1 = I + I + I + I ψ + I ϑ + I γ = 0.698 bit / s [1, pp. 11-13]. Three-fold increase in weight, dimensions, energy consumption, the cost of instrumentation in order to improve flight safety is quite acceptable here. However, the complexity of the control, and as a result, its low reliability and reliability of failure detection of precisely the sensors of the complex, containing for example typical elements: the INS-2000 platform inertial navigation system (average MTBF T INS = 1000 hours), on-board digital computer BTsVM 80- 30301 (mean time between failures T BCMC = 18000 hours), makes it ineffective in reliability P D1 = 0.526 and reliable control time T D1 = 3.1 hours, for flight time t = 2 hours. This requires a large amount of scheduled, preflight operations [2, 3]. The reliability of the platform inertial navigation system, which consists of three ANN-2000 and BTsVM 80-30301, is very high here and is T = 16300 hours. Weighted G 1 = 21 × 3 + 8 = 71 kg and overall characteristics V 1 = (385 × 264 × 195) × 3 + (140 × 140 × 22) × 2 = 60322 cm 3 are significant. The device is extremely expensive, since its operation is associated with the consumption of a resource of three very expensive inertial systems.

Известны устройства контроля инерциальных навигационных систем с применением наблюдателей состояния, объединяемых фильтром Калмана или Льюенбергера [Кузовков Н.Т. Системы стабилизации летательных аппаратов. М.: Высшая школа, 1976, с.191-205; Авиациионная радионавигация: Справочник. Под ред. А.А. Сосновского. М.: Транспорт, 1990. с.30-31; Колодежный Л.П., Чернодаров А.В. Надежность и техническая диагностика. М.: Изд. ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина, 2010. с.178]. Наблюдатель состояния строится на основе модели объекта контроля и помех, подключенной параллельно и охваченной дополнительной обратной связью по сигналу рассогласования модели и объекта. Модель объекта контроля, как правило, имеет упрощенный линеаризованный характер. При этом коэффициент обратной связи выбирается таким образом, чтобы выход модели как можно точнее совпадал с выходом контролируемой инерциальной навигационной системы. Следя за величиной рассогласования, можно осуществить непрерывный контроль за исправностью системы. Основная трудность в реализации устройства заключается в определении переменных коэффициентов обратной связи по адекватной модели сложной и размерной платформенной инерциальной навигационной системы и нестационарных корреляционных функций ее случайных помех [4, с.205; 5, с.111, 125, 128, 132 и др.].Known control devices for inertial navigation systems using state observers combined by a Kalman or Lewenberger filter [N. Kuzovkov Aircraft stabilization systems. M .: Higher school, 1976, pp. 191-205; Aviation Radio Navigation: A Handbook. Ed. A.A. Sosnovsky. M .: Transport, 1990.p.30-31; Kolodezhny L.P., Chernodarov A.V. Reliability and technical diagnostics. M .: Publishing. VVA them. prof. NOT. Zhukovsky and Yu.A. Gagarina, 2010. p.178]. The state observer is built on the basis of the model of the monitoring and interference object, connected in parallel and covered by additional feedback on the model and object mismatch signal. The model of the control object, as a rule, has a simplified linearized character. In this case, the feedback coefficient is selected so that the model output matches the output of the controlled inertial navigation system as closely as possible. By monitoring the magnitude of the mismatch, you can continuously monitor the health of the system. The main difficulty in the implementation of the device lies in the determination of variable feedback coefficients using an adequate model of a complex and dimensional platform inertial navigation system and non-stationary correlation functions of its random interference [4, p.205; 5, p. 111, 125, 128, 132, etc.].

Известно устройство контроля платформенной инерциальной навигационной системы в предполетном состоянии [Воробьев В.Г., Глухов В.В., Кадышев И.К. Авиационные приборы, информационно-измерительные системы и комплексы. М.: Транспорт, 1992. с.374-375]. После горизонтальной стабилизации гироплатформы, проверка исправности производится по условию, что сумма квадратов выходных сигналов коррекции гироскопов должна быть равна квадрату напряжения, соответствующего угловой скорости вращения Земли. Информационная производительность здесь I2=IωX+IωY+IωZ=2,843 бит/с [1, с.11-13]. Контроль возможен только в предполетном режиме работы инерциальной системы и ограничен сигналами угловых скоростей платформы. Информация об угловой ориентации, линейных скоростях летательного аппарата, на котором располагается инерциальная навигационная система, не контролируется.A device for monitoring the platform inertial navigation system in the pre-flight state [Vorobev V.G., Glukhov V.V., Kadyshev I.K. Aviation devices, information-measuring systems and complexes. M.: Transport, 1992. S. 374-375]. After horizontal stabilization of the gyro platform, a health check is performed on the condition that the sum of the squares of the output signals of the correction of the gyroscopes should be equal to the square of the voltage corresponding to the angular velocity of the Earth's rotation. Information capacity is I 2 = I + I ωX ωY ωZ + I = 2.843 bit / s [1, s.11-13]. Control is possible only in the pre-flight mode of the inertial system and is limited by the signals of the angular velocity of the platform. Information about the angular orientation, linear speeds of the aircraft on which the inertial navigation system is located is not controlled.

Известно устройство контроля инерциальной навигационной системы - прототип [Заявка на патент РФ №2012127 530, МПК G05B 23/00, 02.07.2012], содержащее датчики продольной, нормальной, поперечной угловой скорости, датчики крена, тангажа, гироскопического курса, продольный, поперечный, нормальный акселерометры, датчики вертикальной составляющей линейной скорости, западной горизонтальной составляющей линейной скорости, северной горизонтальной составляющей линейной скорости. Выход датчика крена соединен с входами первого и второго функциональных преобразователей. Выход датчика тангажа соединен с входами третьего и четвертого функциональных преобразователей. Выход нормального акселерометра соединен с первым вычитающим входом первого сумматора, второй суммирующий и третий вычитающий входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго умножителей, четвертый суммирующий вход - с выходом третьего умножителя, входы которого соединены с выходами первого и четвертого функциональных преобразователей, пятый суммирующий вход - с выходом первого дифференциатора. Выход первого сумматора соединен со входом первого компаратора. Выход поперечного акселерометра соединен с первым вычитающим входом второго сумматора, второй суммирующий и третий вычитающий входы которого соединены соответственно с выходами четвертого и пятого умножителей, четвертый вычитающий вход - с выходом шестого умножителя, входы которого соединены с выходами второго и четвертого функциональных преобразователей, пятый суммирующий вход - с выходом второго дифференциатора. Выход второго сумматора соединен со входом второго компаратора. Выход продольного акселерометра соединен с первым вычитающим входом третьего сумматора, второй суммирующий и третий вычитающий входы которого соединены соответственно с выходами седьмого и восьмого умножителей, четвертый суммирующий вход - с выходом третьего функционального преобразователя, пятый суммирующий вход - с выходом третьего дифференциатора. Выход третьего сумматора соединен с входом третьего компаратора. Первые входы первого и восьмого умножителей подключены к выходу датчика поперечной угловой скорости. Первые входы второго и четвертого умножителей подключены к выходу датчика продольной угловой скорости. Первые входы пятого и седьмого умножителей подключены к выходу датчика нормальной угловой скорости. Выходы первого, второго, третьего компараторов соединены со входами схемы ИЛИ. В состав устройства контроля также входят первый, второй, третий преобразователи координат, пятый, шестой функциональные преобразователи. Выход датчика северной горизонтальной составляющей линейной скорости соединен с первым входом первого преобразователя координат, второй и третий входы которого соединены соответственно с пятым и шестым функциональными преобразователями, подключенными входами к выходу датчика гироскопического курса, четвертый и пятый входы - с выходами соответственно датчика вертикальной составляющей линейной скорости и датчика западной горизонтальной составляющей линейной скорости. Первый выход первого преобразователя координат соединен с пятым входом второго преобразователя координат, второй выход - с четвертым входом второго преобразователя координат, третий выход - с первым входом второго преобразователя координат, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами третьего и четвертого функциональных преобразователей. Первый выход второго преобразователя координат соединен с четвертым входом третьего преобразователя координат, второй выход - с пятым входом третьего преобразователя координат, третий выход - с первым входом третьего преобразователя координат, второй и третий входы которого соединены соответственно со вторым и первым функциональными преобразователями. Первый выход третьего преобразователя координат соединен с входом первого дифференциатора и вторыми входами четвертого и восьмого умножителей, второй выход третьего преобразователя координат соединен с входом второго дифференциатора и вторыми входами второго и седьмого умножителей, третий выход третьего преобразователя координат соединен с входом третьего дифференциатора и вторыми входами первого и пятого умножителей.A device for monitoring an inertial navigation system is known as a prototype [RF Patent Application No. 2012127 530, IPC G05B 23/00, 02/02/2012], comprising longitudinal, normal, lateral angular velocity sensors, roll, pitch, gyroscopic sensors, longitudinal, transverse, normal accelerometers, sensors of the vertical component of the linear velocity, the western horizontal component of the linear velocity, the northern horizontal component of the linear velocity. The output of the roll sensor is connected to the inputs of the first and second functional converters. The output of the pitch sensor is connected to the inputs of the third and fourth functional converters. The output of a normal accelerometer is connected to the first subtracting input of the first adder, the second summing and third subtracting inputs of which are connected respectively to the outputs of the first and second multipliers, the fourth summing input is connected to the output of the third multiplier, the inputs of which are connected to the outputs of the first and fourth functional converters, the fifth summing input - with the output of the first differentiator. The output of the first adder is connected to the input of the first comparator. The output of the transverse accelerometer is connected to the first subtracting input of the second adder, the second summing and third subtracting inputs of which are connected respectively to the outputs of the fourth and fifth multipliers, the fourth subtracting input is connected to the output of the sixth multiplier, the inputs of which are connected to the outputs of the second and fourth functional converters, the fifth summing input - with the output of the second differentiator. The output of the second adder is connected to the input of the second comparator. The output of the longitudinal accelerometer is connected to the first subtracting input of the third adder, the second summing and third subtracting inputs of which are connected respectively to the outputs of the seventh and eighth multipliers, the fourth summing input to the output of the third functional converter, and the fifth summing input to the output of the third differentiator. The output of the third adder is connected to the input of the third comparator. The first inputs of the first and eighth multipliers are connected to the output of the transverse angular velocity sensor. The first inputs of the second and fourth multipliers are connected to the output of the longitudinal angular velocity sensor. The first inputs of the fifth and seventh multipliers are connected to the output of the normal angular velocity sensor. The outputs of the first, second, third comparators are connected to the inputs of the OR circuit. The control device also includes the first, second, third coordinate converters, fifth, sixth functional converters. The sensor output of the northern horizontal component of linear velocity is connected to the first input of the first coordinate transformer, the second and third inputs of which are connected respectively to the fifth and sixth functional transducers, connected by the inputs to the output of the gyroscopic heading sensor, the fourth and fifth inputs are connected to the outputs of the sensor of the vertical linear velocity component, respectively and a sensor of the western horizontal component of linear velocity. The first output of the first coordinate transformer is connected to the fifth input of the second coordinate transformer, the second output is connected to the fourth input of the second coordinate transformer, and the third output is connected to the first input of the second coordinate transformer, the second and third inputs of which are connected respectively to the outputs of the third and fourth functional transducers. The first output of the second coordinate transformer is connected to the fourth input of the third coordinate transformer, the second output to the fifth input of the third coordinate transformer, the third output to the first input of the third coordinate transformer, the second and third inputs of which are connected to the second and first functional transducers, respectively. The first output of the third coordinate converter is connected to the input of the first differentiator and the second inputs of the fourth and eighth multipliers, the second output of the third coordinate converter is connected to the input of the second differentiator and the second inputs of the second and seventh multipliers, the third output of the third coordinate converter is connected to the input of the third differentiator and the second inputs of the first and fifth multipliers.

Устройство контроля инерциальной навигационной системы содержит преобразователь координат, включающий последовательно соединенные девятый умножитель, первый вход которого соединен с первым входом преобразователя координат, второй вход - со вторым входом преобразователя координат, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом десятого умножителя, а выход - с первым выходом преобразователя координат, последовательно соединенные одиннадцатый умножитель, первый вход которого соединен с первым входом преобразователя координат, второй вход - с третьим входом преобразователя координат, первая схема вычитания, суммирующий вход которой соединен с выходом одиннадцатого умножителя, вычитающий вход - с выходом двенадцатого умножителя, а выход - со вторым выходом преобразователя координат, четвертый вход преобразователя координат соединен с его третьим выходом, пятый вход - с первыми входами десятого и двенадцатого умножителей, вторые входы которых соединены соответственно с третьим и вторым входами преобразователя координат.The control device of the inertial navigation system contains a coordinate transformer comprising a ninth multiplier connected in series, the first input of which is connected to the first input of the coordinate transformer, the second input to the second input of the coordinate transformer, the fourth adder, the second input of which is connected to the output of the tenth multiplier, and the output to the first output of the coordinate converter, the eleventh multiplier connected in series, the first input of which is connected to the first input of the coordinate converter dynamite, the second input is with the third input of the coordinate transformer, the first subtraction circuit, the summing input of which is connected to the output of the eleventh multiplier, the subtracting input is connected with the output of the twelfth multiplier, and the output is with the second output of the coordinate transformer, the fourth input of the coordinate transformer is connected to its third output fifth entrance - with the first inputs of the tenth and twelfth multipliers, the second inputs of which are connected respectively to the third and second inputs of the coordinate transformer.

Отсутствие избыточных датчиков, необходимых для обнаружения отказа, сделало целесообразным применение этого устройства в пилотажно-навигационных комплексах подвижных объектов. Устройство использует информацию датчиков, уже имеющихся на борту и входящих в состав штатного приборного оборудования. Устройство контроля, принятое за прототип, имеет наименьшую стоимость, вес G3=38+8=46 кг, энергопотребление и габариты V3=670×310×230+(140×140×22)×2=48633 см3. Информационная производительность [1, с.11-13] контроля для прототипа составляет I3=I+I+I+Iψ+Iϑ+Iγ+IωX+IωY+IωZ+IaX+IaY+IaZ=4,114 бит/с, а достоверность контроля -PД3=0,882502. Среднее время достоверного контроля - TД3=16 час., для бесплатформенной инерциальной навигационной системы И-42 (среднее время наработки на отказ TИ-42=2400 час, ЦВМ 80-30301 TБЦВМ=18000 час [6, 7]).The lack of redundant sensors necessary for detecting a failure has made it advisable to use this device in flight-navigation complexes of moving objects. The device uses the information of sensors already on board and included in the standard instrumentation equipment. The control device adopted for the prototype has the lowest cost, weight G 3 = 38 + 8 = 46 kg, power consumption and dimensions V 3 = 670 × 310 × 230 + (140 × 140 × 22) × 2 = 48633 cm 3 . The information productivity [1, pp. 11-13] of the control for the prototype is I 3 = I + I + I + I ψ + I ϑ + I γ + I ωX + I ωY + I ωZ + I aX + I aY + I aZ = 4.114 bit / s, and the reliability of the control is -P D3 = 0.882502. The average time of reliable control is T D3 = 16 hours, for the strapdown inertial navigation system I-42 (mean time between failures T I-42 = 2400 hours, digital computer 80-30301 T BTsVM = 18000 hours [6, 7]).

Недостатком известного устройства - прототипа является его неспособность контролировать любую платформенную инерциальную навигационную систему классической четырехрамочной схемы (фиг.3) [Воробьев В.Г., Глухов В.В., Кадышев И.К. Авиационные приборы, информационно-измерительные системы и комплексы. М.: Транспорт, 1992. С.360, 371], по которой построены большинство систем полуаналитического типа [Помыкаев И.И, Селезнев В.П., Дмитроченко Л.А. Навигационные приборы и системы. М.: Машиностроение, 1983. С.294] управления маневренных подвижных объектов. Это обусловлено тем, что продольный, нормальный, поперечный акселерометры, подключаемые к входам устройства контроля в бесплатформенной инерциальной системе, связаны с корпусом объекта. Западный, северный и вертикальный акселерометры платформенной инерциальной системы соединены с платформой в кардановом подвесе. Датчик внешнего крена в бесплатформенной системе вообще отсутствует. Работа системы стабилизации платформы не проверяется. Для эффективного контроля желательна полнота контроля выходных сигналов платформенной инерциальной навигационной системы, высокая информационная производительность, достоверность, аппаратная безызбыточность, универсальность контроля по типу средств гиростабилизации платформы, при минимуме веса, габаритов и стоимости.A disadvantage of the known device - the prototype is its inability to control any platform inertial navigation system of the classical four-frame scheme (figure 3) [Vorobev V.G., Glukhov V.V., Kadyshev I.K. Aviation devices, information-measuring systems and complexes. M .: Transport, 1992. P.360, 371], on which the majority of semi-analytical type systems are built [Pomykaev I.I., Seleznev V.P., Dmitrochenko L.A. Navigation devices and systems. M.: Mechanical Engineering, 1983. P.294] control maneuverable moving objects. This is due to the fact that the longitudinal, normal, transverse accelerometers connected to the inputs of the control device in the strapdown inertial system are connected to the body of the object. The western, northern and vertical accelerometers of the platform inertial system are connected to the platform in a gimbal. There is no external roll sensor in the platform system. The operation of the platform stabilization system is not checked. For effective control, the completeness of control of the output signals of the platform inertial navigation system, high information performance, reliability, hardware break-evenness, universality of control by the type of platform gyrostabilization means with a minimum of weight, dimensions and cost are desirable.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является создание аппаратурно безызбыточной комплексной системы автоматического контроля для весьма распространенной схемы полуаналитической платформенной инерциальной навигационной системы повышенной точности, надежности, информационной производительности, достоверности контроля с высокими технико-экономическими показателями по весу, габаритам, энергопотреблению, стоимости, универсальности контроля гиростабилизации платформы с акселерометрами, удобству эксплуатации на легком маневренном объекте, практическая реализация которой возможна простейшим безынерционным алгоритмом встроенного или внешнего вычислителя аналогового или дискретного типа.The main task, which the claimed device is aimed at, is to create a hardware-redundant integrated automatic control system for a very common semi-analytical platform inertial navigation system of increased accuracy, reliability, information performance, reliability of control with high technical and economic indicators in weight, dimensions, energy consumption, the cost, versatility of gyro stabilization control platform with accelerometers, convenience kspluatatsii for easy maneuverability object, the practical realization of which can be free-wheeling simplest algorithm calculating internal or external analog or digital type.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является повышение достоверности обнаружения отказа, информационной производительности, точности контроля параметров с безызбыточными средствами минимального веса, габаритов, энергопотребления, сложности и стоимости при одновременном повышении эффективности выполнения полетных задач объектом. Полнота контроля включает все выходные сигналы системы. Устройство применимо для большого числа платформенных инерциальных систем с электромеханическими, поплавковыми, двух-трехстепенными, лазерными, вибрационными, волоконно-оптическими, микромеханическими и другими гироскопами в контурах стабилизации платформы с акселерометрами. При этом обеспечивается работа как в полетном, так и предполетном состоянии комплекса. Контроль ведется по безынерционным соотношениям, содержащим простейшие операции, реализуемые вычислителем на борту подвижного маневренного объекта. Контроль имеет непосредственный, а не косвенный характер, так как ведется по выходным сигналам системы, что обеспечивает защиту потребителей от возможных отказов и сбоев такого важнейшего прибора управления, как инерциальная навигационная система.The technical result achieved by the implementation of the claimed invention is to increase the reliability of failure detection, information performance, accuracy of parameter control with redundant means of minimum weight, dimensions, power consumption, complexity and cost, while increasing the efficiency of the flight mission. Full control includes all system output signals. The device is applicable to a large number of platform inertial systems with electromechanical, float, two-three-degree, laser, vibration, fiber-optic, micromechanical and other gyroscopes in the stabilization circuits of the platform with accelerometers. At the same time, work is ensured both in flight and in pre-flight state of the complex. Control is carried out by inertialess relations containing the simplest operations implemented by the calculator on board a mobile maneuverable object. The control is direct, not indirect, since it is carried out according to the output signals of the system, which protects consumers from possible failures and failures of such an important control device as an inertial navigation system.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство контроля инерциальной навигационной системы, содержащее датчик продольной угловой скорости, датчик нормальной угловой скорости, датчик поперечной угловой скорости, первый сумматор, первый вычитающий вход которого соединен с выходом первого дифференциатора, второй суммирующий вход - с выходом первого умножителя, третий вычитающий вход - с выходом второго умножителя, а выход, через первый компаратор - с первым входом схемы ИЛИ, второй сумматор, первый вычитающий вход которого соединен с выходом второго дифференциатора, второй суммирующий вход - выходом третьего умножителя, третий вычитающий вход - с выходом четвертого умножителя, а выход, через второй компаратор - с вторым входом схемы ИЛИ, третий сумматор, первый вычитающий вход которого соединен с выходом третьего дифференциатора, второй суммирующий вход - с выходом пятого умножителя, третий вычитающий вход - с выходом шестого умножителя, а выход, через третий компаратор, - с третьим входом схемы ИЛИ, датчик крена, выход которого соединен с входами первого и второго функциональных преобразователей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам первого преобразователя координат, датчик тангажа, выход которого соединен с входами третьего и четвертого функциональных преобразователей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам второго преобразователя координат, датчик гироскопического курса, выход которого соединен с входами пятого и шестого функциональных преобразователей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам третьего преобразователя координат, датчик вертикальной скорости, датчик северной скорости, датчик западной скорости, введены четвертый преобразователь координат, первая, вторая, третья, четвертая схемы вычитания, первый, второй интеграторы, четвертый, пятый, шестой, седьмой дифференциаторы, четвертый, пятый, шестой компараторы, седьмой, восьмой функциональные преобразователи, задатчик ускорения силы тяжести, западный акселерометр, северный акселерометр, вертикальный акселерометр, датчик внутреннего крена, выход которого, через седьмой и восьмой функциональные преобразователи, соединен соответственно с первым и вторым входами четвертого преобразователя координат, третий, четвертый, пятый входы первого преобразователя координат соединены соответственно с датчиком нормальной угловой скорости, датчиком продольной угловой скорости, датчиком поперечной угловой скорости, третий вход второго преобразователя координат соединен с выходом первой схемы вычитания, вычитающий вход которой, через четвертый дифференциатор, подключен к датчику крена, четвертый и пятый входы - соответственно к первому и второму выходам первого преобразователя координат, суммирующий вход первой схемы вычитания соединен с третьим выходом первого преобразователя координат, третий и четвертый входы четвертого преобразователя координат соединены соответственно с первым и вторым выходами второго преобразователя координат, пятый вход - с выходом второй схемы вычитания, вычитающий вход которой, через пятый дифференциатор, подключен к датчику тангажа, суммирующий вход второй схемы вычитания соединен с третьим выходом второго преобразователя координат, третий и четвертый входы третьего преобразователя координат соединены соответственно с первым и вторым выходами четвертого преобразователя координат, пятый вход - с выходом четвертой схемы вычитания, вычитающий вход которой, через седьмой дифференциатор, подключен к датчику внутреннего крена, суммирующий вход четвертой схемы вычитания соединен с третьим выходом четвертого преобразователя координат, первый выход третьего преобразователя координат, через первый интегратор, соединен с четвертым суммирующим входом первого сумматора, входами второго, пятого умножителей и, через четвертый компаратор, с входом схемы ИЛИ, второй выход третьего преобразователя координат, через второй интегратор, соединен с четвертым вычитающим входом второго сумматора, входами третьего, шестого умножителей и, через пятый компаратор, с входом схемы ИЛИ, третий выход третьего преобразователя координат соединен с суммирующим входом третьей схемы вычитания, вычитающий вход которой, через шестой дифференциатор, соединен с датчиком гироскопического курса, выход третьей схемы вычитания соединен с первым, четвертым умножителями и, через шестой компаратор, с входом схемы ИЛИ, задатчик ускорения силы тяжести соединен с четвертым суммирующим входом третьего сумматора, датчик вертикальной скорости соединен с входами второго, третьего умножителей и третьего дифференциатора, датчик северной скорости соединен с входами первого, шестого умножителей и второго дифференциатора, датчик западной скорости соединен с входами четвертого, пятого умножителей и первого дифференциатора, выходы вертикального акселерометра, северного акселерометра, западного акселерометра соединены с пятыми суммирующими входами соответственно третьего, второго, первого сумматоров, выход схемы ИЛИ является выходом устройства.The specified technical result is achieved by the fact that in a known control device of an inertial navigation system comprising a longitudinal angular velocity sensor, a normal angular velocity sensor, a transverse angular velocity sensor, a first adder, the first subtracting input of which is connected to the output of the first differentiator, the second summing input - with the output the first multiplier, the third subtracting input - with the output of the second multiplier, and the output, through the first comparator - with the first input of the OR circuit, the second adder, the first subtracting the path of which is connected to the output of the second differentiator, the second summing input - the output of the third multiplier, the third subtracting input - with the output of the fourth multiplier, and the output, through the second comparator - with the second input of the OR circuit, the third adder, the first subtracting input of which is connected to the output of the third differentiator , the second summing input is with the output of the fifth multiplier, the third subtracting input is with the output of the sixth multiplier, and the output, through the third comparator, is with the third input of the OR circuit, the roll sensor, the output of which is connected to the inputs the first and second functional transducers, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the first coordinate transformer, a pitch sensor, the output of which is connected to the inputs of the third and fourth functional transducers, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the second coordinate transducer, gyroscopic heading sensor, the output of which is connected to the inputs of the fifth and sixth functional converters, the outputs of which are connected respectively to the first and second the first inputs of the third coordinate converter, a vertical speed sensor, a northern speed sensor, a western speed sensor, the fourth coordinate converter, the first, second, third, fourth subtraction schemes, the first, second integrators, the fourth, fifth, sixth, seventh differentiators, the fourth, fifth are introduced , sixth comparators, seventh, eighth functional converters, accelerator of gravity, western accelerometer, northern accelerometer, vertical accelerometer, internal roll sensor, the output of which, h the result of the seventh and eighth functional transducers, respectively connected to the first and second inputs of the fourth coordinate transducer, the third, fourth, fifth inputs of the first coordinate transducer are connected respectively to a normal angular velocity sensor, a longitudinal angular velocity sensor, a transverse angular velocity sensor, a third input of the second coordinate transformer connected to the output of the first subtraction circuit, the subtracting input of which, through the fourth differentiator, is connected to the roll sensor, the fourth and fifth nth inputs - respectively, to the first and second outputs of the first coordinate transformer, the summing input of the first subtraction circuit is connected to the third output of the first coordinate transformer, the third and fourth inputs of the fourth coordinate transducer are connected respectively to the first and second outputs of the second coordinate transformer, the fifth input - with the output of the second a subtraction circuit, the subtracting input of which, through the fifth differentiator, is connected to the pitch sensor, the summing input of the second subtraction circuit is connected to the third output of w coordinate converter, the third and fourth inputs of the third coordinate converter are connected respectively to the first and second outputs of the fourth coordinate converter, the fifth input is connected to the output of the fourth subtraction circuit, the subtracting input of which, through the seventh differentiator, is connected to the internal roll sensor, summing the input of the fourth subtraction circuit connected to the third output of the fourth coordinate transformer, the first output of the third coordinate transformer, through the first integrator, connected to the fourth total the input of the first adder, the inputs of the second, fifth multipliers and, through the fourth comparator, with the input of the OR circuit, the second output of the third coordinate converter, through the second integrator, connected to the fourth subtracting input of the second adder, the inputs of the third, sixth multipliers and, through the fifth comparator, with the input of the OR circuit, the third output of the third coordinate converter is connected to the summing input of the third subtraction circuit, the subtracting input of which, through the sixth differentiator, is connected to the gyroscopic heading sensor, the output q the third subtraction circuit is connected to the first, fourth multipliers and, through the sixth comparator, to the input of the OR circuit, the accelerator of gravity is connected to the fourth summing input of the third adder, the vertical speed sensor is connected to the inputs of the second, third multipliers and third differentiator, the north speed sensor connected to the inputs of the first, sixth multipliers and the second differentiator, the western speed sensor is connected to the inputs of the fourth, fifth multipliers and the first differentiator, the outputs of the vertical a selerometra, northern accelerometer Western accelerometer coupled with fifth summing inputs respectively the third, second and first adders OR circuit output is the output device.

Устройство контроля инерциальной навигационной системы отличается также тем, что преобразователь координат содержит последовательно соединенные седьмой умножитель, первый вход которого соединен с первым входом преобразователя координат, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом восьмого умножителя, а выход - с первым выходом преобразователя координат, последовательно соединенные девятый умножитель, первый вход которого соединен с вторым входом преобразователя координат, второй вход, как и второй вход седьмого умножителя, соединен с третьим входом преобразователя координат, пятая схема вычитания, суммирующий вход которой соединен с выходом девятого умножителя, вычитающий вход - с выходом десятого умножителя, а выход - со вторым выходом преобразователя координат, четвертый вход преобразователя координат соединен с его третьим выходом, пятый вход - с первыми входами восьмого и десятого умножителей, вторые входы которых соединены соответственно с вторым и первым входами преобразователя координат.The inertial navigation system control device is also characterized in that the coordinate converter comprises a seventh multiplier connected in series, the first input of which is connected to the first input of the coordinate converter, a fourth adder, the second input of which is connected to the output of the eighth multiplier, and the output - with the first output of the coordinate converter, in series connected the ninth multiplier, the first input of which is connected to the second input of the coordinate transformer, the second input, as well as the second input of the seventh smart resident connected to the third input of the coordinate transformer, the fifth subtraction circuit, the summing input of which is connected to the output of the ninth multiplier, the subtractive input is the output of the tenth multiplier, and the output is the second output of the coordinate transducer, the fourth input of the coordinate transformer is connected to its third output, the fifth input - with the first inputs of the eighth and tenth multipliers, the second inputs of which are connected respectively to the second and first inputs of the coordinate transformer.

Технический результат достигается тем, что в устройстве контроля инерциальной навигационной системы реализовано измерение величины и направления кажущегося ускорения a = [ a X П , a Y П , a Z П ]

Figure 00000001
, определение величины и направления разности W a
Figure 00000002
абсолютного W = [ W X П , W Y П , W Z П ]
Figure 00000003
кажущегося ускорения a
Figure 00000004
, проекций этой разности на оси платформенной системы координат OXПYПZП, в которой проверяется выполнение основного уравнения инерциальной навигацииThe technical result is achieved by the fact that in the control device of the inertial navigation system the measurement of the magnitude and direction of the apparent acceleration is implemented a = [ a X P , a Y P , a Z P ]
Figure 00000001
, determination of the magnitude and direction of the difference W - a
Figure 00000002
absolute W = [ W X P , W Y P , W Z P ]
Figure 00000003
apparent acceleration a
Figure 00000004
, projections of this difference on the axis of the platform coordinate system OX П Y П Z П , in which the implementation of the basic equation of inertial navigation is checked

W a = g , ( 1 )

Figure 00000005
W - a = g , ( one )
Figure 00000005

где g = [ g X П , g Y П , g Z П ]

Figure 00000006
- вектор ускорения силы тяжести в проекциях на те же оси OXПYПZП [8]. Взаимосвязь линейного и углового движения платформы дает возможность определить отказ системы.Where g = [ g X P , g Y P , g Z P ]
Figure 00000006
- the acceleration vector of gravity in projections on the same axis OX P Y P Z P [8]. The relationship of linear and angular motion of the platform makes it possible to determine the failure of the system.

Проведенный заявителем анализ уровня техники установил, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественных всем признакам заявленного устройства контроля инерциальной навигационной системы, отсутствуют, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию „новизна”.The analysis of the prior art by the applicant has established that there are no analogues that are characterized by sets of features identical to all the features of the claimed inertial navigation system control device, therefore, the claimed invention meets the “novelty” condition.

Результаты поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.Search results for known technical solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention from the prototype have shown that they do not follow explicitly from the prior art.

Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата и изобретение не основано на:From the prior art determined by the applicant, the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the indicated technical result is not revealed and the invention is not based on:

- дополнении известного устройства-аналога какой-либо известной частью, присоединенной к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно этого дополнения;- supplementing the known analogue device with any known part attached to it according to known rules, in order to achieve a technical result in respect of which the effect of this addition is established;

- замене какой-либо части устройства-аналога другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;- replacing any part of the analog device with another known part to achieve a technical result, in respect of which the effect of such an addition is established;

- исключении какой-либо части устройства-аналога с одновременным исключением, обусловленной ее наличием функции, и достижением обычного для такого исключения результата;- the exclusion of any part of the analog device with the simultaneous exception due to its presence of the function, and the achievement of the usual result for such an exception;

- увеличении количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в устройстве именно таких элементов;- increasing the number of elements of the same type to enhance the technical result due to the presence in the device of just such elements;

- выполнении известного устройства-аналога или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами материала;- the implementation of the known device is an analogue or part of a known material to achieve a technical result due to the known properties of the material;

- создании устройства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого устройства и связей между ними;- creating a device consisting of known parts, the choice of which and the connection between them are based on known rules, and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this device and the connections between them;

- изменении количественного признака (признаков) устройства и предоставлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении вида взаимосвязи, если известен факт влияния каждого из них на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, следовательно, заявленное изобретение соответствует „изобретательскому уровню”.- a change in the quantitative sign (s) of the device and the provision of such signs in the relationship or change the type of relationship, if the fact of the influence of each of them on the technical result is known, and new values of these signs or their relationship could be obtained on the basis of known dependencies, therefore, the claimed invention corresponds to the "inventive step".

На фиг.1 изображена структурная схема устройства контроля инерциальной навигационной системы, где приняты следующие обозначения:Figure 1 shows a structural diagram of a control device for an inertial navigation system, where the following notation:

1 - инерциальная навигационная система;1 - inertial navigation system;

2 - датчик крена;2 - roll sensor;

3 - датчик тангажа;3 - pitch sensor;

4 - датчик внутреннего крена;4 - sensor of internal roll;

5 - датчик гироскопического курса;5 - sensor gyroscopic course;

6 - датчик вертикальной скорости;6 - vertical speed sensor;

7 - датчик северной скорости;7 - north speed sensor;

8 - датчик западной скорости;8 - western speed sensor;

9 - западный акселерометр;9 - western accelerometer;

10 - северный акселерометр;10 - northern accelerometer;

11 - вертикальный акселерометр;11 - vertical accelerometer;

12-1, 12-2, 12-3 - первый, второй, третий сумматоры;12-1, 12-2, 12-3 - the first, second, third adders;

13-1, 13-2, 13-3, 13-4, 13-5, 13-6, 13-7 - первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой дифференциаторы;13-1, 13-2, 13-3, 13-4, 13-5, 13-6, 13-7 - the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh differentiators;

14-1, 14-2, 14-3, 14-4, 14-5, 14-6 - первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой умножители;14-1, 14-2, 14-3, 14-4, 14-5, 14-6 - the first, second, third, fourth, fifth, sixth multipliers;

15-1, 15-2, 15-3, 15-4, 15-5, 15-6 - первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой компараторы;15-1, 15-2, 15-3, 15-4, 15-5, 15-6 - first, second, third, fourth, fifth, sixth comparators;

16 - схема ИЛИ;16 is an OR diagram;

17-1, 17-2, 17-3, 17-4, 17-5, 17-6, 17-7, 17-8 - первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой функциональные преобразователи;17-1, 17-2, 17-3, 17-4, 17-5, 17-6, 17-7, 17-8 - the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth functional converters;

18-1, 18-2, 18-3, 18-4 - первый, второй, третий, четвертый преобразователи координат;18-1, 18-2, 18-3, 18-4 - the first, second, third, fourth coordinate converters;

19-1, 19-2, 19-3, 19-4 - схемы вычитания;19-1, 19-2, 19-3, 19-4 - subtraction schemes;

20 - датчик нормальной угловой скорости;20 - sensor normal angular velocity;

21 - датчик продольной угловой скорости;21 - sensor longitudinal angular velocity;

22 - датчик поперечной угловой скорости;22 - transverse angular velocity sensor;

23-1, 23-2 - первый, второй интеграторы;23-1, 23-2 - the first, second integrators;

24 - задатчик ускорения силы тяжести.24 - the accelerator of gravity.

На фиг.2 приведена структурная схема преобразователя координат по п.2 формулы, где приняты следующие обозначения:Figure 2 shows the structural diagram of the coordinate Converter according to claim 2 of the formula, where the following notation:

12-4 - четвертый сумматор;12-4 - the fourth adder;

14-7, 14-8, 14-9, 14-10 - седьмой, восьмой, девятый, десятый умножители;14-7, 14-8, 14-9, 14-10 - the seventh, eighth, ninth, tenth multipliers;

19-5 - пятая схема вычитания.19-5 is the fifth subtraction scheme.

На фиг.3 показана кинематическая схема платформенной инерциальной навигационной системы 1 [7, с.371], содержащей четырехрамочную гиростабилизированную платформу П с акселерометрами AX, AY, AZ, ВК - внутреннее кольцо, НК - наружное кольцо, ДР - дополнительная рама. НП - направление полета в соответствии с положением осей связанной системы координат OXСYСZС подвижного объекта, на котором расположена инерциальная навигационная система. На фиг.1 изображено также положение систем координат и осей подвеса платформы в кардановом подвесе: Oξηξ - неподвижная, горизонтальная, географически ориентированная система координат; Oξ - направление на север (N); Oη - направление на запад (W); OXСYСZС - связанная система координат объекта; OXПYПZП - система координат платформы П; AA - ось подвеса платформы; BB - ось подвеса внутреннего кольца; CC - ось подвеса наружного кольца; DD - ось подвеса дополнительной рамы. По осям подвеса расположены: датчик 2 крена γ, датчик 3 тангажа ϑ, датчик 4 внутреннего крена γВ, датчик 5 гироскопического курса ψГ. Проекции вектора ω = [ ω X , ω Y , ω Z ]

Figure 00000007
угловой скорости объекта показаны по осям связанной системы координат. Оси чувствительности акселерометров АX, АY, AZ ориентированы по осям подвеса платформы.Figure 3 shows the kinematic diagram of a platform inertial navigation system 1 [7, p. 371] containing a four-frame gyrostabilized platform P with accelerometers A X , A Y , A Z , VK - the inner ring, NK - the outer ring, DR - additional frame . NP - flight direction in accordance with the position of the axes of the associated coordinate system OX С Y С Z С of the moving object on which the inertial navigation system is located. Figure 1 also shows the position of the coordinate systems and the platform suspension axes in a gimbal suspension: Oξηξ - fixed, horizontal, geographically oriented coordinate system; Oξ - direction to the north (N); Oη — westward direction (W); OX C Y C Z C - the associated coordinate system of the object; OX P Y P Z P - coordinate system of the platform P; AA - platform suspension axis; BB - suspension axis of the inner ring; CC - suspension axis of the outer ring; DD - suspension axis of the additional frame. The following axes of the suspension are located: the roll sensor 2 γ, the pitch sensor 3 ϑ, the inner roll sensor 4 γ B , the gyroscopic head sensor 5 ψ G. Vector projection ω = [ ω X , ω Y , ω Z ]
Figure 00000007
The angular velocity of the object is shown along the axes of the associated coordinate system. The sensitivity axes of the accelerometers A X , A Y , A Z are oriented along the axes of the platform suspension.

На фиг.4 изображено положение систем координат элементов карданова подвеса платформы, углов и угловых скоростей устройства.Figure 4 shows the position of the coordinate systems of the elements of the cardan suspension of the platform, angles and angular velocities of the device.

OXВYВZВ - система координат внутреннего кольца ВК;OX B Y B Z B - coordinate system of the inner ring VK;

OXНYНZН - система координат наружного кольца НК;OX N Y N Z N - coordinate system of the outer ring of the Tax Code;

OXДYДZД - система координат дополнительной рамы ДР;OX D Y D Z D - coordinate system of the additional frame DR;

ψГ, ϑ, γ, γВ - углы гироскопического курса, тангажа, крена, внутреннего крена;ψ G , ϑ, γ, γ B - the angles of the gyroscopic course, pitch, roll, inner roll;

ω, ω, ω - абсолютные угловые скорости платформы П;ω , ω , ω - absolute angular velocity of the platform П;

ωX, ωY, ωZ - абсолютные угловые скорости объекта, на котором расположена инерциальная навигационная система;ω X , ω Y , ω Z are the absolute angular velocities of the object on which the inertial navigation system is located;

ψ ˙ Г , ϑ ˙ , γ ˙ , γ ˙ В

Figure 00000008
- относительные угловые скорости гироскопического курса, тангажа, крена, внутреннего крена по осям AA, BB, CC, DD карданова подвеса. ψ ˙ G , ϑ ˙ , γ ˙ , γ ˙ AT
Figure 00000008
- the relative angular velocity of the gyroscopic course, pitch, roll, inner roll along the axes AA, BB, CC, DD of the gimbal.

Кинематические соотношения для угловых скоростей элементов карданова подвеса и платформы получаются в виде:Kinematic relations for the angular velocities of the elements of the cardan suspension and the platform are obtained in the form:

ω X Д = ω Z cos γ + ω Y sin γ ; ω Y Д = ω X γ ˙ ; ω Z Д = ω Z sin γ + ω Y sin γ , ( 2 )

Figure 00000009
ω X D = ω Z cos γ + ω Y sin γ ; ω Y D = ω X - γ ˙ ; ω Z D = - ω Z sin γ + ω Y sin γ , ( 2 )
Figure 00000009

где ω, ω, ω - угловые скорости дополнительной рамы;where ω , ω , ω - angular speeds of the additional frame;

ω X Н = ω X Д ϑ ˙ ; ω Y Н = ω Z Д sin ϑ + ω Y Д cos ϑ ; ω Z Н = ω Z Д cos ϑ + ω Y Д sin ϑ , ( 3 )

Figure 00000010
ω X N = ω X D - ϑ ˙ ; ω Y N = ω Z D sin ϑ + ω Y D cos ϑ ; ω Z N = ω Z D cos ϑ + ω Y D sin ϑ , ( 3 )
Figure 00000010

где ω, ω, ω - угловые скорости наружного кольца;where ω , ω , ω - angular velocities of the outer ring;

ω X В = ω X Н cos γ В + ω Z Н sin γ В ; ω Y В = ω X Н γ ˙ В ; ω Z В = ω Z Н cos γ В + ω X Н sin γ В , ( 4 )

Figure 00000011
ω X AT = ω X N - cos γ AT + ω Z N sin γ AT ; ω Y AT = ω X N - γ ˙ AT ; ω Z AT = ω Z N - cos γ AT + ω X N sin γ AT , ( four )
Figure 00000011

где ω, ω, ω - угловые скорости внутреннего кольца;where ω XB , ω YB , ω ZB are the angular velocities of the inner ring;

ω X П = ω X В cos ψ Г + ω Y В sin ψ Г ; ω Y П = ω X В sin ψ Г + ω Y В cos ψ Г ; ω Z П = ω Z В ψ ˙ Г , ( 5 )

Figure 00000012
ω X P = ω X AT - cos ψ G + ω Y AT sin ψ G ; ω Y P = ω X AT sin ψ G + ω Y AT cos ψ G ; ω Z P = ω Z AT - ψ ˙ G , ( 5 )
Figure 00000012

где ω, ω, ω - угловые скорости платформы.where ω , ω , ω - angular velocity of the platform.

Углы отклонения платформы П от горизонтальной плоскости системы координат Oξηξ будут α ϑ П = ω X П d t ; t α γ П = ω Y П d t ; t ( 6 )

Figure 00000013
The angles of deviation of the platform P from the horizontal plane of the coordinate system Oξηξ will be α ϑ P = ω X P d t ; t α γ P = ω Y P d t ; t ( 6 )
Figure 00000013

Проекции абсолютного ускорения W П = [ W X П , W Y П , W Z П ] T

Figure 00000014
на оси платформы: W X П = d V X П / d t + ω Y П V Z П ω Z П V Y П ; W Y П = d V Y П / d t + ω Z П V X П ω X П V Z П ; W Z П = d V Z П / d t + ω X П V Y П ω Y П V X П ; ( 7 )
Figure 00000015
Absolute Acceleration Projections W P = [ W X P , W Y P , W Z P ] T
Figure 00000014
on the axis of the platform: W X P = d V X P / d t + ω Y P V Z P - ω Z P V Y P ; W Y P = d V Y P / d t + ω Z P V X P - ω X P V Z P ; W Z P = d V Z P / d t + ω X P V Y P - ω Y P V X P ; ( 7 )
Figure 00000015

где V, V, V - проекции величины и направления линейной скорости V П = [ V X П , V Y П , V Z П ] T

Figure 00000016
на оси системы координат платформы, м/с;where V , V , V - projection of the magnitude and direction of the linear velocity V P = [ V X P , V Y P , V Z P ] T
Figure 00000016
on the axis of the platform coordinate system, m / s;

ωX, ωY, ωZ - проекции величины и направления угловой скорости объекта ω = [ ω X П , ω Y П , ω Z П ] T

Figure 00000017
оси системы координат платформы, 1/с.ω X , ω Y , ω Z - projection of the magnitude and direction of the angular velocity of the object ω = [ ω X P , ω Y P , ω Z P ] T
Figure 00000017
axis of the platform coordinate system, 1 / s.

Проекции ускорения силы тяжести g = [ g X П , g Y П , g Z П ] T

Figure 00000018
на оси горизонтальной платформы П, при малых углах αϑП, αγП, имеют вид:Gravity Acceleration Projections g = [ g X P , g Y P , g Z P ] T
Figure 00000018
on the axis of the horizontal platform P, at small angles α ϑP , α γP , have the form:

g X П = g α γ П ; g Y П = g α ϑ П ; g Z П = g . ( 8 )

Figure 00000019
g X P = g α γ P ; g Y P = g α ϑ P ; g Z P = - g . ( 8 )
Figure 00000019

Подставив в (1) проекции ускорений, измеряемых и вычисляемых инерциальной навигационной системой, получаем алгоритм контроляSubstituting in (1) the projections of the accelerations measured and calculated by the inertial navigation system, we obtain the control algorithm

ω X П = { [ ( ω Y cos γ ω Z sin γ + ( ω X γ ˙ ) sin ϑ ] sin γ В + + [ ( ω Y sin γ + ω Z cos γ ) ϑ ˙ ] cos γ В } cos ψ Г + + { [ ( ω X γ ˙ ) cos ϑ ( ω Y cos γ ω Z sin γ ) sin ϑ ] γ ˙ В } sin ψ Г

Figure 00000020
ω X P = { [ ( ω Y cos γ - ω Z sin γ + ( ω X - γ ˙ ) sin ϑ ] sin γ AT + + [ ( ω Y sin γ + ω Z cos γ ) - ϑ ˙ ] cos γ AT } cos ψ G + + { [ ( ω X - γ ˙ ) cos ϑ - ( ω Y cos γ - ω Z sin γ ) sin ϑ ] - γ ˙ AT } sin ψ G
Figure 00000020

ω Y П = { [ ( ω Y cos γ ω Z sin γ ) cos ϑ + ( ω X γ ˙ ) sin ϑ ] sin γ В + + [ ( ω Y sin γ + ω Z cos γ ) ϑ ˙ ] cos γ В } sin ψ Г + + { [ ( ω X γ ˙ ) cos ϑ ( ω Y cos γ ω Z sin γ ) sin ϑ ] γ ˙ В } sin ψ Г

Figure 00000021
ω Y P = { [ ( ω Y cos γ - ω Z sin γ ) cos ϑ + ( ω X - γ ˙ ) sin ϑ ] sin γ AT + + [ ( ω Y sin γ + ω Z cos γ ) - ϑ ˙ ] cos γ AT } sin ψ G + + { [ ( ω X - γ ˙ ) cos ϑ - ( ω Y cos γ - ω Z sin γ ) sin ϑ ] - γ ˙ AT } sin ψ G
Figure 00000021

ω Z П = { [ ( ω Y cos γ ω Z sin γ ) cos ϑ + ( ω X γ ˙ ) sin ϑ ] cos γ В + [ ( ω Y sin γ + ω Z cos γ ) ϑ ˙ ] sin γ В ψ ˙ Г

Figure 00000022
ω Z P = { [ ( ω Y cos γ - ω Z sin γ ) cos ϑ + ( ω X - γ ˙ ) sin ϑ ] cos γ AT - + [ ( ω Y sin γ + ω Z cos γ ) - ϑ ˙ ] sin γ AT - ψ ˙ G
Figure 00000022

α ϑ П = ω X П d t ; t α γ П = ω Y П d t ; t ( 9 )

Figure 00000023
α ϑ P = ω X P d t ; t α γ P = ω Y P d t ; t ( 9 )
Figure 00000023

Ф 1 = a X П d V X П / d t ω Y П V Z П + ω Z П V Y П + g α γ П

Figure 00000024
; F one = a X P - d V X P / d t - ω Y P V Z P + ω Z P V Y P + g α γ P
Figure 00000024
;

Ф 2 = a Y П d V Y П / d t ω Z П V X П + ω X П V Z П + g α γ П

Figure 00000025
; F 2 = a Y P - d V Y P / d t - ω Z P V X P + ω X P V Z P + g α γ P
Figure 00000025
;

Ф 3 = a Z П d V Z П / d t ω X П V Y П + ω Y П V X П + g

Figure 00000026
; F 3 = a Z P - d V Z P / d t - ω X P V Y P + ω Y P V X P + g
Figure 00000026
;

Ф4=ω; Ф5=ω; Ф6=ω;Ф4 = ω ; Ф5 = ω ; Ф6 = ω ;

U K i = { 0 п р и | Ф i | Ф i П 1 п р и | Ф i | > Ф i П

Figure 00000027
, i = 1,6 ¯
Figure 00000028
; UO=UK1∨UK2∨UK3∨UK4∨UK5∨UK6, U K i = { 0 P R and | | | F i | | | F i P one P R and | | | F i | | | > F i P
Figure 00000027
, i = 1,6 ¯
Figure 00000028
; U O = U K1 ∨U K2 ∨U K3 ∨U K4 ∨U K5 ∨U K6 ,

где Фi, Ф i П

Figure 00000029
- функции точности контроля и пороги срабатывания компараторов; UKi - выходной сигнал i-го компаратора; UO - выходной сигнал, информирующий об отказе инерциальной навигационной системы.where f i F i P
Figure 00000029
- precision control functions and thresholds for comparators; U Ki is the output signal of the i-th comparator; U O - output signal informing about the failure of the inertial navigation system.

Устройство контроля инерциальной навигационной системы 1 содержит датчик 2 крена, датчик 3 тангажа, датчик 4 внутреннего крена, датчик 5 гироскопического курса по осям DD, CC, BB, AA карданова подвеса платформы, датчик 6 вертикальной скорости, датчик 7 северной скорости, датчик 8 западной скорости, а также западный акселерометр 9, северный акселерометр 10, вертикальный акселерометр 11, установленные на платформе в кардановом подвесе, включает первый сумматор 12-1, первый вычитающий вход которого соединен с выходом первого дифференциатора 13-1, второй суммирующий вход - с выходом первого умножителя 14-1, третий вычитающий вход - с выходом второго умножителя 14-2, а выход, через первый компаратор 15-1 - с первым входом схемы 16 ИЛИ. Второй сумматор 12-2 устройства имеет первый вычитающий вход, соединенный с выходом второго дифференциатора 13-2, второй суммирующий вход - с выходом третьего умножителя 14-3, третий вычитающий вход - с выходом четвертого умножителя 14-4, а выход, через второй компаратор 15-2 - с вторым входом схемы 16 ИЛИ. Третий сумматор 12-3 устройства имеет первый вычитающий вход, соединенный с выходом третьего дифференциатора 13-3, второй суммирующий вход - с выходом пятого умножителя 14-5, третий вычитающий вход - с выходом шестого умножителя 14-6, а выход, через третий компаратор 15-3 - с третьим входом схемы 16 ИЛИ. Датчик 2 крена соединен с входами первого синусного 17-1, второго косинусного 17-2 функциональных преобразователей и четвертого дифференциатора 13-4, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым входами первого преобразователя координат 18-1 и первым вычитающим входом первой схемы 19-1 вычитания. Датчик 3 тангажа соединен с входами третьего синусного 17-3, четвертого косинусного 17-4 функциональных преобразователей и пятого дифференциатора 13-5, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым входами второго преобразователя координат 18-2 и первым вычитающим входом второй схемы 19-2 вычитания. Датчик 5 гироскопического курса соединен с входами пятого синусного 17-5, шестого косинусного 17-6 функциональных преобразователей и шестого дифференциатора 13-6, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым входами третьего преобразователя координат 18-3 и первым вычитающим входом третьей схемы 19-3 вычитания. Датчик 4 внутреннего крена соединен с входами седьмого синусного 17-7, восьмого косинусного 17-8 функциональных преобразователей и седьмого дифференциатора 13-7, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым входами четвертого преобразователя координат 18-4 и первым вычитающим входом четвертой схемы 19-4 вычитания. Третий, четвертый, пятый входы первого преобразователя координат 18-1 соединены соответственно с датчиком 20 нормальной угловой скорости, датчиком 21 продольной угловой скорости, датчиком 22 поперечной угловой скорости. Третий, четвертый, пятый входы второго преобразователя координат 18-2 соединены соответственно с выходами первой схемы 19-1 вычитания, суммирующий вход которой соединен с третьим выходом первого преобразователя координат 18-1, первый, второй выходы которого соединены соответственно с четвертым, пятым входами второго преобразователя координат 18-2. Третий, четвертый, пятый входы четвертого преобразователя координат 18-4 соединены соответственно с первым, вторым выходами второго преобразователя координат 18-2 и выходом второй схемы 19-2 вычитания, суммирующий вход которой соединен с третьим выходом второго преобразователя координат 18-2. Третий, четвертый, пятый входы третьего преобразователя координат 18-3 соединены соответственно с первым, вторым выходом четвертого преобразователя координат 18-4 и выходом четвертой схемы 19-4 вычитания, суммирующий вход которой соединен с третьим выходом четвертого преобразователя координат 18-4. Первый выход третьего преобразователя координат 18-3 соединен с вторым 14-2 умножителем, пятым 14-5 умножителем, первым интегратором 23-1, выход которого соединен с четвертым суммирующим входом первого сумматора 12-1 и, через четвертый компаратор 15-4 - с четвертым входом схемы 16 ИЛИ. Второй выход третьего преобразователя координат 18-3 соединен с третьим 14-3 умножителем, шестым 14-6 умножителем, вторым интегратором 23-2, выход которого соединен с четвертым вычитающим входом второго сумматора 12-2, и, через пятый компаратор 15-5, с пятым входом схемы 16 ИЛИ. Третий выход третьего преобразователя координат 18-3, через третью схему вычитания 19-3, соединен с первым 14-1 умножителем, четвертым 14-4 умножителем, шестым компаратором 15-6, выход которого подключен к шестому входу схемы 16 ИЛИ. Пятые суммирующие входы первого 12-1, второго 12-2, третьего 12-3 сумматоров соединены соответственно с выходами западного акселерометра 9, северного акселерометра 10, вертикального акселерометра 11. Выход задатчика 24 ускорения силы тяжести соединен с четвертым суммирующим входом третьего сумматора 12-3. Выход схемы 16 ИЛИ является выходом устройства.The inertial navigation system control device 1 contains a roll sensor 2, a pitch sensor 3, an internal roll sensor 4, a gyroscopic head sensor 5 along the axes DD, CC, BB, AA of the cardan suspension of the platform, a vertical speed sensor 6, a northern speed sensor 7, a western speed sensor 8 speed, as well as a western accelerometer 9, a northern accelerometer 10, a vertical accelerometer 11 mounted on a platform in a gimbal, includes a first adder 12-1, the first subtracting input of which is connected to the output of the first differentiator 13-1, the second miruyuschy input - with the output of the first multiplier 14-1, the third subtracting input - with the output of the second multiplier 14-2 and the output through a first comparator 15-1 - the first input of OR circuit 16. The second adder 12-2 of the device has a first subtracting input connected to the output of the second differentiator 13-2, a second summing input with the output of the third multiplier 14-3, a third subtracting input with the output of the fourth multiplier 14-4, and the output through the second comparator 15-2 - with the second input of the circuit 16 OR. The third adder 12-3 of the device has a first subtracting input connected to the output of the third differentiator 13-3, a second summing input with the output of the fifth multiplier 14-5, a third subtracting input with the output of the sixth multiplier 14-6, and the output through the third comparator 15-3 - with the third input of the circuit 16 OR. The roll sensor 2 is connected to the inputs of the first sine 17-1, the second cosine 17-2 functional transducers and the fourth differentiator 13-4, the outputs of which are connected respectively to the first, second inputs of the first coordinate transformer 18-1 and the first subtracting input of the first circuit 19-1 subtraction. The pitch sensor 3 is connected to the inputs of the third sine 17-3, the fourth cosine 17-4 functional converters and the fifth differentiator 13-5, the outputs of which are connected respectively to the first, second inputs of the second coordinate transformer 18-2 and the first subtracting input of the second circuit 19-2 subtraction. The gyroscopic heading sensor 5 is connected to the inputs of the fifth sine 17-5, sixth cosine 17-6 functional converters and the sixth differentiator 13-6, the outputs of which are connected respectively to the first, second inputs of the third coordinate converter 18-3 and the first subtracting input of the third circuit 19- 3 subtractions. The internal roll sensor 4 is connected to the inputs of the seventh sinusoidal 17-7, eighth cosine 17-8 functional transducers and the seventh differentiator 13-7, the outputs of which are connected respectively to the first, second inputs of the fourth coordinate transformer 18-4 and the first subtracting input of the fourth circuit 19- 4 subtractions. The third, fourth, fifth inputs of the first coordinate transformer 18-1 are connected respectively to the sensor 20 of normal angular velocity, the sensor 21 of the longitudinal angular velocity, the sensor 22 of the transverse angular velocity. The third, fourth, fifth inputs of the second coordinate transformer 18-2 are connected respectively to the outputs of the first subtraction circuit 19-1, the summing input of which is connected to the third output of the first coordinate transformer 18-1, the first, second outputs of which are connected respectively to the fourth, fifth inputs of the second coordinate converter 18-2. The third, fourth, fifth inputs of the fourth coordinate converter 18-4 are connected respectively to the first, second outputs of the second coordinate converter 18-2 and the output of the second subtraction circuit 19-2, the summing input of which is connected to the third output of the second coordinate converter 18-2. The third, fourth, fifth inputs of the third coordinate converter 18-3 are connected respectively to the first, second output of the fourth coordinate converter 18-4 and the output of the fourth subtraction circuit 19-4, the summing input of which is connected to the third output of the fourth coordinate converter 18-4. The first output of the third coordinate converter 18-3 is connected to the second 14-2 multiplier, the fifth 14-5 multiplier, the first integrator 23-1, the output of which is connected to the fourth summing input of the first adder 12-1 and, through the fourth comparator 15-4, with fourth input circuit 16 OR. The second output of the third coordinate converter 18-3 is connected to a third 14-3 multiplier, a sixth 14-6 multiplier, a second integrator 23-2, the output of which is connected to the fourth subtracting input of the second adder 12-2, and, through the fifth comparator 15-5, with the fifth input of circuit 16 OR. The third output of the third coordinate converter 18-3, through the third subtraction circuit 19-3, is connected to the first 14-1 multiplier, the fourth 14-4 multiplier, the sixth comparator 15-6, the output of which is connected to the sixth input of the OR circuit 16. The fifth summing inputs of the first 12-1, second 12-2, third 12-3 adders are connected respectively to the outputs of the western accelerometer 9, northern accelerometer 10, vertical accelerometer 11. The output of the accelerator 24 of gravity is connected to the fourth summing input of the third adder 12-3 . The output of the OR circuit 16 is the output of the device.

Преобразователь координат 18-1, 18-2, 18-3, 1 8-4 содержит последовательно соединенные умножитель 14-7, первый вход которого соединен с первым входом преобразователя координат 18-1, 18-2, 18-3,18-4, сумматор 12-4, второй вход которого соединен с выходом умножителя 14-8, а выход - с первым выходом преобразователя координат 18-1, 18-2, 18-3, 18-4. Последовательно соединены также умножитель 14-9, первый вход которого соединен с вторым входом преобразователя координат 18-1, 18-2, 18-3,18-4, второй вход которого, как и второй вход умножителя 14-7, соединен с третьим входом преобразователя координат 18-1, 18-2, 18-3, 18-4, схема 19-5 вычитания, суммирующий вход которой соединен с выходом умножителя 14-9, вычитающий вход - с выходом умножителя 14-10, а выход - со вторым выходом преобразователя координат 18-1, 18-2, 18-3, 18-4. Четвертый вход преобразователя координат 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 соединен с его третьим выходом, а пятый вход - с первыми входами умножителей 14-8, 14-10, вторые входы которых соединены соответственно с вторым и первым входами преобразователя координат 18-1, 18-2, 18-3, 18-4.The coordinate transformer 18-1, 18-2, 18-3, 1 8-4 contains a multiplier connected in series 14-7, the first input of which is connected to the first input of the coordinate transformer 18-1, 18-2, 18-3,18-4 , adder 12-4, the second input of which is connected to the output of the multiplier 14-8, and the output - with the first output of the coordinate transformer 18-1, 18-2, 18-3, 18-4. Multiplier 14-9 is also connected in series, the first input of which is connected to the second input of the coordinate transformer 18-1, 18-2, 18-3,18-4, the second input of which, like the second input of the multiplier 14-7, is connected to the third input coordinate converter 18-1, 18-2, 18-3, 18-4, a subtraction circuit 19-5, the summing input of which is connected to the output of the multiplier 14-9, the subtracting input - with the output of the multiplier 14-10, and the output - with the second the output of the coordinate transformer 18-1, 18-2, 18-3, 18-4. The fourth input of the coordinate transformer 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 is connected to its third output, and the fifth input is connected to the first inputs of the multipliers 14-8, 14-10, the second inputs of which are connected respectively to the second and first the inputs of the coordinate transformer 18-1, 18-2, 18-3, 18-4.

Практическая реализация устройства контроля инерциальной навигационной системы возможна на аналоговой и цифровой схемотехнической базе [9-13]. Объектом контроля инерциальной навигационной системы здесь могут быть: ИКВ-1÷8, И-11, МИС, ИКВ-72, И-21, Ц-060-063, 802, Ц-050, ИКВ-95, ИНС-80, ИНС-2000, ИСС-1, 705 и др.; типовые электромеханические датчики угловых скоростей: ДУСУ1, ДУСУ-АС, ДУСУ-М; волоконно-оптические, лазерные: ВГ941-3, ДУСв-5, ДУС-500, ГЛ-2; микромеханические ADIS, ADXRS, ДУС-ММА, входящие в состав типовых систем автоматического управления объектов САУ-10, САУ-451, КСЭИС, СИВПП-В, КСУ-130 пилотажно-навигационных комплексов летательных аппаратов. Реализация алгоритма контроля возможна программными средствами БЦВМ 80-ЗОХХХ или БЦВМ 80-40ХХХ, БЦВМ 90-60ХХХ, БЦВМ-486 [7, 13],The practical implementation of the inertial navigation system control device is possible on the analog and digital circuitry base [9-13]. The control object of an inertial navigation system here can be: IKV-1 ÷ 8, I-11, MIS, IKV-72, I-21, Ts-060-063, 802, Ts-050, IKV-95, ANN-80, ANN -2000, ISS-1, 705, etc .; typical electromechanical angular velocity sensors: DUSU1, DUSU-AS, DUSU-M; fiber optic, laser: VG941-3, DUSv-5, DUS-500, GL-2; micromechanical ADIS, ADXRS, DUS-MMA, which are part of the standard automatic control systems for objects SAU-10, SAU-451, KSEIS, SIVPP-V, KSU-130 of the flight control and navigation systems of aircraft. The implementation of the control algorithm is possible with the software BTsVM 80-ZOKHXX or BTsVM 80-40XXX, BTsVM 90-60XXX, BTsVM-486 [7, 13],

Устройство контроля инерциальной навигационной системы работает следующим образом. Сигнал с выхода датчика 2 крена инерциальной навигационной системы 1, через синусный 17-1 и косинусный 17-2 функциональные преобразователи поступает соответственно на первый и второй входы преобразователя координат 18-1, а через дифференциатор 13-4 - на вычитающий вход схемы 19-1 вычитания. Одновременно, на третий, четвертый, пятый входы преобразователя координат 18-1 поступают сигналы соответственно датчика 20 нормальной угловой скорости, датчика 21 продольной угловой скорости, датчика 22 поперечной угловой скорости объекта. При этом на первом выходе преобразователя координат 18-1 формируется сигнал, пропорциональный угловой скорости дополнительной рамы ДР по оси XД The control device inertial navigation system operates as follows. The signal from the output of the roll sensor 2 of the inertial navigation system 1, through the sine 17-1 and cosine 17-2 functional converters, respectively, is transmitted to the first and second inputs of the coordinate converter 18-1, and through the differentiator 13-4 to the subtracting input of the circuit 19-1 subtraction. At the same time, the third, fourth, fifth inputs of the coordinate transformer 18-1 receive signals, respectively, of the sensor 20 normal angular velocity, sensor 21 longitudinal angular velocity, sensor 22 transverse angular velocity of the object. In this case, at the first output of the coordinate transformer 18-1, a signal is generated proportional to the angular velocity of the additional DR frame along the X D axis

ω X Д = ω Z cos γ + ω Y sin γ

Figure 00000030
; ω X D = ω Z cos γ + ω Y sin γ
Figure 00000030
;

на втором выходе - по оси ZД at the second exit - along the axis Z D

ω Z Д = ω Z sin γ + ω Y cos γ

Figure 00000031
, ω Z D = - ω Z sin γ + ω Y cos γ
Figure 00000031
,

а на третьем выходе - по оси XД дополнительной рамы ωX, который поступает на суммирующий вход схемы 19-1 вычитания. На выходе схемы вычитания получается сигнал, пропорциональный угловой скорости ω Y Д = ω X γ ˙

Figure 00000032
. Сигнал с выхода датчика 3 тангажа инерцииальной навигационной системы 1, через синусный 17-3 и косинусный 17-4 функциональные преобразователи, поступает соответственно на первый и второй входы преобразователя координат 18-2, а через дифференциатор 13-5 он также поступает на вычитающий вход схемы 19-2 вычитания. Одновременно, на третий, четвертый, пятый входы преобразователя координат 18-2 поступают сигналы, пропорциональные ω X Д
Figure 00000033
, ω Z Д
Figure 00000034
, ω Y Д
Figure 00000035
, соответственно с выхода схемы 19-1 вычитания, первого и второго выходов преобразователя координат 18-1. При этом на первом выходе преобразователя координат 18-2 формируется сигнал, пропорциональный угловой скорости наружного кольца НК по оси ZН,and at the third output, along the X axis , the additional frame ω X , which is fed to the summing input of the subtraction circuit 19-1. The output of the subtraction circuit produces a signal proportional to the angular velocity ω Y D = ω X - γ ˙
Figure 00000032
. The signal from the output of the pitch sensor 3 of the inertial navigation system 1, through the sine 17-3 and cosine 17-4 functional converters, is respectively supplied to the first and second inputs of the coordinate transformer 18-2, and through the differentiator 13-5 it also goes to the subtracting input of the circuit 19-2 subtraction. At the same time, signals proportional to the third, fourth, fifth inputs of the coordinate transformer 18-2 ω X D
Figure 00000033
, ω Z D
Figure 00000034
, ω Y D
Figure 00000035
, respectively, from the output of the subtraction circuit 19-1, the first and second outputs of the coordinate transformer 18-1. At the same time, at the first output of the coordinate transformer 18-2, a signal is generated proportional to the angular velocity of the outer ring of the LC along the Z N axis,

ω Z Н = ω Y Д sin ϑ + ω Z Д cos ϑ

Figure 00000036
, ω Z N = ω Y D sin ϑ + ω Z D cos ϑ
Figure 00000036
,

на втором выходе - по оси YН, at the second exit - along the axis Y N ,

ω Y Н = ω Y Д cos ϑ ω Z Д sin ϑ

Figure 00000037
, ω Y N = ω Y D cos ϑ - ω Z D sin ϑ
Figure 00000037
,

а на третьем выходе - по оси XН наружного кольца ω X Д

Figure 00000038
, который поступает на суммирующий вход схемы 19-2 вычитания. На выходе схемы 19-2 вычитания получается сигнал, пропорциональный угловой скорости наружного кольца ω X Н = ω X Д ϑ ˙
Figure 00000039
. Сигнал с выхода датчика 4 внутреннего крена инерциальной навигационной системы 1, через синусный 17-7 и косинусный 17-8 функциональные преобразователи, поступает соответственно на первый и второй входы преобразователя координат 18-4, а через дифференциатор 13-7 он также поступает на вычитающий вход схемы 19-4 вычитания. Одновременно, на третий, четвертый, пятый входы преобразователя координат 18-4 поступают сигналы, пропорциональные ω Z Н
Figure 00000040
, ω Y Н
Figure 00000041
, ω X Н
Figure 00000042
соответственно с первого, второго выходов преобразователя координат 18-2 и схемы 19-2 вычитания. При этом на первом выходе преобразователя координат 18-4 формируется сигнал, пропорциональный угловой скорости внутреннего кольца ВК по оси XВ and the third output - on the axis X of outer ring H ω X D
Figure 00000038
, which is fed to the summing input of the subtraction circuit 19-2. The output of the subtraction circuit 19-2 produces a signal proportional to the angular velocity of the outer ring ω X N = ω X D - ϑ ˙
Figure 00000039
. The signal from the output of the sensor 4 of the internal roll of the inertial navigation system 1, through the sine 17-7 and cosine 17-8 functional converters, respectively, is fed to the first and second inputs of the coordinate transformer 18-4, and through the differentiator 13-7 it also goes to the subtracting input subtraction schemes 19-4. At the same time, the third, fourth, fifth inputs of the coordinate transformer 18-4 receive signals proportional to ω Z N
Figure 00000040
, ω Y N
Figure 00000041
, ω X N
Figure 00000042
respectively, from the first, second outputs of the coordinate transformer 18-2 and the subtraction circuit 19-2. Thus on the first output coordinate converter 18-4 generated signal proportional to the angular velocity of the inner ring of the VC in the axis X

ω X В = ω X Н cos γ В + ω Z Н sin γ В

Figure 00000043
, ω X AT = ω X N cos γ AT + ω Z N sin γ AT
Figure 00000043
,

на втором выходе - по оси ZВ,at the second exit - along the Z B axis,

ω Z В = ω X Н sin γ В + ω Z Н cos γ В

Figure 00000044
, ω Z AT = ω X N sin γ AT + ω Z N cos γ AT
Figure 00000044
,

а на третьем выходе - по оси YВ наружного кольца ω Y Н

Figure 00000045
, который поступает на суммирующий вход схемы 19-4 вычитания. На выходе схемы 19-4 вычитания получается сигнал пропорциональный угловой скорости внутреннего кольца ω Y В = ω Y Н γ ˙ В
Figure 00000046
. Сигнал с выхода датчика 5 гироскопического курса инерциальной навигационной системы 1, через синусный 17-5 и косинусный 17-6 функциональные преобразователи, поступает соответственно на первый и второй входы преобразователя координат 18-3, а через дифференциатор 13-6 он также поступает на вычитающий вход схемы 19-3 вычитания. Одновременно, на третий, четвертый, пятый входы преобразователя координат 18-3 поступают сигналы пропорциональные ω X В
Figure 00000047
, ω Z В
Figure 00000048
, ω Y В
Figure 00000049
, соответственно с первого, второго выходов преобразователя координат 18-4 и схемы 19-4 вычитания. При этом на первом выходе преобразователя координат 18-3 формируется сигнал пропорциональный угловой скорости платформы П по оси YП and the third output - on Y axis B of the outer ring ω Y N
Figure 00000045
, which is fed to the summing input of the subtraction circuit 19-4. The output of the subtraction circuit 19-4 produces a signal proportional to the angular velocity of the inner ring ω Y AT = ω Y N - γ ˙ AT
Figure 00000046
. The signal from the output of the sensor 5 of the gyroscopic heading of the inertial navigation system 1, through the sine 17-5 and cosine 17-6 functional converters, is fed to the first and second inputs of the coordinate converter 18-3, respectively, and through the differentiator 13-6 it also goes to the subtracting input subtraction schemes 19-3. At the same time, the third, fourth, fifth inputs of the coordinate transformer 18-3 receive proportional signals ω X AT
Figure 00000047
, ω Z AT
Figure 00000048
, ω Y AT
Figure 00000049
, respectively, from the first, second outputs of the coordinate transformer 18-4 and the subtraction circuit 19-4. At the same time, a signal proportional to the angular velocity of the platform P along the Y axis P is formed at the first output of the coordinate transformer 18-3

ω Y П = ω X В sin ψ Г + ω Y В cos ψ Г

Figure 00000050
ω Y P = ω X AT sin ψ G + ω Y AT cos ψ G
Figure 00000050

на втором выходе - по оси XП at the second exit - along the axis X P

ω X П = ω X В cos ψ Г + ω Y В c i n ψ Г

Figure 00000051
ω X P = ω X AT cos ψ G + ω Y AT c i n ψ G
Figure 00000051

а на третьем выходе - по оси ZВ внутреннего кольца ω Z В

Figure 00000052
, который поступает на суммирующий вход схемы 19-3 вычитания. На выходе схемы 19-3 вычитания получается сигнал, пропорциональный угловой скорости платформы ω Z П = ω Z В ψ ˙ Г
Figure 00000053
. Сигнал с выхода датчика 6 вертикальной скорости, пропорциональный V Z П
Figure 00000054
, поступает на первый вход умножителя 14-2, на второй вход которого поступает сигнал пропорциональный ω Y П
Figure 00000055
, с первого выхода преобразователя координат 18-3, на первый вход умножителя 14-3, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный ω X П
Figure 00000056
, со второго выхода преобразователя координат 18-3 и, через дифференциатор 13-3, на первый вычитающий вход сумматора 12-3. Сигнал с выхода датчика 7 северной скорости, пропорциональный V Y П
Figure 00000057
, поступает на первый вход умножителя 14-1, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный ω Z П
Figure 00000058
, с выхода схемы 19-3 вычитания, на первый вход умножителя 14-6, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный ω X П
Figure 00000059
, со второго выхода преобразователя координат 18-3 и, через дифференциатор 13-2, на первый вычитающий вход сумматора 12-2. Сигнал с выхода датчика 8 западной скорости, пропорциональный V X П
Figure 00000060
, поступает на первый вход умножителя 14-4, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный ω Z П
Figure 00000061
, с выхода схемы 19-3 вычитания, на первый вход умножителя 14-5, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный ω Y П
Figure 00000062
, с первого выхода преобразователя координат 18-3 и, через дифференциатор 13-1, на первый вычитающий вход сумматора 12-1. На второй суммирующий вход сумматора 12-1 поступает сигнал с выхода умножителя 14-1, на третий вычитающий вход - сигнал с выхода умножителя 14-2, на четвертый суммирующий вход - сигнал, пропорциональный углу α γ П
Figure 00000063
отклонения платформы от горизонта, с выхода интегратора 23-1, подключенного к первому выходу преобразователя координат 18-3, на пятый суммирующий вход - сигнал с выхода западного акселерометра 9 инерциальной навигационной системы 1. Выходной сигнал сумматора 12-1 поступает на компаратор 15-1, где производится его сравнение с допустимым значением Ф 1 П
Figure 00000064
порога. Величина последнего определяется точностью вычисления в сумматоре 12-1 проекции WX абсолютного ускорения, измерений инерциальной навигационной системы 1, измерений западного акселерометра 9 проекции кажущегося ускорения a X П
Figure 00000065
, вычислений проекции ускорения силы тяжести gX на четвертом суммирующем входе сумматора 12-1, суммирование сигнала ведется с коэффициентом пропорциональности g. На второй суммирующий вход сумматора 12-2 поступает сигнал с выхода умножителя 14-3, на третий вычитающий вход - сигнал с выхода умножителя 14-4, на четвертый вычитающий вход-сигнал, пропорциональный углу αϑП отклонения платформы от горизонта, с выхода интегратора 23-2, подключенного к второму выходу преобразователя координат 18-3, на пятый суммирующий вход - сигнал с выхода северного акселерометра 10 инерциальной навигационной системы 1. Выходной сигнал сумматора 12-2 поступает на компаратор 15-2, где производится его сравнение с допустимым значением Ф 2 П
Figure 00000066
порога. Величина последнего определяется точностью вычисления в сумматоре 12-2 проекции WY абсолютного ускорения, измерений инерциальной навигационной системы 1, измерений северного акселерометра 10 проекции кажущегося ускорения a Y П
Figure 00000067
, вычислений проекции ускорения силы тяжести gY на четвертом вычитающем входе сумматора 12-2, вычитание сигнала здесь ведется с коэффициентом пропорциональности g. На второй суммирующий вход сумматора 12-3 поступает сигнал с выхода умножителя 14-5, на третий вычитающий вход - сигнал с выхода умножителя 14-6, на четвертый суммирующий вход-сигнал, пропорциональный g с задатчика 24 ускорения силы тяжести, на пятый суммирующий вход-сигнал с выхода вертикального акселерометра 11 инерциальной навигационной системы 1. Выходной сигнал сумматора 12-3 поступает на компаратор 15-3, где производится его сравнение с допустимым значением Ф 3 П
Figure 00000068
порога. Величина последнего определяется точностью вычисления в сумматоре 12-3 проекции WZ абсолютного ускорения, измерений инерциальной навигационной системы 1, измерений вертикального акселерометра 11 проекции кажущегося ускорения a Z П
Figure 00000069
, вычислений проекции ускорения силы тяжести gZ на четвертом суммирующем входе сумматора 12-3. Суммирование сигнала, для малых допустимых углов отклонения исправной стабилизации платформы от горизонта, сводится к суммированию постоянного сигнала g с задатчика 24 ускорения силы тяжести. При отказе инерциальной навигационной системы 1 или датчиков нормальной 20, продольной 21, поперечной 22 угловой скорости на одном или нескольких компараторах 15-1, 1 5-2, 15-3, 15-4, 15-5, 15-6 появляется сигнал отказа, который, через схему 16 ИЛИ, поступает на выход устройства, информируя о неисправности. Поскольку надежность датчиков нормальной 20, продольной 21, поперечной 22 угловой скорости более чем на порядок больше надежности инерциальной навигационной системы 1, то неисправность следует относить к последней.and at the third exit - along the Z axis In the inner ring ω Z AT
Figure 00000052
which goes to the summing input of the subtraction circuit 19-3. The output of the subtraction circuit 19-3 produces a signal proportional to the angular velocity of the platform ω Z P = ω Z AT - ψ ˙ G
Figure 00000053
. The signal from the output of the sensor 6 vertical speed, proportional V Z P
Figure 00000054
, arrives at the first input of the multiplier 14-2, the second input of which receives a proportional signal ω Y P
Figure 00000055
, from the first output of the coordinate transformer 18-3, to the first input of the multiplier 14-3, the second input of which receives a signal proportional to ω X P
Figure 00000056
, from the second output of the coordinate transformer 18-3 and, through the differentiator 13-3, to the first subtracting input of the adder 12-3. The signal from the output of the sensor 7 northern speed, proportional V Y P
Figure 00000057
, arrives at the first input of the multiplier 14-1, the second input of which receives a signal proportional to ω Z P
Figure 00000058
, from the output of the subtraction circuit 19-3, to the first input of the multiplier 14-6, to the second input of which a signal proportional ω X P
Figure 00000059
, from the second output of the coordinate transformer 18-3 and, through the differentiator 13-2, to the first subtracting input of the adder 12-2. The signal from the output of the sensor 8 of the western speed, proportional V X P
Figure 00000060
, arrives at the first input of the multiplier 14-4, the second input of which receives a signal proportional to ω Z P
Figure 00000061
, from the output of the subtraction circuit 19-3, to the first input of the multiplier 14-5, to the second input of which a signal proportional ω Y P
Figure 00000062
, from the first output of the coordinate transformer 18-3 and, through the differentiator 13-1, to the first subtracting input of the adder 12-1. The second summing input of adder 12-1 receives a signal from the output of the multiplier 14-1, the third subtracting input receives a signal from the output of the multiplier 14-2, and the fourth summing input receives a signal proportional to the angle α γ P
Figure 00000063
deviations of the platform from the horizon, from the output of the integrator 23-1, connected to the first output of the coordinate transformer 18-3, to the fifth summing input - the signal from the output of the western accelerometer 9 of the inertial navigation system 1. The output signal of the adder 12-1 goes to the comparator 15-1 where it is compared with a valid value F one P
Figure 00000064
the threshold. The magnitude of the latter is determined by the accuracy of the calculation in the adder 12-1 of the projection W X of the absolute acceleration, measurements of the inertial navigation system 1, measurements of the western accelerometer 9 of the projection of the apparent acceleration a X P
Figure 00000065
, computing the projection of the acceleration of gravity g X at the fourth summing input of the adder 12-1, the summation of the signal is carried out with a proportionality coefficient g. The second summing input of adder 12-2 receives a signal from the output of the multiplier 14-3, the third subtracting input receives a signal from the output of the multiplier 14-4, and the fourth subtracting input-signal is proportional to the angle α ϑP of the deviation of the platform from the horizon from the output of the integrator 23 -2, connected to the second output of the coordinate transformer 18-3, to the fifth summing input - the signal from the output of the north accelerometer 10 of the inertial navigation system 1. The output signal of the adder 12-2 goes to the comparator 15-2, where it is compared with an acceptable value F 2 P
Figure 00000066
the threshold. The magnitude of the latter is determined by the accuracy of calculation in the adder 12-2 of the projection W Y of absolute acceleration, measurements of the inertial navigation system 1, measurements of the north accelerometer 10 of the projection of the apparent acceleration a Y P
Figure 00000067
, computing the projection of the acceleration of gravity g Y at the fourth subtracting input of the adder 12-2, the signal is subtracted here with the proportionality coefficient g. The second summing input of adder 12-3 receives a signal from the output of the multiplier 14-5, the third subtracting input receives a signal from the output of the multiplier 14-6, the fourth summing input-signal proportional to g from the accelerator 24 of gravity, to the fifth summing input -signal from the output of the vertical accelerometer 11 of the inertial navigation system 1. The output signal of the adder 12-3 goes to the comparator 15-3, where it is compared with an acceptable value F 3 P
Figure 00000068
the threshold. The magnitude of the latter is determined by the accuracy of calculation in the adder 12-3 of the projection W Z of absolute acceleration, measurements of the inertial navigation system 1, measurements of the vertical accelerometer 11 of the projection of the apparent acceleration a Z P
Figure 00000069
, computing the projection of the acceleration of gravity g Z at the fourth summing input of the adder 12-3. The summation of the signal, for small permissible deviation angles of the stable platform stabilization from the horizon, is reduced to the summation of the constant signal g from the accelerator 24 of gravity. In case of failure of the inertial navigation system 1 or sensors of normal 20, longitudinal 21, transverse 22 angular velocity on one or more comparators 15-1, 1 5-2, 15-3, 15-4, 15-5, 15-6, a failure signal appears , which, through the OR circuit 16, is output to the device, informing about the malfunction. Since the reliability of the sensors normal 20, longitudinal 21, transverse 22 angular velocity is more than an order of magnitude greater than the reliability of the inertial navigation system 1, the fault should be attributed to the latter.

Преобразователи координат 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 работают следующим образом. Сигнал X1, на первом входе преобразователей координат 18-1, 18-2, 18-3, 18-4, пропорциональный sin углов крена, тангажа, внутреннего крена, гироскопического курса, поступает на первый вход умножителя 14-7 и второй вход умножителя 14-10. Одновременно, сигнал X2, на втором входе преобразователей координат 1 8-1, 18-2, 18-3, 1 8-4, пропорциональный cos углов крена, тангажа, внутреннего крена, гироскопического курса, поступает на второй вход умножителя 14-8 и первый вход умножителя 14-9. На вторые входы умножителя 14-7 и умножителя 14-9 поступает сигнал X3 с третьего входа преобразователей координат 1 8-1, 18-2, 18-3, 18-4, а на первые входы умножителя 14-8 и умножителя 14-10 с пятого входа. На первом выходе преобразователей координат 18-1, 18-2, 18-3, 18-4, с выхода сумматора 12-4, получается сигнал Y1=X3X1+X5X2, на втором выходе - со схемы 19-5 вычитания, получается сигнал Y2=X3X2-X5X1. На третий выход преобразователей координат 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 сигнал с четвертого входа поступает без изменения так, что Y3=X4. В результате преобразователи координат 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 реализуют вычисления (2)-(5) угловых скоростей элементов карданова подвеса и платформы в алгоритме контроля (9).Coordinate transformers 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 work as follows. The signal X 1 , at the first input of the coordinate transformers 18-1, 18-2, 18-3, 18-4, proportional to the sin of the roll angles, pitch, inner roll, gyroscopic course, is fed to the first input of the multiplier 14-7 and the second input of the multiplier 14-10. At the same time, the signal X 2 , at the second input of coordinate transformers 1 8-1, 18-2, 18-3, 1 8-4, proportional to the cos of the angles of the roll, pitch, inner roll, gyroscopic course, is fed to the second input of the multiplier 14-8 and the first input of the multiplier is 14-9. The second inputs of the multiplier 14-7 and the multiplier 14-9 receive the signal X 3 from the third input of the coordinate transformers 1 8-1, 18-2, 18-3, 18-4, and the first inputs of the multiplier 14-8 and the multiplier 14- 10 from the fifth entrance. At the first output of coordinate transformers 18-1, 18-2, 18-3, 18-4, from the output of the adder 12-4, a signal Y 1 = X 3 X 1 + X 5 X 2 is obtained, at the second output, from circuit 19 -5 subtraction, the signal is Y 2 = X 3 X 2 -X 5 X 1 . The third output of the coordinate transformers 18-1, 18-2, 18-3, 18-4, the signal from the fourth input is received unchanged so that Y 3 = X 4 . As a result, coordinate transformers 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 implement calculations (2) - (5) of the angular velocities of the elements of the cardan suspension and platform in the control algorithm (9).

Таким образом, для заявляемого устройства контроля инерциальной навигационной системы отсутствуют отмеченные ранее недостатки аналогов и прототипа. Устройство способно контролировать работоспособность большого числа именно платформенных инерциальных навигационных систем классической схемы (фиг.3): ИКВ-1÷8, И-11, МИС, ИКВ-72, И-21, Ц-050, ИНС-80, Ц-060÷063, 802, ИКВ-95, ИНС-2000, ИСС-1, 705, SKN-2440, LN-39, FIN-1010, AN/ASN-109 и др. на наземных, воздушных, космических маневренных объектах в предполетном и полетном режиме работы. Аппаратно безызбыточный контроль использует оборудование, входящее в состав типового пилотажно-навигационного комплекса объекта. От аппаратно затратного контроля при дублировании или троировании крайне дорогостоящих проверяемых датчиков, как отмечено в аналогах, в заявляемом устройстве сделан переход к информационно затратному безынерционному контролю. Наивысшая информационная производительность контроля заявляемого устройства I = I V ξ + I V η + I V ζ + I ψ + I ϑ + I γ + I γ В + I ψ ˙ + I ϑ ˙ + I γ ˙ + I γ ˙ В + I a X + I a Y + I a Z + I ω Y + + I ω Z + I ω X = 8,412 б и т / с

Figure 00000070
, что более чем в 2 раза больше прототипа, здесь сочетается с уменьшенным в 1,6 раза весом и в 2,3 раза меньшими габаритами системы. Программа реализации контроля БЦВМ проще, чем для наблюдателей состояния. Достоверность контроля, как вероятность обнаружить отказ именно инерциальной навигационной системы с датчиками, составляет PД=0,959819, на 2 часа полета, что соответствует в 3 раза большему, чем у прототипа, среднему времени достоверного контроля TД=49 час. Точность контроля определяется точностью комплексируемых датчиков. При этом важно, что в устройстве проверяются не косвенные признаки исправности бортовых приборов: потребляемые токи, температура, изменения частных сигналов в поле допуска - а именно выходные сигналы навигации и ориентации пилотажно-навигационного комплекса. В отличие от ранее отмеченных аналогов БКК, БСПК, БСКВ, БФК и пр. в заявляемом устройстве все линейные и угловые параметры движения маневренного объекта контролируются в одном блоке.Thus, for the inventive control device inertial navigation system there are no previously noted disadvantages of analogues and prototype. The device is able to control the performance of a large number of platform inertial navigation systems of the classical scheme (Fig. 3): IKV-1 ÷ 8, I-11, MIS, IKV-72, I-21, Ts-050, ANN-80, Ts-060 ÷ 063, 802, IKV-95, ANN-2000, ISS-1, 705, SKN-2440, LN-39, FIN-1010, AN / ASN-109 and others on ground, air, space maneuvering objects in preflight and flight mode of operation. The hardware break-even control uses equipment that is part of the typical flight and navigation complex of the facility. From hardware-based control when duplicating or tripling extremely expensive tested sensors, as noted in the analogues, the claimed device made a transition to information-intensive inertia-free monitoring. The highest information performance control of the claimed device I = I V ξ + I V η + I V ζ + I ψ + I ϑ + I γ + I γ AT + I ψ ˙ + I ϑ ˙ + I γ ˙ + I γ ˙ AT + I a X + I a Y + I a Z + I ω Y + + I ω Z + I ω X = 8,412 A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. b and t / from
Figure 00000070
, which is more than 2 times the prototype, is combined with a 1.6 times reduced weight and 2.3 times smaller system dimensions. The program for implementing control of the computer is easier than for state observers. The reliability of the control, as the probability of detecting a failure of an inertial navigation system with sensors, is P D = 0.959819, for 2 hours of flight, which corresponds to 3 times more than the prototype, the average time of reliable control T D = 49 hours. The accuracy of the control is determined by the accuracy of the integrated sensors. It is important that the device does not check indirect signs of the serviceability of on-board devices: current consumption, temperature, changes in private signals in the tolerance field - namely, the output signals of navigation and orientation of the flight-navigation complex. Unlike the previously noted analogues BKK, BSPK, BSKV, BFK, etc., in the inventive device, all linear and angular parameters of the movement of the maneuverable object are controlled in one unit.

Таким образом, приведенные сведения доказывают, что при осуществлении заявленного изобретения выполняются следующие условия:Thus, the above information proves that when implementing the claimed invention, the following conditions are met:

средство, воплощающее устройство-изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в транспортной, авиационной и космической технике и, в частности, для комплексного контроля инерциальных навигационных систем беспилотных, пассажирских и транспортных самолетов. Оно может использоваться для определения исправности самолета в полете и на стадии его предполетной проверки;means, embodying the device of the invention in its implementation, is intended for use in transport, aviation and space technology and, in particular, for the integrated control of inertial navigation systems of unmanned, passenger and transport aircraft. It can be used to determine the health of the aircraft in flight and at the stage of its pre-flight check;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных или других известных до даты подачи заявки средств;- for the claimed invention in the form described in the independent claim, the possibility of its implementation using the described or other means known prior to the filing date of the application has been confirmed;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить получение указанного технического результата.- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to provide the specified technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности „промышленная применимость”.Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "industrial applicability".

Источники информацииInformation sources

1. Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1973, 506 с.1. Bodner V.A. Control systems for aircraft. M.: Mechanical Engineering, 1973, 506 p.

2. Вульфов А. Широкофюзеляжные „ИЛЫ” // Авиация и космонавтика, №1, 2 2002.2. A. Vulfov. Wide-body “ILS” // Aviation and Cosmonautics, No. 1, 2 2002.

3. Голинкевич Т.А. Оценка надежности радиоэлектронной аппаратуры. М.: Советское радио, 1969. 176 с.3. Golinkevich T.A. Reliability assessment of electronic equipment. M .: Soviet Radio, 1969.176 p.

4. Сейдж Э.П., Уайт Ч.С. Оптимальное управление системами. М.: Радио и связь, 1982. 392 с.4. Sage EP, White C.S. Optimal system management. M .: Radio and communication, 1982. 392 p.

5. Дмитриев С.П., Колесов Н.В., Осипов А.В. Информационная надежность, контроль и диагностика навигационных систем. СПб.: ГНЦ РФ-ЦНИИ Электроприбор, 2003, 207 с.5. Dmitriev S.P., Kolesov N.V., Osipov A.V. Information reliability, control and diagnostics of navigation systems. SPb .: SSC RF-Central Research Institute of Electrical Appliance, 2003, 207 p.

6. Крюков С.П., Чесноков Г.И., Троицкий В.А. Опыт разработки и сертификации бесплатформенной инерциальной навигационной системы для гражданской авиации и создания на ее основе модификаций для управления движением морских, наземных и аэрокосмических объектов, задач геодезии и гравиметрии // Гироскопия и навигация. 2002. №4 (39), С.115-124.6. Kryukov S.P., Chesnokov G.I., Troitsky V.A. Experience in the development and certification of a strapdown inertial navigation system for civil aviation and the creation on its basis of modifications for controlling the movement of marine, ground and aerospace objects, problems of geodesy and gravimetry // Gyroscopy and navigation. 2002. No. 4 (39), S.115-124.

7. Авионика России: Энциклопедический справочник. / Под общ. ред. С.Д. Бодрунова. СПб.: Национальная Ассоциация авиаприборостроителей, 1999 г., С.341.7. Avionics of Russia: Encyclopedic Handbook. / Under the total. ed. S.D. Bodrunova. St. Petersburg: National Association of Aircraft Instrument Builders, 1999, p.341.

8. Ишлинский А.Ю. Механика относительного движения и силы инерции. М.: Наука, 1981.191 с.8. Ishlinsky A.Yu. The mechanics of relative motion and inertia. M .: Nauka, 1981.

9. Воробьев В.Г., Глухов В.В, Кадышев И.К. Авиационные приборы, информационно-измерительные системы и комплексы. М.: Транспорт, 1992. С.360, 371.9. Vorobyov V.G., Glukhov V.V., Kadyshev I.K. Aviation devices, information-measuring systems and complexes. M .: Transport, 1992. P.360, 371.

10. Бочкарев A.M., Струков Ю.П. Бортовое радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов. // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Сер. Авиастроение. 1990, С.27.10. Bochkarev A.M., Strukov Yu.P. On-board electronic equipment of aircraft. // Results of science and technology. VINITI. Ser. Aircraft industry. 1990, p. 27.

11. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы: Справочное пособие / С.В.Якубовский, Н.А. Барканов, Л.И. Ниссельсон и др. / Под ред.С. В. Якубовского. М.: Радио и связь, 1984 г., с.432.11. Analog and digital integrated circuits: Reference manual / S.V. Yakubovsky, N.A. Barkanov, L.I. Nisselson et al. / Ed. V. Yakubovsky. M .: Radio and communications, 1984, p.

12. Смолов В.Б. Функциональные преобразователи информации. Л.: Энергоиздат, 1981. с.248.12. Smolov VB Functional information converters. L .: Energoizdat, 1981.p.248.

13. Системы управления вооружением истребителей: Основы интеллекта многофункционального самолета / РАРАН. /Под ред. Е.А. Федосова. М., Машиностроение, 2005, 400 с.13. Fighter Weapons Control Systems: Intelligence Basics for a Multifunctional Aircraft / RARAN. / Ed. E.A. Fedosova. M., Mechanical Engineering, 2005, 400 p.

Claims (2)

1. Устройство контроля инерциальной навигационной системы, содержащее датчик продольной угловой скорости, датчик нормальной угловой скорости, датчик поперечной угловой скорости, первый сумматор, первый вычитающий вход которого соединен с выходом первого дифференциатора, второй суммирующий вход - с выходом первого умножителя, третий вычитающий вход - с выходом второго умножителя, а выход, через первый компаратор - с первым входом схемы ИЛИ, второй сумматор, первый вычитающий вход которого соединен с выходом второго дифференциатора, второй суммирующий вход - с выходом третьего умножителя, третий вычитающий вход - с выходом четвертого умножителя, а выход, через второй компаратор - с вторым входом схемы ИЛИ, третий сумматор, первый вычитающий вход которого соединен с выходом третьего дифференциатора, второй суммирующий вход - с выходом пятого умножителя, третий вычитающий вход - с выходом шестого умножителя, а выход, через третий компаратор - с третьим входом схемы ИЛИ, датчик крена, выход которого соединен с входами первого и второго функциональных преобразователей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам первого преобразователя координат, датчик тангажа, выход которого соединен с входами третьего и четвертого функциональных преобразователей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам второго преобразователя координат, датчик гироскопического курса, выход которого соединен с входами пятого и шестого функциональных преобразователей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам третьего преобразователя координат, датчик вертикальной скорости, датчик северной скорости, датчик западной скорости, отличающееся тем, что в него введены четвертый преобразователь координат, первая, вторая, третья, четвертая схемы вычитания, первый, второй интеграторы, четвертый, пятый, шестой, седьмой дифференциаторы, четвертый, пятый, шестой компараторы, седьмой, восьмой функциональные преобразователи, задатчик ускорения силы тяжести, западный акселерометр, северный акселерометр, вертикальный акселерометр, датчик внутреннего крена, выход которого, через седьмой и восьмой функциональные преобразователи, соединен соответственно с первым и вторым входами четвертого преобразователя координат, третий, четвертый, пятый входы первого преобразователя координат соединены соответственно с датчиком нормальной угловой скорости, датчиком продольной угловой скорости, датчиком поперечной угловой скорости, третий вход второго преобразователя координат соединен с выходом первой схемы вычитания, вычитающий вход которой, через четвертый дифференциатор, подключен к датчику крена, четвертый и пятый входы - соответственно к первому и второму выходам первого преобразователя координат, суммирующий вход первой схемы вычитания соединен с третьим выходом первого преобразователя координат, третий и четвертый входы четвертого преобразователя координат соединены соответственно с первым и вторым выходами второго преобразователя координат, пятый вход - с выходом второй схемы вычитания, вычитающий вход которой, через пятый дифференциатор, подключен к датчику тангажа, суммирующий вход второй схемы вычитания соединен с третьим выходом второго преобразователя координат, третий и четвертый входы третьего преобразователя координат соединены соответственно с первым и вторым выходами четвертого преобразователя координат, пятый вход - с выходом четвертой схемы вычитания, вычитающий вход которой, через седьмой дифференциатор, подключен к датчику внутреннего крена, суммирующий вход четвертой схемы вычитания соединен с третьим выходом четвертого преобразователя координат, первый выход третьего преобразователя координат, через первый интегратор, соединен с четвертым суммирующим входом первого сумматора, входами второго, пятого умножителей и, через четвертый компаратор, с входом схемы ИЛИ, второй выход третьего преобразователя координат, через второй интегратор, соединен с четвертым вычитающим входом второго сумматора, входами третьего, шестого умножителей и, через пятый компаратор, с входом схемы ИЛИ, третий выход третьего преобразователя координат соединен с суммирующим входом третьей схемы вычитания, вычитающий вход которой, через шестой дифференциатор, соединен с датчиком гироскопического курса, выход третьей схемы вычитания соединен с первым, четвертым умножителями и, через шестой компаратор, с входом схемы ИЛИ, задатчик ускорения силы тяжести соединен с четвертым суммирующим входом третьего сумматора, датчик вертикальной скорости соединен с входами второго, третьего умножителей и третьего дифференциатора, датчик северной скорости соединен с входами первого, шестого умножителей и второго дифференциатора, датчик западной скорости соединен с входами четвертого, пятого умножителей и первого дифференциатора, выходы вертикального акселерометра, северного акселерометра, западного акселерометра соединены с пятыми суммирующими входами соответственно третьего, второго, первого сумматоров, выход схемы ИЛИ является выходом устройства.1. An inertial navigation system control device comprising a longitudinal angular velocity sensor, a normal angular velocity sensor, a transverse angular velocity sensor, a first adder, the first subtracting input of which is connected to the output of the first differentiator, the second summing input - with the output of the first multiplier, the third subtracting input - with the output of the second multiplier, and the output, through the first comparator, with the first input of the OR circuit, the second adder, the first subtracting input of which is connected to the output of the second differentiator, the second the summing input is with the output of the third multiplier, the third subtracting input is with the output of the fourth multiplier, and the output, through the second comparator, is with the second input of the OR circuit, the third adder, the first subtracting input of which is connected to the output of the third differentiator, the second summing input with the output of the fifth multiplier, the third subtracting input - with the output of the sixth multiplier, and the output, through the third comparator - with the third input of the OR circuit, a roll sensor, the output of which is connected to the inputs of the first and second functional converters, cat outputs Gyroscopic heading, connected to the first and second inputs of the first coordinate transducer, the pitch sensor, the output of which is connected to the inputs of the third and fourth functional transducers, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the second coordinate transducer, whose output is connected to the inputs of the fifth and sixth functional transducers, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the third coordinate transducer, vertical sensor speed, north speed sensor, western speed sensor, characterized in that a fourth coordinate converter, first, second, third, fourth subtraction schemes, first, second integrators, fourth, fifth, sixth, seventh differentiators, fourth, fifth are introduced into it, sixth comparators, seventh, eighth functional converters, accelerator of gravity, western accelerometer, northern accelerometer, vertical accelerometer, internal roll sensor, the output of which, through the seventh and eighth functional th transducers, connected respectively to the first and second inputs of the fourth coordinate transformer, the third, fourth, fifth inputs of the first coordinate transducer are connected respectively to a normal angular velocity sensor, a longitudinal angular velocity sensor, a transverse angular velocity sensor, the third input of the second coordinate transformer is connected to the output of the first a subtraction circuit, the subtracting input of which, through the fourth differentiator, is connected to the roll sensor, the fourth and fifth inputs, respectively, to the first and to the second outputs of the first coordinate transformer, the summing input of the first subtractor is connected to the third output of the first coordinate transformer, the third and fourth inputs of the fourth coordinate transducer are connected respectively to the first and second outputs of the second coordinate transducer, the fifth input is to the output of the second subtraction circuit, the subtracting input of which , through the fifth differentiator, connected to the pitch sensor, the summing input of the second subtraction circuit is connected to the third output of the second coordinate transformer, t the third and fourth inputs of the third coordinate converter are connected respectively to the first and second outputs of the fourth coordinate converter, the fifth input is the output of the fourth subtraction circuit, the subtracting input of which, through the seventh differentiator, is connected to the internal roll sensor, the summing input of the fourth subtraction circuit is connected to the third output the fourth coordinate transformer, the first output of the third coordinate transformer, through the first integrator, is connected to the fourth summing input of the first adder, input the second, fifth multipliers and, through the fourth comparator, with the input of the OR circuit, the second output of the third coordinate converter, through the second integrator, connected to the fourth subtracting input of the second adder, the inputs of the third, sixth multipliers and, through the fifth comparator, with the input of the OR circuit, the third output of the third coordinate converter is connected to the summing input of the third subtraction circuit, the subtracting input of which, through the sixth differentiator, is connected to the gyroscopic heading sensor, the output of the third subtraction circuit is connected with the first, fourth multipliers and, through the sixth comparator, with the input of the OR circuit, the accelerator of gravity is connected to the fourth summing input of the third adder, the vertical speed sensor is connected to the inputs of the second, third multipliers and the third differentiator, the north speed sensor is connected to the inputs of the first, the sixth multiplier and the second differentiator, the western speed sensor is connected to the inputs of the fourth, fifth multiplier and the first differentiator, the outputs of the vertical accelerometer, the northern accelerometer Tra, of the western accelerometer are connected to the fifth summing inputs of the third, second, first adders, respectively, the output of the OR circuit is the output of the device. 2. Устройство контроля инерциальной навигационной системы по п.1, отличающееся тем, что преобразователь координат содержит последовательно соединенные седьмой умножитель, первый вход которого соединен с первым входом преобразователя координат, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом восьмого умножителя, а выход - с первым выходом преобразователя координат, последовательно соединенные девятый умножитель, первый вход которого соединен с вторым входом преобразователя координат, второй вход, как и второй вход седьмого умножителя, соединен с третьим входом преобразователя координат, пятая схема вычитания, суммирующий вход которой соединен с выходом девятого умножителя, вычитающий вход - с выходом десятого умножителя, а выход - со вторым выходом преобразователя координат, четвертый вход преобразователя координат соединен с его третьим выходом, пятый вход - с первыми входами восьмого и десятого умножителей, вторые входы которых соединены соответственно с вторым и первым входами преобразователя координат. 2. The control device of the inertial navigation system according to claim 1, characterized in that the coordinate transformer comprises a seventh multiplier connected in series, the first input of which is connected to the first input of the coordinate transformer, the fourth adder, the second input of which is connected to the output of the eighth multiplier, and the output - the first output of the coordinate converter, the ninth multiplier connected in series, the first input of which is connected to the second input of the coordinate converter, the second input, as well as the second input of the seventh a multiplier connected to the third input of the coordinate transformer, the fifth subtraction circuit, the summing input of which is connected to the output of the ninth multiplier, the subtractive input to the output of the tenth multiplier, and the output to the second output of the coordinate transducer, the fourth input of the coordinate transformer is connected to its third output, the fifth input - with the first inputs of the eighth and tenth multipliers, the second inputs of which are connected respectively to the second and first inputs of the coordinate transformer.
RU2013125214/08A 2013-05-30 2013-05-30 Apparatus for monitoring inertial navigation system RU2536365C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125214/08A RU2536365C1 (en) 2013-05-30 2013-05-30 Apparatus for monitoring inertial navigation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125214/08A RU2536365C1 (en) 2013-05-30 2013-05-30 Apparatus for monitoring inertial navigation system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013125214A RU2013125214A (en) 2014-12-10
RU2536365C1 true RU2536365C1 (en) 2014-12-20

Family

ID=53286343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013125214/08A RU2536365C1 (en) 2013-05-30 2013-05-30 Apparatus for monitoring inertial navigation system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2536365C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2570358C1 (en) * 2014-05-07 2015-12-10 Акционерное общество "ЛАЗЕКС" Fault tolerant integrated navigation system with excessive quantity of angular speed meters

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2240507C1 (en) * 2003-06-09 2004-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет Аэрокосмического приборостроения" Device for determining the aircraft attitude
RU2241247C1 (en) * 2003-04-18 2004-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет Аэрокосмического приборостроения" Flying vehicle angular orientation detector control device
RU2353552C1 (en) * 2007-09-17 2009-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" Aircraft landing method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2241247C1 (en) * 2003-04-18 2004-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет Аэрокосмического приборостроения" Flying vehicle angular orientation detector control device
RU2240507C1 (en) * 2003-06-09 2004-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет Аэрокосмического приборостроения" Device for determining the aircraft attitude
RU2353552C1 (en) * 2007-09-17 2009-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" Aircraft landing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2570358C1 (en) * 2014-05-07 2015-12-10 Акционерное общество "ЛАЗЕКС" Fault tolerant integrated navigation system with excessive quantity of angular speed meters

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013125214A (en) 2014-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hong Fuzzy logic based closed-loop strapdown attitude system for unmanned aerial vehicle (UAV)
Groves Navigation using inertial sensors [Tutorial]
Kubelka et al. Complementary filtering approach to orientation estimation using inertial sensors only
CN109000665B (en) Deep space landing geometric orbit and attitude determination method and system and deep space lander
Fu et al. Information-reusing alignment technology for rotating inertial navigation system
Lei et al. An adaptive navigation method for a small unmanned aerial rotorcraft under complex environment
RU2502050C1 (en) Method and device of control of inertial navigation system
RU2373562C2 (en) Method and device for controlling horizontal orientation of aircraft
Pérez-D'Arpino et al. Development of a low cost inertial measurement unit for uav applications with kalman filter based attitude determination
RU2440595C1 (en) Method and apparatus for controlling pilot-navigation system
RU2536365C1 (en) Apparatus for monitoring inertial navigation system
RU2487318C1 (en) Platform-free inertial attitude and heading reference system based on sensitive elements of medium accuracy
Munguia et al. An attitude and heading reference system (AHRS) based in a dual filter
WO2013139486A1 (en) True north seeking and attitude system
Hasan et al. Evaluation of a low-cost MEMS IMU for indoor positioning system
RU2546076C1 (en) Complex control device of inertial system
RU2502049C1 (en) Small-size platformless inertial navigation system of medium accuracy, corrected from system of air signals
Bayat et al. An augmented strapdown inertial navigation system using jerk and jounce of motion for a flying robot
Akimov et al. Compensation for errors in determining the angle in the flight-navigation complex of the aircraft in case of failure of the satellite navigation system
Vasconcelos et al. Inertial navigation system aided by GPS and selective frequency contents of vector measurements
Isaev et al. Mathematical modelling of the stabilization system for a mobile base video camera using quaternions
Jun et al. State estimation via sensor modeling for helicopter control using an indirect kalman filter
Souza et al. Development of an asv trimaran for testing and implementation of auv navigation algorithms
Zakali The model of inertial navigation system on base of MEMS sensors for unmanned aerial vehicles
Wu et al. A novel approach for attitude estimation using MEMS inertial sensors

Legal Events

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

Effective date: 20150531