RU2563326C1 - Навигационный комплекс подвижного объекта - Google Patents
Навигационный комплекс подвижного объекта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2563326C1 RU2563326C1 RU2014117883/28A RU2014117883A RU2563326C1 RU 2563326 C1 RU2563326 C1 RU 2563326C1 RU 2014117883/28 A RU2014117883/28 A RU 2014117883/28A RU 2014117883 A RU2014117883 A RU 2014117883A RU 2563326 C1 RU2563326 C1 RU 2563326C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- accelerometers
- pair
- sensors
- moving object
- moving
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах морской геодезии. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого дополнительно введена косвенная стабилизированная в горизонте платформа, на которой установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, четыре акселерометра с вертикальной осью чувствительности и с механизмом их перемещения в горизонте первой пары акселерометров навстречу друг другу по заданному направлению и второй пары акселерометров навстречу друг другу по направлению, перпендикулярному заданному направлению перемещения первой пары акселерометров, измеритель линейной скорости перемещения акселерометров относительно подвижного объекта, регистратор моментов встречи двух акселерометров на траверзе первой и второй пары, при этом все устройства функционально связаны через введенный блок управления с бортовым вычислителем, в котором вычисляют искомые значения составляющих уклонения отвесной линии в меридиане и в первом вертикале. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области морской геодезии, а именно к определению уклонения отвесной линии (УОЛ) в океане, и может быть использовано для определения УОЛ на подвижном объекте вдоль траектории его движения в целях совершенствования навигационно-гидрографического обеспечения посредством навигационного комплекса подвижного объекта.
Известен гравиметрический способ определения УОЛ в океане, включающий измерение на объекте вторых производных гравитационного потенциала по ортогональным осям гравитационными градиентометрами, по результатам измерений которых вычисляют значения составляющих УОЛ в меридиане и в первом вертикале (О влиянии геодезической неопределенности на точность выработки навигационных параметров инерциальной навигационной системой // Записки по гидрографии. №196, 1976, с. 78-83 [1]. Методы определения отвеса в океане // Записки по гидрографии. №196, 1976, с. 57-63 [2]).
Данный гравиметрический способ определения УОЛ в океане имеет недостаточно высокую точность, так как при его использовании имеют место систематические и медленно меняющиеся погрешности измерений вторых производных гравитационного потенциала, которые невозможно определить, а следовательно, и учесть на объекте.
Погрешность определения УОЛ (δu) этим способом вычисляется по формуле
где δw - систематическая погрешность определения второй производной гравитационного потенциала, достигающая у современных гравитационных градиентометров 1 этвеш;
S - пройденное объектом расстояние от исходной до текущей точки,
и достигает от 2,1угл.с до 6,3угл.с на расстояниях от 1 000 км до 3000 км, соответственно, в то время как допустимая предельная погрешность с вероятностью Р=0,0997 определения УОЛ в океане не должна превышать 1-2угл.с [2], т.е. известный способ не позволяет определить УОЛ в океане с требуемой точностью.
Известен также гравиметрический способ определения УОЛ в океане, включающий измерение силы тяжести гравиметром на объекте вдоль траектории его движения, вычисление по результатам измерений продольной составляющей УОЛ [2]. Однако данный гравиметрический способ определения УОЛ в океане имеет недостаточно высокую точность, так как при его использовании погрешность определения продольной составляющей УОЛ достигает 11угл.с. При этом данный способ не обеспечивает определение составляющих УОЛ в меридиане и в первом вертикале на объекте вдоль траектории его движения, а следовательно, не позволяет определять информацию об УОЛ, необходимую для обеспечения использования бортовых навигационных комплексов [1].
Известен также навигационный комплекс подвижного объекта, который содержит приемоиндикатор спутниковой навигационной системы, измерители скорости и курса, включая трехстепенный магнитный датчик направления, установленный в связанной системе координат подвижного объекта, датчики углов крена, тангажа, датчики углов атаки и скольжения, датчики линейных ускорений и угловых скоростей, установленные в связанной системе координат подвижного объекта, и бортовой вычислитель, выполненный с возможностью совместной обработки всех датчиков и систем. В состав указанного комплекса дополнительно введена косвенная стабилизированная платформа, снабженная тремя кардановыми рамками, на которых установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, два трехкомпонентных акселерометра с механизмом их перемещения относительно друг друга, измеритель линейной скорости перемещения трехкомпонентных акселерометров, функционально связанных с бортовым вычислителем. Предложенное изобретение направлено на повышение точности определения текущих навигационных параметров оснащенного им подвижного объекта (патент RU №2279039, 27.06.2006 [3] - прототип).
Однако данный навигационный комплекс не обеспечивает определение составляющих УОЛ в меридиане и в первом вертикале, а следовательно, имеет погрешность в выработке геодезических координат.
Задачей предлагаемого технического решения является расширение технических возможностей навигационного комплекса подвижного объекта путем определения составляющих УОЛ в меридиане и первом вертикале на объекте в океане.
Поставленная задача решается за счет того, что в навигационный комплекс подвижного объекта, состоящий из приемоиндикатора спутниковой навигационной системы, измерителей скорости и курса, включая трехстепенный магнитный датчик направления, установленный в связанной системе координат подвижного объекта, датчиков углов крена, тангажа (дифферента), датчиков углов атаки и скольжения, датчиков линейных ускорений и угловых скоростей, установленных в связанной системе координат подвижного объекта, и бортового вычислителя, выполненного с возможностью совместной обработки всех датчиков и систем, косвенной стабилизированной платформы, снабженной тремя кардановыми рамками, на которой установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, два трехкомпонентных акселерометра с механизмом их перемещения относительно друг друга, измеритель линейной скорости перемещения трехкомпонентных акселерометров, функционально связанных с бортовым вычислителем, в отличие от прототипа [3], дополнительно введена косвенная стабилизированная в горизонте платформа, на которой установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, четыре акселерометра с вертикальной осью чувствительности и с механизмом их перемещения в горизонте первой пары акселерометров навстречу друг другу по заданному направлению и второй пары акселерометров навстречу друг другу по направлению, перпендикулярному заданному направлению перемещения первой пары акселерометров, измеритель линейной скорости перемещения акселерометров относительно подвижного объекта, регистратор моментов встречи двух акселерометров на траверзе первой и второй пары, при этом все устройства функционально связаны через введенный блок управления с бортовым вычислителем, в котором вычисляют искомые значения составляющих уклонения отвесной линии в меридиане и в первом вертикале.
Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг. 1, 2, 3).
Фиг. 1. Схема определения уклонения отвесной линии. Гиростабилизированная платформа 1, геоид 2, эллипсоид 3, nэ - нормаль к земному эллипсоиду, nг - нормаль к геоиду, u - угол между нормалями.
Фиг. 2. Схема для определения УОЛ. Гиростабилизированная платформа 1, ДП - диаметральная плоскость объекта, ИК - истинный курс, N - направление на север, А - азимут вектора абсолютной скорости, ВО и ГО - два взаимно перпендикулярных направления, по которым перемещаются две пары акселерометров, Vп1 - скорость движения первого акселерометра, Vп2 - скорость движения второго акселерометра, Vп3 - скорость движения третьего акселерометра, Vп4 - скорость движения четвертого акселерометра, δ1 - угол между ДП и направлением ВО, δ2 - угол между ДП и направлением ГО, γ - угол дрейфа, θ - угол между направлениями ВО и ГО.
Фиг. 3. Блок-схема навигационного комплекса. Навигационный комплекс состоит из бортового вычислителя 4, магнитного датчика 5 направления движения, блока 6 датчиков углов крена, блока 7 датчиков тангажа, блока 8 датчиков углов атаки, блока 9 датчиков скольжения, блока 10 управления, приемоиндикатора 11 спутниковой навигационной системы, блока 12 датчиков линейных ускорений, блока 13 датчиков угловых ускорений, пульта управления 14, косвенной стабилизированной платформы 15, моментных электродвигателей 16, 17, 18 с сервоприводом, трехкомпонентных акселерометров 19, 20, механизма 21 перемещения акселерометров 19, 21 относительно друг друга, измерителя 22 линейной скорости перемещения акселерометров 19, 20, косвенной стабилизированной платформы 23, моментных электродвигателей 24, 25, 26 с сервоприводом, акселерометров 27, 28, 29, 30 с вертикальной осью чувствительности, механизма 31 перемещения акселерометров 27, 28, 29, 30, измерителя 32 линейной скорости перемещения акселерометров 27, 28, 29, 30, регистратора 33 моментов встречи двух акселерометров на траверзе первой и второй пары, измерителя 34 скорости объекта, гирокомпаса 35.
Косвенная стабилизированная платформа 23 выполнена с тремя кардановыми рамками, на которых установлены три моментных электродвигателя 24, 25, 26 с сервоприводом, выполненных в виде редуктора.
Механизм 31 перемещения акселерометров 27, 28, 29, 30 предназначен для перемещения первой пары акселерометров 27, 28 по параллельным направлениям навстречу друг другу по заданному направлению и второй пары акселерометров 29, 30 по параллельным направлениям навстречу друг другу по направлению, перпендикулярному заданному направлению перемещения первой пары акселерометров 27, 28 и состоит из двигателя, редуктора, червячных передач.
Механизм 31 перемещения акселерометров 27, 28, 29, 30 может быть также выполнен в виде закрепленных на стабилизированной в горизонте платформе двух маятниковых штативов, к которым подвешены по два маятника. К каждому маятнику прикреплен акселерометр с вертикальной осью чувствительности. Для обеспечения незатухающих колебаний маятники должны колебаться в вакуумном колпаке или под воздействием внешней силы, например наведенного магнитного поля, посредством электромагнита.
Механизм 31 перемещения акселерометров 27, 28, 29, 30 может быть также выполнен в виде эскалатора, на ленте которого закреплены акселерометры
Измеритель 32 линейной скорости перемещения акселерометров 27, 28, 29, 30 относительно подвижного объекта может быть выполнен в виде интерферометра или тахометра типа АДТ-20-50.
Регистратор 33 моментов встречи двух акселерометров на траверзе первой и второй пары состоит из фотоприемника и направленного источника света.
Определение составляющих УОЛ в меридиане (ξ) и в первом вертикале (η), заключается в измерении акселерометрами 27, 28, 29, 30 ускорений
,
,
,
соответственно в моменты встречи их на траверзе двух акселерометров первой (27, 28) и второй (29, 30) пары.
В бортовом вычислителе 4 путем вычислений определяют составляющие УОЛ в меридиане (ξ) и в первом вертикале (η):
где
β - угол между вектором абсолютной скорости движущегося объекта и плоскостью горизонта;
γ - угол дрейфа;
δ1 - угол между ДП и направлением ВО;
δ2 - угол между ДП и направлением ГО;
∑1 - сумма скоростей акселерометров 27 и 28;
∑2 - сумма скоростей акселерометров 29 и 30;
VH - абсолютная скорость объекта;
Rг - радиус кривизны геоида;
h1,2 - расстояния по вертикальной оси акселерометров, движущихся по направлениям ВО и ГО, до поверхности геоида;
ИК - истинный курс объекта.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает расширение технических возможностей навигационного комплекса подвижного объекта путем определения составляющих УОЛ в меридиане и первом вертикале на объекте в океане и уменьшение погрешности в выработке геодезических координат навигационными комплексами подвижных объектов.
Источники информации
1. О влиянии геодезической неопределенности на точность выработки навигационных параметров инерциальной навигационной системой // Записки по гидрографии. №196, 1976, с. 78-83.
2. Методы определения отвеса в океане // Записки по гидрографии. №196, 1976, с. 57-63.
3. Патент RU №2279039, 27.06.2006.
Claims (1)
- Навигационный комплекс подвижного объекта, состоящий из приемоиндикатора спутниковой навигационной системы, измерителей скорости и курса, включая трехстепенный магнитный датчик направления, установленный в связанной системе координат подвижного объекта, датчиков углов крена, тангажа (дифферента), датчиков углов атаки и скольжения, датчиков линейных ускорений и угловых скоростей, установленных в связанной системе координат подвижного объекта, и бортового вычислителя, выполненного с возможностью совместной обработки всех датчиков и систем, косвенной стабилизированной платформы, снабженной тремя кардановыми рамками, на которых установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, два трехкомпонентных акселерометра с механизмом их перемещения относительно друг друга, измеритель линейной скорости перемещения трехкомпонентных акселерометров, функционально связанных с бортовым вычислителем, отличающийся тем, что дополнительно введена косвенная стабилизированная в горизонте платформа, на которой установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, четыре акселерометра с вертикальной осью чувствительности и с механизмом их перемещения в горизонте первой пары акселерометров навстречу друг другу по заданному направлению и второй пары акселерометров навстречу друг другу по направлению, перпендикулярному заданному направлению перемещения первой пары акселерометров, измеритель линейной скорости перемещения акселерометров относительно подвижного объекта, регистратор моментов встречи двух акселерометров на траверзе первой и второй пары, при этом все устройства функционально связаны через введенный блок управления с бортовым вычислителем, в котором вычисляют искомые значения составляющих уклонения отвесной линии в меридиане и в первом вертикале.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014117883/28A RU2563326C1 (ru) | 2014-04-30 | 2014-04-30 | Навигационный комплекс подвижного объекта |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014117883/28A RU2563326C1 (ru) | 2014-04-30 | 2014-04-30 | Навигационный комплекс подвижного объекта |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2563326C1 true RU2563326C1 (ru) | 2015-09-20 |
Family
ID=54147791
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014117883/28A RU2563326C1 (ru) | 2014-04-30 | 2014-04-30 | Навигационный комплекс подвижного объекта |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2563326C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3883812A (en) * | 1971-12-20 | 1975-05-13 | Nasa | Diode-quad bridge circuit means |
RU2279039C1 (ru) * | 2005-01-25 | 2006-06-27 | Евгений Андреевич Денесюк | Навигационный комплекс |
RU2348011C1 (ru) * | 2007-07-02 | 2009-02-27 | ФГУП Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт Минобороны России | Навигационный комплекс |
RU2483280C1 (ru) * | 2012-01-10 | 2013-05-27 | Антон Владимирович Чернявец | Навигационный комплекс |
-
2014
- 2014-04-30 RU RU2014117883/28A patent/RU2563326C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3883812A (en) * | 1971-12-20 | 1975-05-13 | Nasa | Diode-quad bridge circuit means |
RU2279039C1 (ru) * | 2005-01-25 | 2006-06-27 | Евгений Андреевич Денесюк | Навигационный комплекс |
RU2348011C1 (ru) * | 2007-07-02 | 2009-02-27 | ФГУП Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт Минобороны России | Навигационный комплекс |
RU2483280C1 (ru) * | 2012-01-10 | 2013-05-27 | Антон Владимирович Чернявец | Навигационный комплекс |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
ПИРОГОВ H.Н., ЧЕРНЯВЕЦ В.В. Навигационный комплекс для катеров на подводных крыльях // Зарубежное военное обозрение, N4, 1986, с.58-59. * |
САЗОНОВ А.Е., РОДИОНОВ А.И. Автоматизация судовождения. - М.: Транспорт, 1977, с.185-196 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2909579B1 (en) | Surveying system and method | |
RU2558724C2 (ru) | Устройство диагностического комплекса для определения положения трубопровода и способ определения относительного перемещения трубопровода по результатам двух и более инспекционных пропусков диагностического комплекса для определения положения трубопровода | |
Sun et al. | MEMS-based rotary strapdown inertial navigation system | |
US20130138264A1 (en) | Automotive navigation system and method to utilize internal geometry of sensor position with respect to rear wheel axis | |
CN101571394A (zh) | 基于旋转机构的光纤捷联惯性导航系统初始姿态确定方法 | |
CN106153069B (zh) | 自主导航系统中的姿态修正装置和方法 | |
US11226203B2 (en) | Low cost INS | |
CN103925930B (zh) | 一种重力仪双轴陀螺稳定平台航向误差效应的补偿方法 | |
CN102680000A (zh) | 应用零速/航向修正的光纤捷联惯组在线标定方法 | |
CN111307133A (zh) | 一种竖井垂直度测量方法、竖井姿态检测设备及存储介质 | |
CN103175528A (zh) | 基于捷联惯导系统的捷联罗经姿态测量方法 | |
US20140249750A1 (en) | Navigational and location determination system | |
Zaitsev et al. | Study of systems error compensation methods based on molecular-electronic transducers of motion parameters | |
Pan et al. | Real-time accurate odometer velocity estimation aided by accelerometers | |
CN104567888A (zh) | 基于速度在线修正的惯性导航车辆姿态测量方法 | |
RU2509289C2 (ru) | Азимутальная ориентация платформы трехосного гиростабилизатора по приращениям угла прецессии гироблока | |
Emel’yantsev et al. | Calibration of a precision SINS IMU and construction of IMU-bound orthogonal frame | |
Dehkordi et al. | Pedestrian indoor navigation system using inertial measurement unit | |
RU2348009C1 (ru) | Гравиметрический способ определения уклонения отвесной линии в океане на подвижном объекте | |
RU2348011C1 (ru) | Навигационный комплекс | |
WO2020021867A1 (ja) | ジオイド測定方法、ジオイド測定装置、ジオイド推定装置、ジオイド計算用データ収集装置 | |
CN103256932A (zh) | 一种替换结合外推的着陆导航方法 | |
RU2555496C1 (ru) | Устройство для определения углов пространственной ориентации подвижного объекта | |
CN111141285A (zh) | 一种航空重力测量装置 | |
Sun et al. | Researching on the compensation technology of rotating mechanism error in single-axis rotation strapdown inertial navigation system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170501 |