RU2578247C1 - Self-contained gravity gradient meter - Google Patents

Self-contained gravity gradient meter Download PDF

Info

Publication number
RU2578247C1
RU2578247C1 RU2015106481/28A RU2015106481A RU2578247C1 RU 2578247 C1 RU2578247 C1 RU 2578247C1 RU 2015106481/28 A RU2015106481/28 A RU 2015106481/28A RU 2015106481 A RU2015106481 A RU 2015106481A RU 2578247 C1 RU2578247 C1 RU 2578247C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
inputs
quadrupole
azimuth
calculator
Prior art date
Application number
RU2015106481/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Борисович Попов
Original Assignee
Анатолий Борисович Попов
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 Анатолий Борисович Попов filed Critical Анатолий Борисович Попов
Priority to RU2015106481/28A priority Critical patent/RU2578247C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2578247C1 publication Critical patent/RU2578247C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

FIELD: geophysics.
SUBSTANCE: invention relates to geophysical instruments, specifically to gravity gradient meters. Gradient meter consists of a quadruple and gyro unit arranged on platform stabilised in horizontal plane and rotating around azimuthal direction. Rotation of gradient meter platform is used for self-compensation of errors of gyroscope azimuth. Gradient meter comprises a computer with a signal processing unit and quadrupole vertical gyroscope circuit. Second circuit of computer enables to accurately determine horizontal components of Earth's rotation, and unit calculates azimuth bearing. Computer, in addition to signal processing unit of quadrupole, includes: cell for signal indicating transition through zero, unit for differentiation and display of sign of derivative, an AND cell with two inputs and a switch.
EFFECT: technical result of invention is to improve accuracy and performance of gravity gradiometer.
1 cl, 5 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к геофизическому приборостроению, а именно к гравитационным градиентометрам, и предназначено для повышения их точности и эксплуатационных характеристик.The invention relates to geophysical instrumentation, namely to gravity gradiometers, and is intended to increase their accuracy and operational characteristics.

Известны статические градиентометры [1, 2], у которых в маломоментный подвес установлен диполь (коромысло, гантель). Гравитационным силам, стремящимся его повернуть, противодействуют силы закручивания нити или электрические силы следящих систем, поддерживающих неизменным положение диполя относительно корпуса. Недостатком статических градиентометров является необходимость при проведении одного измерения градиента устанавливать диполь в несколько положений, отличающихся азимутами. Это приводит к значительной длительности измерений.Static gradiometers are known [1, 2], in which a dipole (rocker arm, dumbbell) is installed in a low-moment suspension. Gravitational forces seeking to rotate it are counteracted by the forces of twisting of the filament or the electric forces of the tracking systems, which maintain the position of the dipole unchanged relative to the body. The disadvantage of static gradiometers is the need for one measurement of the gradient to set the dipole in several positions that differ in azimuths. This leads to a significant measurement duration.

Этого недостатка лишены динамические градиентометры с квадруполем [3] или акселерометрами [4], установленными на вращающуюся платформу. Такие градиентометры непрерывно сканируют плоскость измерений, выдавая четыре значения величины градиента за оборот. Их недостатком являются ограниченные возможности определения направления изолиний гравитационного поля.Dynamic gradiometers with a quadrupole [3] or accelerometers [4] mounted on a rotating platform are deprived of this drawback. Such gradiometers continuously scan the measurement plane, yielding four gradient values per revolution. Their disadvantage is the limited ability to determine the direction of the isolines of the gravitational field.

Для стабилизации объектов в горизонте используют каналы гировертикали инерциальных систем [5]. Но в инерциальных системах низка точность определения азимутальных направлений. Этого недостатка лишен гирогоризонткомпас [6], в котором для разделения полезного сигнала и помехи используют автокомпенсационное вращение вокруг вертикальной оси.To stabilize objects in the horizon, the channels of the gyro-vertical of inertial systems are used [5]. But in inertial systems, the accuracy of determining azimuth directions is low. The gyrohorizontcompass [6] lacks this disadvantage, in which self-compensation rotation around the vertical axis is used to separate the useful signal and noise.

Задачей изобретения является создание градиентометра, определяющего направление линии уровня гравитационного поля на подвижном объекте.The objective of the invention is the creation of a gradiometer that determines the direction of the level line of the gravitational field on a moving object.

Задача решается при использовании вращения платформы градиентометра для автокомпенсации погрешностей гироазимута. С этой целью на стабилизированной в горизонте и поворачивающейся в азимуте платформе размещают квадруполь и гироблок. Градиентометр содержит вычислитель с блоком обработки сигнала квадруполя и контуром гировертикали. В вычислитель устанавливают второй контур, в котором используют новый выход и новый вход для обеспечения точного измерения горизонтальных составляющих скорости вращения Земли, а для обеспечения вычисления азимута устанавливают блок азимута. В вычислитель также, помимо блока обработки сигналов квадруполя, введены: ячейка индикации перехода сигнала через ноль, блок дифференцирования и индикации знака производной, ячейка «И» с двумя входами и выключатель. Выход контура измерения горизонтальных составляющих скорости вращения Земли соединен с входом блока вычисления азимута, выход которого подключен к одному из контактов выключателя. Второй контакт выключателя соединен с выходом вычислителя. С выходом блока обработки информации квадруполя соединены входы ячейки индикации перехода сигнала через ноль и блока дифференцирования и индикации знака производной, а их выходы соединены с входами ячейки «И», связанной линией управления с выключателем.The problem is solved by using the rotation of the gradiometer platform to automatically compensate for gyro azimuth errors. For this purpose, a quadrupole and a gyro block are placed on a platform stabilized in the horizon and turning in azimuth. The gradient meter contains a calculator with a quadrupole signal processing unit and a gyro-vertical circuit. A second circuit is installed in the calculator, in which a new output and a new input are used to ensure accurate measurement of the horizontal components of the Earth's rotation speed, and an azimuth block is installed to ensure azimuth calculation. In addition to the quadrupole signal processing unit, the calculator also includes: a cell for signal transition through zero, a unit for derivation and indication of the sign of the derivative, an “I” cell with two inputs, and a switch. The output of the measurement circuit of the horizontal components of the Earth's rotation speed is connected to the input of the azimuth calculation unit, the output of which is connected to one of the contacts of the switch. The second contact of the switch is connected to the output of the calculator. The outputs of the quadrupole information processing unit are connected to the inputs of the cell indicating the transition of the signal through zero and the differentiation unit and the derivation of the sign of the derivative, and their outputs are connected to the inputs of the cell “AND” connected by a control line to the switch.

Перечень чертежейList of drawings

На фиг. 1, 2 изображена одноосная схема инерциальной системы [5] или гирогоризонткомпаса [6] с разными способами подключения датчика линейной скорости.In FIG. 1, 2, a uniaxial diagram of an inertial system [5] or gyrohorizontcompass [6] with different ways of connecting a linear velocity sensor is shown.

На фиг. 3, 4 изображена схема канала измерения горизонтальных составляющих скорости вращения Земли с разными способами подключения датчика линейной скорости.In FIG. 3, 4 a diagram of the channel for measuring the horizontal components of the Earth's rotation speed with different ways of connecting the linear velocity sensor is shown.

На фиг. 5 изображена общая схема градиентометра.In FIG. 5 shows a general diagram of a gradiometer.

На фиг. 1-4 введены следующие обозначения:In FIG. 1-4 introduced the following notation:

1, 2, 3 - источники информации: акселерометр (АКС), датчик угловой скорости (ДУС), датчик линейной скорости - лаг или спутниковая навигационная система (СНС), соответственно;1, 2, 3 - information sources: accelerometer (ACS), angular velocity sensor (DOS), linear velocity sensor - lag or satellite navigation system (SNA), respectively;

4 - контур инерциальной системы;4 - contour of the inertial system;

5, 6 - первый и второй интеграторы с передаточной функцией 1 p ;

Figure 00000001
5, 6 - first and second integrators with transfer function one p ;
Figure 00000001

7 - неинтегральный фильтр с передаточной функцией

Figure 00000002
7 - non-integral filter with transfer function
Figure 00000002

8, 9 - масштабирующие устройства 1 g

Figure 00000003
и 1 R
Figure 00000004
, соответственно, где g = 9.8 м с 2
Figure 00000005
, R = 6,4 * 10 6 м ;
Figure 00000006
8, 9 - scaling devices one g
Figure 00000003
and one R
Figure 00000004
, respectively, where g = 9.8 m from 2
Figure 00000005
, R = 6.4 * 10 6 m ;
Figure 00000006

10 - масштабирующее устройство

Figure 00000007
10 - scaling device
Figure 00000007

10.1 - фильтр сигнала СНС с передаточной функцией

Figure 00000008
10.1 - SNA signal filter with transfer function
Figure 00000008

10.2 - фильтр сигнала СНС с передаточной функцией

Figure 00000009
10.2 - SNA signal filter with transfer function
Figure 00000009

11 - контур измерения горизонтальных составляющих скорости вращения Земли (контур скорости вращения Земли);11 - contour of measuring the horizontal components of the Earth's rotation speed (contour of the Earth's rotation speed);

B×1, В×2 - входы по ускорению и угловой скорости, соответственно;B × 1, B × 2 - inputs for acceleration and angular velocity, respectively;

В×3, В×4, В×5 - входы по линейной скорости;В × 3, В × 4, В × 5 - inputs at linear speed;

Вых 1 - выход по углу качки;Exit 1 - exit by pitching angle;

Вых 2 - выход по линейной скорости или угловой скорости вращения Земли;Exit 2 - the output of the linear velocity or angular velocity of rotation of the Earth;

Вых 3 - выход по угловой скорости вращения Земли.Exit 3 - the output of the angular velocity of rotation of the Earth.

На фиг. 5 ведены следующие обозначения:In FIG. 5, the following notation is made:

12 - квадруполь;12 - quadrupole;

13 - стабилизированная в горизонте и вращающаяся в азимуте платформа;13 - stabilized in the horizon and rotating in azimuth platform;

14 - гироблок;14 - gyro block;

15 - привод стабилизации по углам качки;15 - stabilization drive at the pitching angles;

16 - привод вращения в азимуте;16 - drive rotation in azimuth;

17 - вычислитель;17 - a computer;

18 - блок обработки сигналов квадруполя;18 is a quadrupole signal processing unit;

19 - блок вычисления азимута;19 - block calculation of the azimuth;

20 - блок вычисления величины гравитационного градиента;20 - block calculating the magnitude of the gravitational gradient;

21 - ячейка индикации перехода сигнала через ноль;21 - cell indicating the transition of the signal through zero;

22 - блок дифференцирования и индикации знака производной;22 - block differentiation and indication of the sign of the derivative;

23 - ячейка «И»;23 - cell "And";

24 - выключатель.24 - switch.

Инерциальная система (ИНС) [5] или гирогоризонткомпас (ГГК) [6] имеют одинаковую схему, представленную на фиг. 1, 2, и отличаются только видом используемой выходной информации. В ИНС в качестве полезной информации используют углы качки и линейную скорость, а в ГГК вырабатывают углы качки и горизонтальные составляющие угловой скорости вращения Земли. Линейная скорость или составляющие угловой скорости снимаются с одного выхода - Вых 2, а потом разделяются на устройствах, не показанных на фиг. 1, 2.The inertial system (ANN) [5] or the gyrohorizontcompass (GHC) [6] have the same circuit shown in FIG. 1, 2, and differ only in the type of output information used. In the ANN, the pitching angles and linear velocity are used as useful information, and the pitching angles and horizontal components of the angular velocity of the Earth's rotation are generated in the GGC. Linear velocity or angular velocity components are removed from one output — Output 2, and then separated on devices not shown in FIG. 12.

ИНС, ГГК и канал измерения горизонтальных составляющих скорости вращения Земли (канал СВЗ) работают при наличии трех источников информации: об ускорении - от акселерометров 1, об угловой скорости - от датчиков угловой скорости 2 и о линейной скорости - от лага или спутниковой навигационной системы 3. Основой ИНС является замкнутый контур 4, содержащий последовательно соединенные звенья: первый интегратор 5, неинтегральный фильтр 7 и второй интегратор 6. Контур имеет три входа: B×1 - на входе первого интегратора 5, В×2 - на входе второго интегратора 6 и В×3 - на входе неинтегрального фильтра 7. При реализации ИНС сигнал СНС расщепляют и для одной его части используют В×4 - на выходе неинтегрального фильтра 7. Контур имеет два выхода: Вых 1 - на выходе второго интегратора 6 по углам качки и Вых 2 - на выходе первого интегратора 5 по линейной скорости или угловой скорости вращения Земли. АКС 1 через масштабирующее устройство 8 соединен с B×1 контура 4. ДУС 2 соединен с В×2 контура 4. СНС 3 через масштабирующее устройство 9 и фильтр 10.1 соединен с В×3 контура 4. В случае расщепления сигнала СНС одна его часть остается на В×3, поступая через масштабник 10, а вторая подается на В×4.ANN, GGK and the channel for measuring the horizontal components of the Earth’s rotation speed (SVZ channel) work with three sources of information: about acceleration - from accelerometers 1, about angular velocity - from angular velocity sensors 2 and about linear velocity - from a lag or satellite navigation system 3 The basis of the ANN is a closed circuit 4 containing series-connected links: the first integrator 5, non-integral filter 7 and the second integrator 6. The circuit has three inputs: B × 1 - at the input of the first integrator 5, B × 2 - at the input of the second integrator 6 and B × 3 - at the input of the non-integral filter 7. When implementing the ANN, the SNS signal is split and for one part it is used B × 4 - at the output of the non-integral filter 7. The circuit has two outputs: Output 1 - at the output of the second integrator 6 at the pitch angles and Output 2 - at the output of the first integrator 5 in linear velocity or angular velocity of rotation of the Earth. AKS 1 through a scaling device 8 is connected to the B × 1 circuit 4. SAS 2 is connected to a B × 2 circuit 4. SNA 3 through a scaling device 9 and a filter 10.1 is connected to a B × 3 circuit 4. In the case of splitting the signal SNA, one part of it remains at B × 3, entering through a scale 10, and the second is fed to B × 4.

На фиг. 3, 4 контур измерения горизонтальных составляющих скорости вращения Земли 11 отличается от контура 4 новым выходом - Вых 3, расположенном на выходе неинтегрального фильтра. В связи с введением новой передаточной функцией фильтра 10.2 на фиг. 3 при расщеплении сигнала СНС появляется новый В×5, как показано на фиг. 4.In FIG. 3, 4, the circuit for measuring the horizontal components of the Earth’s rotation speed 11 differs from circuit 4 with a new output - Output 3, located at the output of the non-integral filter. In connection with the introduction of the new transfer function of the filter 10.2 in FIG. 3, when splitting the SNS signal, a new B × 5 appears, as shown in FIG. four.

На фиг. 5 квадруполь 12 расположен на стабилизированной в горизонте и вращающейся в азимуте платформе 13, на которую установлен гироблок 14 с АКСами и ДУСами. Стабилизация в горизонте осуществляется приводом 15, соединенным с Вых 1 контура 4. Вращение в азимуте осуществляется приводом 16. Сигналы с гироблока и квадруполя поступают в вычислитель 17 на блок обработки сигналов квадруполя 18 и на контуры 4 и 11. Вых 3 контура 11 соединен с вычислителем азимута 19, выход которого, в свою очередь, соединен с выключателем 24. второй контакт выключателя 24 соединен с Вых 2 вычислителя. Выход блока обработки 18 через блок вычисления градиента 20 соединен с Вых 1 вычислителя 17. Входы ячейки индикации перехода сигнала через ноль 21 и блока дифференцирования и индикации знака производной 22 соединены с выходом блока обработки 18, а их выходы со входами ячейки «И», выход которой управляет состоянием выключателя 24.In FIG. 5, the quadrupole 12 is located on a platform 13 stabilized in the horizon and rotating in azimuth, on which a gyro block 14 with ACSs and DUSs is installed. Stabilization in the horizon is carried out by drive 15 connected to Output 1 of circuit 4. Rotation in azimuth is carried out by drive 16. Signals from the gyro block and quadrupole are fed to calculator 17 to signal processing unit quadrupole 18 and to circuits 4 and 11. Output 3 of circuit 11 is connected to the calculator azimuth 19, the output of which, in turn, is connected to the switch 24. the second contact of the switch 24 is connected to the outputs 2 of the calculator. The output of the processing unit 18 through the gradient calculation unit 20 is connected to the outputs 1 of the calculator 17. The inputs of the cell indicating the transition of the signal through zero 21 and the differentiation and indication unit of the derivative 22 are connected to the output of the processing unit 18, and their outputs to the inputs of the cell “And”, the output which controls the state of the switch 24.

Рассмотрим работу одноосной схемы ИНС или ГГК на фиг. 1, 2. Примем, что источники информации измеряют следующие сигналы:Consider the operation of a uniaxial ANN or GGK circuit in FIG. 1, 2. Assume that information sources measure the following signals:

Figure 00000010
Figure 00000010

где р - оператор дифференцирования, V - линейная скорость, Ω - угловая скорость, α - угол качки, ω - горизонтальные составляющие скорости вращения Земли, апу - переносные ускорения качки.where p is the differentiation operator, V is the linear velocity, Ω is the angular velocity, α is the pitching angle, ω 3g are the horizontal components of the Earth's rotation speed, and pu are the portable pitching accelerations.

После масштабирования

Figure 00000011
и преобразования на фильтре 10.1 на входы основного контура 4 поступают сигналы:After scaling
Figure 00000011
and transformations on the filter 10.1 to the inputs of the main circuit 4 receives signals:

Figure 00000012
Figure 00000012

Выходные сигналы контура имеют вид:The output signals of the circuit are:

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Введем инструментальные погрешности источников информации: акселерометров -

Figure 00000015
датчиков угловых скоростей - Δдус, спутниковой навигационной системы -
Figure 00000016
и с учетом
Figure 00000017
получимWe introduce the instrumental errors of information sources: accelerometers -
Figure 00000015
angular velocity sensors - Δ dus , satellite navigation system -
Figure 00000016
and given
Figure 00000017
we get

Figure 00000018
Figure 00000018

Сигнал W1 используют для стабилизации в горизонте платформы. В сигнале W2 выделяют в случае ИНС линейную скорость

Figure 00000019
или в случае ГГК угловую скорость
Figure 00000020
.The signal W 1 is used for stabilization in the horizon of the platform. In the case of W 2 , in the case of ANN, the linear velocity
Figure 00000019
or in the case of GGC angular velocity
Figure 00000020
.

Во втором варианте можно избавиться от помехи в виде линейной скорости, вычтя ее из сигнала с учетом погрешности СНСIn the second option, you can get rid of the interference in the form of a linear velocity by subtracting it from the signal, taking into account the error of the SNA

Figure 00000021
Figure 00000021

Для того чтобы оценить недостатки такого способа выделения сигнала ω, приведем таблицу передаточных функций при самом простом выражении

Figure 00000022
(Таблица 1). T0, Т1, Tk - постоянные времени. В таблице показаны передаточные функции для крайних диапазонов частот ω→∞ и ω→0.In order to evaluate the disadvantages of this method of signal extraction ω 3g , we present a table of transfer functions with the simplest expression
Figure 00000022
(Table 1). T 0 , T 1 , T k - time constants. The table shows the transfer functions for the extreme frequency ranges ω → ∞ and ω → 0.

Figure 00000023
Figure 00000023

Figure 00000024
Figure 00000024

Условно отнесем качку α и колебания динамической вертикали αпу к высокочастотному диапазону ω→∞, а остальные сигналы - к низкочастотному ω→0. В этом приближении разность сигналов второго выхода и линейной скорости приобретает видWe conventionally assign pitching α and vibrations of the dynamic vertical α PU to the high-frequency range ω → ∞, and the remaining signals to the low-frequency range ω → 0. In this approximation, the difference between the signals of the second output and the linear velocity takes the form

Figure 00000025
Figure 00000025

Недостатком выделения ω из этого выражения является зависимость от квадрата постоянной времени

Figure 00000026
и большая помеха от переносных ускорений качки
Figure 00000027
Колебания динамической вертикали слабо сглаживаются в зоне ЛАХ с наклоном 20 дБ/дек. The drawback of isolating ω 3g from this expression is the dependence on the square of the time constant
Figure 00000026
and big interference from portable pitching accelerations
Figure 00000027
The vibrations of the dynamic vertical are slightly smoothed in the LAH zone with an inclination of 20 dB / dec.

На фиг. 3 показана схема для вычисления горизонтальных составляющих скорости вращения Земли, в которой по сравнению со схемой на фиг. 1 исключен Вых 2, установлен Вых 3 и принята передаточная функция фильтра 10.2

Figure 00000028
. Сигнал на Вых 3 запишется в видеIn FIG. 3 shows a diagram for calculating the horizontal components of the speed of rotation of the Earth, in which, in comparison with the diagram in FIG. 1 is excluded Output 2, Output 3 is installed and the transfer function of the filter is accepted 10.2
Figure 00000028
. The signal at Output 3 is written as

Figure 00000029
Figure 00000029

Обращаясь к таблице, запишем первое приближение:Turning to the table, we write the first approximation:

Figure 00000030
Figure 00000030

Это выражение в переменной ω инвариантно к

Figure 00000031
выбором малого коэффициента
Figure 00000032
можно уменьшить влияние помехи от переносного ускорения.This expression in the variable ω 3r is invariant to
Figure 00000031
the choice of a small coefficient
Figure 00000032
the effect of interference from portable acceleration can be reduced.

Если взять неинтегральный фильтр высокого порядка

Figure 00000033
то в соответствии с таблицей 2 приближение приобретет видIf you take a high-order non-integral filter
Figure 00000033
then, in accordance with table 2, the approximation takes the form

Figure 00000034
Figure 00000034

Наклон ЛАХ на частотах качки можно сделать как угодно большим, а влияние переносных ускорений как угодно малым. Следовательно, вводя Вых 3, получают независимость вычисленного значения ω от параметров контура и от колебаний динамической вертикали, что значительно повышает точность измерений.The slope of the LAH at the pitching frequencies can be made arbitrarily large, and the influence of portable accelerations arbitrarily small. Therefore, introducing Exit 3, one obtains independence of the calculated value of ω 3g from the parameters of the circuit and from oscillations of the dynamic vertical, which significantly increases the accuracy of measurements.

С помощью автокомпенсации разделяют сумму (ωдус), так как составляющие скорости вращения Земли в приборной системе координат ωзгу - и ωзгу зависят от азимута, а Δдус от него не зависит. В блоке 19 выделяют приборные проекции угловой скорости вращения Земли:With the help of auto-compensation, the sum (ω 3g + Δ dus ) is separated, since the components of the Earth's rotation speed in the instrument coordinate system ω zig - and ω zg depend on the azimuth, and Δ dus does not depend on it. In block 19, instrumental projections of the angular velocity of the Earth's rotation are distinguished:

и вычисляют азимут

Figure 00000035
and calculate the azimuth
Figure 00000035

Сигнал квадруполя представляет собой синусоиду на двойной частоте вращения платформы. Так как квадруполь симметричен относительно центра и его сигнал не имеет определенного знака, то нужно, прежде всего, внести асимметрию, приняв один из концов диполей за базовый. Когда базовые концы гантелей находятся с одной стороны от изолинии, они стремяться сблизиться, а когда по разные стороны - то отдалиться. Значения сигналов квадруполя при сближении концов будем считать положительными, со знаком «+», значения сигналов при расхождении концов будем считать отрицательными, со знаком «-». Пересечение изолинии соответствует переходу от знака минус к знаку плюс, то есть положительному знаку «+» производной.The quadrupole signal is a sine wave at a double rotational speed of the platform. Since the quadrupole is symmetric with respect to the center and its signal does not have a definite sign, it is necessary, first of all, to introduce asymmetry, taking one of the ends of the dipoles as the base one. When the base ends of the dumbbells are located on one side of the isoline, they tend to approach each other, and when on opposite sides, they move away. The values of the quadrupole signals at the convergence of the ends will be considered positive, with the sign “+”, the values of the signals at the divergence of the ends will be considered negative, with the sign “-”. The intersection of the contour corresponds to the transition from the minus sign to the plus sign, that is, the positive sign “+” of the derivative.

Момент перехода сигнала через ноль фиксируется ячейкой 21, а производная вычисляется и ее знак индицируется в блоке 22. Когда переход через ноль происходит при положительном знаке производной, срабатывает ячейка «И» 23 и включает выключатель 24, который подает на Вых 1 вычислителя значение азимута изолинии.The moment of transition of the signal through zero is fixed by cell 21, and the derivative is calculated and its sign is displayed in block 22. When the transition through zero occurs with the positive sign of the derivative, the “23” cell is activated and switches on 24, which supplies the isoline azimuth value to the output 1 of the calculator .

На корабле, например, если градиентометр установлен на стабилизированную в горизонте и вращающуюся в азимуте платформу, можно определить направление изолинии в приборной горизонтной системе координат, затем спроектировать ее в приборную наклонную систему. Потом последовательно перевести в корабельную наклонную и в горизонтную корабельную. Последним действием, добавив курс, вычисляем азимут в географической системе координат. В изобретении предлагается заменить четыре преобразования координат одним прямым измерением, что приведет к повышению точности градиентометра.On a ship, for example, if the gradiometer is installed on a platform stabilized in the horizon and rotating in azimuth, you can determine the direction of the contour in the horizontal instrument coordinate system, then design it in the inclined instrument system. Then consistently transfer to the ship inclined and horizontal ship. The last action, adding a course, we calculate the azimuth in a geographical coordinate system. The invention proposes to replace four coordinate transformations with one direct measurement, which will increase the accuracy of the gradiometer.

ЛитератураLiterature

1. Грушинский Н.В. «Основы гравиметрии», М., Наука, 1983.1. Grushinsky N.V. "Fundamentals of gravimetry", M., Science, 1983.

2. Патент РФ №2 172 976 200108 27. «Гравитационный вариометр».2. RF patent No. 2 172 976 200108 27. “Gravity variometer”.

3. Патент US №2012 222 481 2012 09 16. «Квадрупольный ответчик для гравитационных градиентометров OQR».3. US patent No. 2012 222 481 2012 09 16. "Quadrupole transponder for gravity gradiometers OQR".

4. Патент US №2002 0440 621 2009 02 19. «Акселерометр и пакет программ оценки чувствительности для гравитационного градиентометра».4. US patent No. 2002 0440 621 2009 02 19. “Accelerometer and software package for evaluating sensitivity for gravity gradiometer”.

5. Ривкин С.С., Берман З.И., Окон И.М. «Определение параметров ориентации объекта бесплатформенной инерциальной системой», С-Пб, ЦНИИ «Электроприбор», 1996.5. Rivkin S.S., Berman Z.I., Okon I.M. “Determining the orientation parameters of an object by a strapdown inertial system”, St. Petersburg, Central Research Institute “Elektropribor”, 1996.

6. Игнатьев С.В. «Гирогоризонткомпас на волоконно-оптических гироскопах с вращением блока чувствительных элементов». - «Гироскопия и навигация», 2000, №3.6. Ignatiev S.V. “Girohorizontkompas on fiber-optic gyroscopes with rotation of the block of sensitive elements.” - “Gyroscopy and navigation”, 2000, No. 3.

Claims (1)

Гравитационный градиентометр, содержащий квадруполь и гироблок, установленные на стабилизированную в горизонте и вращающуюся в азимуте платформу, а также вычислитель, в котором размещены блок обработки сигналов квадруполя, блок вычисления величины градиента и состоящий из последовательно соединенных первого интегратора, неинтегрального фильтра и второго интегратора, контур гировертикали с выходом по углу качки и четырьмя входами, два из которых соединены с гироблоком, а два, подключенные к входу и выходу неинтегрального фильтра, - со спутниковой навигационной системой, отличающийся тем, что в вычислитель введен контур измерения горизонтальных составляющих скорости вращения Земли, выходом которого является выход неинтегрального фильтра, а одним из входов по линейной скорости является вход второго интегратора, в вычислитель также введены блок вычисления азимута, блок дифференцирования и индикации знака производной, ячейка индикации перехода сигнала через ноль, ячейка «И» с двумя входами и выключатель, причем выход контура измерения горизонтальных составляющих скорости вращения Земли соединен с входом вычислителя азимута, выход которого подключен к одному из контактов выключателя, второй контакт выключателя соединен с выходом вычислителя, с выходом блока обработки информации квадруполя соединены входы ячейки индикации перехода сигнала через ноль и блока дифференцирования и индикации знака производной, а их выходы соединены с входами ячейки «И», выход которой соединен с выключателем. Gravity gradiometer containing a quadrupole and gyroblock mounted on a horizontal platform and rotating in azimuth, as well as a calculator that houses a quadrupole signal processing unit, a gradient value calculation unit and consisting of a series of connected first integrator, non-integral filter and second integrator, circuit gyro verticals with an output along the pitch angle and four inputs, two of which are connected to the gyro unit, and two connected to the input and output of the non-integral filter, with a traveler’s navigation system, characterized in that the calculator has a contour for measuring the horizontal components of the Earth’s rotation speed, the output of which is the output of a non-integral filter, and one of the linear velocity inputs is the input of the second integrator, the calculator also has an azimuth calculation unit, a differentiation and indication block derivative sign, a cell indicating the transition of the signal through zero, an “I” cell with two inputs and a switch, and the output of the measurement circuit of the horizontal components of the The rotational axis of the Earth is connected to the input of the azimuth calculator, the output of which is connected to one of the contacts of the switch, the second contact of the switch is connected to the output of the calculator, the inputs of the cell indicating the transition of the signal through zero and the block of differentiation and indication of the sign of the derivative are connected to the output of the quadrupole information processing unit, and their the outputs are connected to the inputs of the cell "And", the output of which is connected to the switch.
RU2015106481/28A 2015-02-25 2015-02-25 Self-contained gravity gradient meter RU2578247C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015106481/28A RU2578247C1 (en) 2015-02-25 2015-02-25 Self-contained gravity gradient meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015106481/28A RU2578247C1 (en) 2015-02-25 2015-02-25 Self-contained gravity gradient meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2578247C1 true RU2578247C1 (en) 2016-03-27

Family

ID=55656562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015106481/28A RU2578247C1 (en) 2015-02-25 2015-02-25 Self-contained gravity gradient meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2578247C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU651285A1 (en) * 1973-06-21 1979-03-05 Предприятие П/Я В-8708 Vertical gradientometer
EP1355129A2 (en) * 2002-04-15 2003-10-22 Pioneer Corporation Navigation system and device, method and programm for correcting acceleration data and recording medium containing the program
RU2436046C1 (en) * 2010-08-09 2011-12-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Gyrohorizoncompass with inertia measurement unit rotation
CN102946000A (en) * 2012-11-27 2013-02-27 中国人民解放军国防科学技术大学 Statical indetermination radar/antenna support dynamic leveling method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU651285A1 (en) * 1973-06-21 1979-03-05 Предприятие П/Я В-8708 Vertical gradientometer
EP1355129A2 (en) * 2002-04-15 2003-10-22 Pioneer Corporation Navigation system and device, method and programm for correcting acceleration data and recording medium containing the program
RU2436046C1 (en) * 2010-08-09 2011-12-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Gyrohorizoncompass with inertia measurement unit rotation
CN102946000A (en) * 2012-11-27 2013-02-27 中国人民解放军国防科学技术大学 Statical indetermination radar/antenna support dynamic leveling method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2914763A (en) Doppler-inertial navigation data system
CN107024198B (en) A kind of inertial navigation formula surveys wave method and system
RU2395061C1 (en) Method to determine position of movable objects and integrated navigation system to this end
US8359920B2 (en) Gravity sensing instrument
CN104459826A (en) Method for simulating gravity gradient signals of gravity gradient meters of rotating accelerometers
Yuan et al. Performance estimate of some prototypes of inertial platform and strapdown marine gravimeters
Tkalich et al. Analysis of errors in micromechanical devices
Brokešová et al. Note: Rotaphone, a new self-calibrated six-degree-of-freedom seismic sensor
RU2578247C1 (en) Self-contained gravity gradient meter
RU2440592C2 (en) Marine gravimetric survey method
Jekeli Accuracy requirements in position and attitude for airborne vector gravimetry and gradiometry
RU89723U1 (en) MOBILE ABSOLUTE GRAVIMETER FOR GEOLOGICAL EXPLORATION, GEOPHYSICAL RESEARCHES AND OPERATIONAL IDENTIFICATION OF EARTHQUAKES OF EARTHQUAKES (OPTIONS)
RU2767153C1 (en) Method for marine gravimetric survey and apparatus for implementation thereof
RU2386107C1 (en) Independent method of determining initial orientation of instrument coordinate system of gimballess inertial unit of controlled object relative base coordinate system
RU2538424C2 (en) Gravitational-magnetic-seismic system (versions)
RU2320963C2 (en) Mode of mounting axles of mobile object
Zhang et al. Implementation and complexity analysis of orientation estimation algorithms for human body motion tracking using low-cost sensors
Rahimi et al. Improving the calibration process of inertial measurement unit for marine applications
RU2507392C1 (en) Method for zenith angle and drift direction determination and gyroscopic inclinometer
Taimazov A nonpendular gravitational variometer
RU2098764C1 (en) Method for determination of moving object location and device for its realization
RU2057679C1 (en) Statodynamic inclinometer
Krogmann Concept and performance analysis of a strapdown northfinder
CN104501777B (en) Dynamic tilt angle measuring device based on heavy hammer
RU2779274C1 (en) Method for measuring errors of the initial alignment of an inertial navigation system without reference to external landmarks

Legal Events

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

Effective date: 20200226