RU2599182C1 - Method of determining scaling factors of triaxial laser gyroscope - Google Patents

Method of determining scaling factors of triaxial laser gyroscope Download PDF

Info

Publication number
RU2599182C1
RU2599182C1 RU2015140771/28A RU2015140771A RU2599182C1 RU 2599182 C1 RU2599182 C1 RU 2599182C1 RU 2015140771/28 A RU2015140771/28 A RU 2015140771/28A RU 2015140771 A RU2015140771 A RU 2015140771A RU 2599182 C1 RU2599182 C1 RU 2599182C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
axis
faceplate
sensitivity
rotation
tlg
Prior art date
Application number
RU2015140771/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Владимирович Кузнецов
Александр Николаевич Парфенов
Михаил Робертович Фомин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ")
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2015140771/28A priority Critical patent/RU2599182C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2599182C1 publication Critical patent/RU2599182C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

FIELD: instrument making.
SUBSTANCE: invention relates to gyroscopic instrument making, and is intended to determine scaling factors of the three laser gyroscopes (TLG) with mutually orthogonal sensitivity axes during calibration (certification) of strap down inertial navigation systems built on the basis of TLG, or their component parts. Method of determining scaling factors of triaxial laser gyroscope consists in, that the laser gyroscope is installed on faceplate of the rotary table, sensitivity axis of laser gyroscope is oriented collinearly to the faceplate rotational axis, then successively in two opposite directions the faceplate is turned through to the preset angle, wherein from the gyroscope output a number and a sign of information pulses are recorded, then the scaling factor is measured as a relation of double value of the specified rotation angle to the difference between the number of information pulses, recorded during rotation of the faceplate contraclockwise and in clockwise order, wherein the orientation of sensitivity axes of triaxial laser gyroscope is collinearly to the axis of the faceplate rotation two other sensitivity axis put orthogonally to the axis of the faceplate rotation.
EFFECT: accuracy increase of determining TLG scaling factors.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области гироскопического приборостроения и предназначено для определения величин масштабных коэффициентов трехосных лазерных гироскопов (ТЛГ) с взаимно ортогональными осями чувствительности при проведении калибровки (паспортизации) бесплатформенных инерциальных навигационных систем, построенных на основе ТЛГ, или их составных частей.The invention relates to the field of gyroscopic instrumentation and is intended to determine the magnitude of the scale factors of triaxial laser gyroscopes (TLG) with mutually orthogonal sensitivity axes during calibration (certification) of strapdown inertial navigation systems based on TLG, or their components.

ТЛГ могут выполняться как в виде трех одноосных лазерных гироскопов, установленных на общем основании, так и в виде трех кольцевых лазеров, выполненных в едином моноблоке. После изготовления ТЛГ необходимо определить масштабные коэффициенты его осей чувствительности.TLGs can be performed both in the form of three uniaxial laser gyroscopes mounted on a common base, and in the form of three ring lasers made in a single monoblock. After manufacturing the TLG, it is necessary to determine the scale factors of its sensitivity axes.

Известен способ определения масштабного коэффициента кольцевого лазера (А.с. SU 1797432, приоритет от 01.08.1990, «Способ определения масштабного коэффициента кольцевого лазера», авторы: Голяев Ю.Д., Соловьева Т.И., Колбас Ю.Ю., Мещеряков Б.М., МПК H01S 3/083, опубл. 10.08.1996 бюл. №22). Сущность данного способа заключается в следующем. Кольцевой лазер (КЛ) жестко закрепляют на планшайбе поворотного стола (далее по тексту - планшайба), совмещая его ось чувствительности с осью вращения планшайбы. Планшайбу последовательно поворачивают в двух противоположных направлениях (против и по часовой стрелке) на один и тот же угол αT, причем против часовой стрелки (2n+1) раз, а по часовой стрелке - 2n раз (n=1, 2, …). При каждом повороте регистрируют число выходных информационных импульсов КЛ. Далее вычисляют средние значения чисел выходных информационных импульсов: при поворотах по часовой стрелке -

Figure 00000001
, против часовой стрелки -
Figure 00000002
. Затем определяют масштабный коэффициент КЛ по формуле
Figure 00000003
.A known method for determining the scale factor of a ring laser (A.S. SU 1797432, priority from 08/01/1990, "A method for determining the scale factor of a ring laser", authors: Golyaev Yu.D., Solovieva TI, Kolbas Yu.Yu., Meshcheryakov B.M., IPC H01S 3/083, publ. 08/10/1996 bull. No. 22). The essence of this method is as follows. A ring laser (CL) is rigidly fixed to the faceplate of the turntable (hereinafter referred to as the faceplate), combining its sensitivity axis with the axis of rotation of the faceplate. The washer is rotated sequentially in two opposite directions (counterclockwise and clockwise) by the same angle α T , moreover, counterclockwise (2n + 1) times, and clockwise - 2n times (n = 1, 2, ...) . At each turn, the number of output information pulses of the CR is recorded. Next, calculate the average values of the numbers of output information pulses: when turning clockwise -
Figure 00000001
, counterclock-wise -
Figure 00000002
. Then determine the scale factor KL according to the formula
Figure 00000003
.

Данный способ имеет следующие недостатки:This method has the following disadvantages:

- неравное количество поворотов КЛ по часовой стрелке и против часовой стрелки при наличии нелинейной во времени составляющей смещения нуля (дрейфе) обуславливает увеличение погрешности определения масштабного коэффициента КЛ;- an unequal number of CR rotations clockwise and counterclockwise in the presence of a non-linear component of the zero offset (drift) in time causes an increase in the error in determining the scale factor of the CR;

- совмещение оси чувствительности КЛ с осью вращения планшайбы обеспечивается только технологически, что обуславливает увеличение погрешности определения масштабного коэффициента КЛ.- the combination of the sensitivity axis of the CR with the axis of rotation of the faceplate is provided only technologically, which leads to an increase in the error in determining the scale coefficient of CR.

Вышеперечисленные недостатки существенно снижают точность определения масштабного коэффициента КЛ и сужают область возможного применения способа.The above disadvantages significantly reduce the accuracy of determining the scale factor KL and narrow the scope of the possible application of the method.

Известен способ определения масштабного коэффициента одноосного лазерного гироскопа (ЛГ) (IEEE Std 647-1995. IEEE Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Single-Axis Laser Gyros., The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc, 3 Park Avenue, New York, NY 10016-5997, USA), при котором ЛГ жестко закрепляют на планшайбе таким образом, чтобы ось чувствительности ЛГ была параллельна оси вращения планшайбы. Планшайбу последовательно поворачивают в двух противоположных направлениях на один и тот же угол αT=(360°×n), где n=1, 2, …. При каждом повороте регистрируют число и знак выходных информационных импульсов ЛГ. Далее вычисляют суммарное число информационных импульсов: при повороте по часовой стрелке - N-, а также против часовой стрелки - N+. Затем определяют масштабный коэффициент по формуле

Figure 00000004
.A known method for determining the scale factor of a uniaxial laser gyroscope (LG) (IEEE Std 647-1995. IEEE Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Single-Axis Laser Gyros., The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc, 3 Park Avenue, New York , NY 10016-5997, USA), in which the LH is rigidly fixed to the faceplate so that the axis of sensitivity of the LH is parallel to the axis of rotation of the faceplate. The faceplate is sequentially rotated in two opposite directions by the same angle α T = (360 ° × n), where n = 1, 2, .... At each turn, the number and sign of the output information pulses of the LG are recorded. Next, calculate the total number of information pulses: when turning clockwise - N - , as well as counterclockwise - N + . Then determine the scale factor by the formula
Figure 00000004
.

Указанное решение является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и выбрано в качестве наиболее близкого аналога.The specified solution is the closest in technical essence to the claimed method and is selected as the closest analogue.

Недостатком известного способа является то, что ориентация оси чувствительности ЛГ параллельно оси вращения планшайбы обеспечивается только технологически, поскольку расположение его оси чувствительности относительно базовой установочной поверхности точно неизвестно. Это обуславливает увеличение погрешности определения масштабного коэффициента ЛГ.The disadvantage of this method is that the orientation of the axis of sensitivity of the LG parallel to the axis of rotation of the faceplate is provided only technologically, since the location of its axis of sensitivity relative to the base mounting surface is not known exactly. This leads to an increase in the error in determining the scale factor of LG.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании способа определения масштабных коэффициентов ТЛГ с взаимно ортогональными осями чувствительности.The problem to which the invention is directed is to create a method for determining the scale factors of TLG with mutually orthogonal sensitivity axes.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение точности определения масштабных коэффициентов ТЛГ.The technical result, the achievement of which the claimed invention is directed, is to increase the accuracy of determining the scale factors of TLG.

Данный технический результат достигается следующим образом. ТЛГ устанавливают на планшайбу поворотного стола. Ось чувствительности, у которой определяют масштабный коэффициент (тестируемая ось), ориентируют коллинеарно оси вращения планшайбы, затем последовательно поворачивают планшайбу в двух противоположных направлениях (по и против часовой стрелки) на фиксированный угол, регистрируют с выхода гироскопа количество и знак информационных импульсов по данной оси чувствительности и вычисляют величину ее масштабного коэффициента, как отношение удвоенного значения заданного угла поворота к разности между количеством информационных импульсов, зарегистрированных при вращении планшайбы против часов стрелки и по часовой стрелке. Для ориентации оси чувствительности ТЛГ коллинеарно оси вращения планшайбы две другие оси чувствительности методом последовательных приближений выставляют ортогонально оси вращения планшайбы, причем данное положение осей характеризуется минимальными проекциями приращений углов, измеряемых этими двумя осями чувствительности при последовательных поворотах планшайбы в противоположных направлениях («нулевое положение») (для компенсации вращения Земли).This technical result is achieved as follows. TLG is installed on the faceplate of the turntable. The sensitivity axis, which determines the scale factor (test axis), is oriented collinearly to the axis of rotation of the faceplate, then the faceplate is rotated sequentially in two opposite directions (clockwise and counterclockwise) to a fixed angle, the number and sign of information pulses from this axis are recorded on this axis sensitivity and calculate the magnitude of its scale factor, as the ratio of the doubled value of a given angle of rotation to the difference between the number of information pulses, registered when rotating the faceplate counterclockwise and clockwise. To orient the sensitivity axis of the TLG collinear to the axis of rotation of the faceplate, two other sensitivity axes are set by the method of successive approximations orthogonally to the axis of rotation of the faceplate, and this position of the axes is characterized by the minimum projections of the increments of the angles measured by these two sensitivity axes during successive turns of the faceplate in opposite directions ("zero position") (to compensate for the rotation of the Earth).

За счет выставки двух осей чувствительности ТЛГ ортогонально оси вращения планшайбы («нулевое» положение), которая характеризуется минимальными («нулевыми») проекциями приращений углов, измеряемых этими двумя осями чувствительности при повороте планшайбы, уменьшается погрешность ориентирования третьей (тестируемой) оси чувствительности коллинеарно оси вращения планшайбы, что повышает точность определения масштабных коэффициентов ТЛГ. Масштабные коэффициенты двух других осей чувствительности ТЛГ определяют аналогично, после выполнения процедуры выставки соответствующих осей чувствительности ТЛГ в «нулевое» положение.Due to the exhibition of the two axes of sensitivity of the TLG orthogonal to the axis of rotation of the faceplate (“zero” position), which is characterized by minimal (“zero”) projections of the increments of the angles measured by these two sensitivity axes when the faceplate is rotated, the orientation error of the third (tested) sensitivity axis is collinear to the axis faceplate rotation, which increases the accuracy of determining the scale factors of TLG. The scale coefficients of the two other axes of sensitivity of the TLG are determined similarly, after the procedure for exposing the corresponding axes of sensitivity of the TLG to the "zero" position.

Заявляемый способ подробно поясняется на примере ТЛГ моноблочной конструкции, симметричной относительно главной оси симметрии трехгранного угла, образованного осями чувствительности ТЛГ.The inventive method is explained in detail on the example of a TLG monoblock design, symmetric with respect to the main axis of symmetry of the trihedral angle formed by the sensitivity axes of the TLG.

На фиг. 1 схематично изображен наклонно-поворотный стол (НПС), с использованием которого можно реализовать заявляемый способ. Данный НПС имеет следующие основные технические характеристики: погрешность позиционирования планшайбы НПС - не более 1 угл.с, неортогональность смежных осей вращения НПС - не более 2 угл.с.In FIG. 1 schematically depicts an inclined rotary table (NPS), with which you can implement the inventive method. This NPS has the following main technical characteristics: positioning error of the NPS faceplate is not more than 1 arc.s, non-orthogonality of adjacent axis of rotation of the NPS is not more than 2 angular seconds

На фиг. 1 введены следующие обозначения: 4 - планшайба НПС; 5 - средняя рама НПС; 6 - внешняя рама НПС; ОХ - ось наклонов планшайбы (или ось вращения средней рамы); OY - ось поворотов планшайбы; OZ - ось вращения планшайбы (или ось вращения внешней рамы).In FIG. 1 the following designations are introduced: 4 - faceplate of the NPS; 5 - the middle frame of the NPS; 6 - outer frame of the NPS; OH - the axis of inclination of the faceplate (or the axis of rotation of the middle frame); OY - axis of rotation of the faceplate; OZ is the axis of rotation of the faceplate (or the axis of rotation of the outer frame).

На фиг. 2 представлено схематичное расположение осей чувствительности ТЛГ относительно осей вращения планшайбы НПС.In FIG. 2 shows a schematic arrangement of the axes of sensitivity of the TLG relative to the axis of rotation of the faceplate of the NPS.

На фиг. 3 показано схематичное расположение проекций осей чувствительности ТЛГ на планшайбу НПС.In FIG. 3 shows a schematic arrangement of the projections of the axes of sensitivity of TLG on the faceplate of the NPS.

На фиг. 2 и 3 введены следующие обозначения: 1, 2, 3 - взаимно ортогональные оси чувствительности ТЛГ; α1, α2, α3 - углы между горизонтальными проекциями осей чувствительности на установочную плоскость планшайбы и осью ОХ НПС; β - номинальное значение угла между осями чувствительности ТЛГ и главной осью симметрии трехгранного угла, образованного осями чувствительности ТЛГ.In FIG. 2 and 3, the following notation is introduced: 1, 2, 3 - mutually orthogonal axis of sensitivity of the TLG; α 1 , α 2 , α 3 - the angles between the horizontal projections of the sensitivity axes on the installation plane of the faceplate and the axis of the OX NPS; β is the nominal value of the angle between the axes of sensitivity of the TLG and the main axis of symmetry of the trihedral angle formed by the axes of sensitivity of the TLG.

Способ определения масштабных коэффициентов ТЛГ реализуется следующим образом.The method for determining the scale factors of TLG is implemented as follows.

Предварительно выполняют установку ТЛГ непосредственно на планшайбу НПС. К точности установки ТЛГ на планшайбе требований не предъявляется. Задают начальную ориентацию осей вращения рам НПС из исходного состояния таким образом, чтобы они образовали правую прямоугольную СК OXYZ НПС (фиг. 1), связанную с осями вращения НПС. Начало СК НПС (точка О) совмещено с точкой пересечения осей вращения рам НПС. Ось ОХ совпадает с положительным направлением оси вращения средней рамы НПС (если смотреть из начала СК НПС, то по часовой стрелке). Ось OY совпадает с положительным направлением оси вращения внутренней рамы стенда, наклоненной на угол минус 90° относительно оси ОХ. Ось OZ дополняет СК НПС до правой и совпадает с положительным направлением оси вращения внешней рамы НПС.Preliminarily perform the installation of TLG directly on the faceplate of the NPS. There are no requirements for the accuracy of the TLG installation on the faceplate. The initial orientation of the axes of rotation of the NPS frames from the initial state is set in such a way that they form the right rectangular SK OXYZ NPS (Fig. 1) associated with the axes of rotation of the NPS. The beginning of the SC of the NPS (point O) is combined with the point of intersection of the axes of rotation of the frames of the NPS. The axis OX coincides with the positive direction of the axis of rotation of the middle frame of the NPS (if you look from the beginning of the SC of the NPS, then clockwise). The axis OY coincides with the positive direction of the axis of rotation of the inner frame of the stand, tilted by an angle of minus 90 ° relative to the axis OX. The OZ axis complements the SC of the NPS to the right and coincides with the positive direction of the axis of rotation of the outer frame of the NPS.

Затем выполняют процедуру выставки двух осей чувствительности ТЛГ в «нулевое» положение, которое подразумевает одновременную ортогональность двух осей чувствительности ТЛГ оси вращения внешней рамы НПС (фиг. 1) и характеризуется «нулевыми» проекциями приращения углов, измеряемых этими двумя осями чувствительности при повороте внешней рамы НПС. При этом третья ось чувствительности ТЛГ будет коллинеарна оси вращения внешней рамы НПС.Then, the procedure of exposing the two sensitivity axes of the TLG to the “zero” position is performed, which implies the simultaneous orthogonality of the two sensitivity axes of the TLG to the axis of rotation of the outer frame of the NPS (Fig. 1) and is characterized by the “zero” projections of the increment of angles measured by these two sensitivity axes when the outer frame is rotated NPC. In this case, the third axis of sensitivity of TLG will be collinear to the axis of rotation of the outer frame of the NPS.

Выставку осей чувствительности ТЛГ в «нулевое» положение осуществляют следующим образом. Последовательно выполняют серию поворотов ТЛГ в противоположных направлениях относительно осей ОХ и OZ стенда (фиг. 1) на один и тот же угол αT. При этом фиксируют показания ТЛГ в импульсах по трем осям чувствительности:

Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
,
Figure 00000008
,
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
,
Figure 00000012
,
Figure 00000013
,
Figure 00000014
,
Figure 00000015
,
Figure 00000016
. Здесь знак «+» означает вращение вокруг соответствующей оси НПС против часовой стрелки, знак «-» - вращение по часовой стрелке. Показания ТЛГ после компенсации вращения Земли можно представить в видеThe exhibition of the axes of sensitivity of TLG in the "zero" position is as follows. Consistently perform a series of rotations of the TLG in opposite directions relative to the axes OX and OZ of the stand (Fig. 1) at the same angle α T. In this case, the readings of the TLG in the pulses along three axes of sensitivity are recorded:
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
,
Figure 00000008
,
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
,
Figure 00000012
,
Figure 00000013
,
Figure 00000014
,
Figure 00000015
,
Figure 00000016
. Here, the “+” sign means the rotation around the corresponding axis of the NPS counterclockwise, the “-” sign means the rotation clockwise. The TLG readings after compensation for the Earth's rotation can be represented as

Figure 00000017
Figure 00000017

где

Figure 00000018
,
Figure 00000019
,
Figure 00000020
- количество информационных импульсов, накопленных 1-ой, 2-ой и 3-ей осями чувствительности ТЛГ, при вращении относительно оси ОХ (фиг. 2 и 3);Where
Figure 00000018
,
Figure 00000019
,
Figure 00000020
- the number of information pulses accumulated by the 1st, 2nd and 3rd axes of sensitivity of the TLG, while rotating about the axis OX (Fig. 2 and 3);

Figure 00000021
,
Figure 00000022
,
Figure 00000023
- количество информационных импульсов, накопленных 1-ой, 2-ой и 3-ей осями чувствительности ТЛГ, при вращении относительно оси OZ (фиг. 2 и 3);
Figure 00000021
,
Figure 00000022
,
Figure 00000023
- the number of information pulses accumulated by the 1st, 2nd and 3rd axes of sensitivity of the TLG during rotation about the axis OZ (Fig. 2 and 3);

K1, K2 и K3 - искомые значения масштабных коэффициентов соответствующих осей чувствительности ТЛГ;K 1 , K 2 and K 3 are the desired values of the scale factors of the corresponding sensitivity axes of the TLG;

α1, α2, α3 - углы между горизонтальными проекциями осей чувствительности на основание ТЛГ (или на установочную плоскость планшайбы НПС - плоскость XOZ) и осью ОХ НПС (фиг. 2 и 3);α 1 , α 2 , α 3 - the angles between the horizontal projections of the sensitivity axes on the base of the TLG (or on the mounting plane of the NPS faceplate - XOZ plane) and the axis OX of the NPS (Fig. 2 and 3);

β - номинальное значение угла между i-ой осью чувствительности ТЛГ (i=1, 2, 3) и главной осью симметрии трехгранного угла, образованного осями чувствительности ТЛГ. После проведения начальной ориентации осей вращения НПС главная ось симметрии совпадает с осью OY НПС (фиг. 2 и 3).β is the nominal value of the angle between the i-th axis of the sensitivity of the TLG (i = 1, 2, 3) and the main axis of symmetry of the trihedral angle formed by the axes of sensitivity of the TLG. After the initial orientation of the axis of rotation of the NPS, the main axis of symmetry coincides with the axis OY of the NPS (Fig. 2 and 3).

Зная угол β и определив из выражений (1) углы α1, α2 и α3, поворотами ТЛГ на соответствующие углы относительно осей OY и ОХ НПС (фиг. 1) выполняют предварительную выставку двух осей чувствительности ТЛГ в «нулевое» положение - в плоскость, ортогональную оси OZ НПС. Далее, для наглядности, в качестве выставляемых в «нулевое» положение выбраны 1-ая и 2-ая оси чувствительности ТЛГ (фиг. 2 и 3). Последовательно совершают повороты ТЛГ в противоположных направлениях на один и тот же угол αT относительно оси OZ НПС. При этом снова фиксируют показания ТЛГ по трем осям чувствительности в импульсах (после компенсации вращения Земли) -

Figure 00000024
,
Figure 00000025
,
Figure 00000026
, и определяют углы отклонения 1-ой и 2-ой осей чувствительности ТЛГ от «нулевого» положения:Knowing the angle β and determining from the expressions (1) the angles α 1 , α 2 and α 3 , rotate the TLG to the corresponding angles relative to the axes OY and ОХ НПС (Fig. 1) perform a preliminary exposure of the two axes of sensitivity of the TLG to the “zero” position - in plane orthogonal to the OZ axis of the NPS. Further, for clarity, the 1st and 2nd axes of sensitivity of the TLG (Fig. 2 and 3) were selected as those set to the “zero” position. Successively rotate the TLG in opposite directions by the same angle α T relative to the OZ axis of the NPS. In this case, the TLG readings are again recorded on the three axes of sensitivity in pulses (after compensation for the Earth's rotation) -
Figure 00000024
,
Figure 00000025
,
Figure 00000026
, and determine the angles of deviation of the 1st and 2nd axes of sensitivity of the TLG from the "zero" position:

Figure 00000027
Figure 00000027

Если

Figure 00000028
, где δ - заданная точность выставки осей в «нулевое» положение, то принимают Δφ1=Δφ2=Δφ. В этом случае необходимый угол поворота относительно оси ОХ НПС для выставки 1-ой и 2-ой осей чувствительности ТЛГ в «нулевое» положение определяют из выраженияIf
Figure 00000028
, where δ is the specified accuracy of the axes in the "zero" position, then take Δφ 1 = Δφ 2 = Δφ. In this case, the required angle of rotation relative to the axis of the NPS OX for the exhibition of the 1st and 2nd axes of sensitivity of TLG in the "zero" position is determined from the expression

Figure 00000029
Figure 00000029

Если

Figure 00000030
, то из выражения:If
Figure 00000030
, then from the expression:

Figure 00000031
Figure 00000031

определяют угол поворота ТЛГ относительно оси OY НПС, который необходимо выполнить для совпадения значений проекций, измеряемых 1-ой и 2-ой осями чувствительности. После выполняют поворот ТЛГ на угол ΔφOY, определенный из выражения (4), и снова последовательно совершают повороты планшайбы НПС в противоположных направлениях на угол αT относительно оси OZ НПС. При этом снова фиксируют показания ТЛГ по трем осям чувствительности в импульсах (после компенсации вращения Земли) и с помощью выражения (2) заново оценивают и сравнивают между собой значения углов Δφ1 и Δφ2. Данную процедуру повторяют до выполнения условия

Figure 00000028
.determine the angle of rotation of the TLG relative to the axis OY of the NPS, which must be performed to match the values of the projections measured by the 1st and 2nd axes of sensitivity. After that, the TLG is rotated by an angle Δφ OY , determined from expression (4), and again successively rotate the faceplate of the NPS in opposite directions by the angle α T relative to the axis OZ of the NPS. In this case, the TLG readings are again recorded on the three sensitivity axes in pulses (after compensation for the Earth's rotation) and, using expression (2), the angles Δφ 1 and Δφ 2 are re-evaluated and compared with each other. This procedure is repeated until the condition is met.
Figure 00000028
.

После совершения поворота ТЛГ относительно оси ОХ НПС на угол ΔφOX, определенный из выражения (3), принимают данное положение ТЛГ за найденное «нулевое» и процедуру выставки 1-ой и 2-ой осей чувствительности считают законченной. При этом полагают, что 3-я ось чувствительности ТЛГ совпадает с осью вращения внешней рамы НПС - ось OZ (фиг. 1). Последовательно выполняют повороты планшайбы НПС в противоположных направлениях на угол αT относительно оси OZ НПС. По зафиксированным показаниям ТЛГ N+ и N- (в импульсах) для 3-ей оси чувствительности рассчитывают величину масштабного коэффициентаAfter completing the rotation of the TLG relative to the axis OX of the NPS by the angle Δφ OX determined from expression (3), this position of the TLG is taken for the found “zero” and the procedure for exposing the 1st and 2nd sensitivity axes is considered complete. At the same time, it is believed that the 3rd axis of the sensitivity of the TLG coincides with the axis of rotation of the outer frame of the NPS - the axis OZ (Fig. 1). In turn, rotate the faceplate of the NPS in opposite directions by an angle α T relative to the axis OZ of the NPS. Based on the recorded readings of the TLG N + and N - (in pulses) for the 3rd sensitivity axis, the magnitude of the scale factor is calculated

Figure 00000032
Figure 00000032

Далее, используя ранее определенные углы α1, α2 и α3, проводят выставку следующих двух осей чувствительности ТЛГ (например, 3-ей и 1-ой) в «нулевое» положение и определяют величину масштабного коэффициента 2-ой оси чувствительности. Аналогичные действия выполняют при определении масштабного коэффициента 1-ой оси чувствительности ТЛГ.Then, using the previously defined angles α 1 , α 2 and α 3 , the next two axes of sensitivity of the TLG (for example, the 3rd and 1st) are exposed to the “zero” position and the scale factor of the 2nd axis of sensitivity is determined. Similar actions are performed when determining the scale factor of the 1st axis of sensitivity of TLG.

Авторами разработана и экспериментально проверена методика определения масштабных коэффициентов ТЛГ заявляемым способом с применением трехосного НПС. При проверке использовали датчик угловых скоростей, построенный на базе ТЛГ. В качестве исходных данных задавали следующие параметры:The authors developed and experimentally tested a method for determining the scale coefficients of TLH by the claimed method using a triaxial NPS. When checking, an angular velocity sensor built on the basis of TLG was used. The following parameters were set as initial data:

- величина угла поворота - αT=1800° (при скорости вращения 100°/с);- the angle of rotation - α T = 1800 ° (at a rotation speed of 100 ° / s);

- номинальное значение угла - β=54°44′08′′;- the nominal value of the angle is β = 54 ° 44′08 ′ ′;

- заданная точность выставки двух осей чувствительности ТЛГ в «нулевое» положение - δ≤5′′.- the specified accuracy of the exhibition of the two axes of sensitivity of the TLG in the "zero" position - δ≤5 ′ ′.

Результаты испытаний подтвердили работоспособность заявляемого способа и достижение заявленного технического результата. При этом погрешность определения масштабных коэффициентов датчика угловых скоростей не превысила 1,7·10-6 относительных единиц.The test results confirmed the efficiency of the proposed method and the achievement of the claimed technical result. Moreover, the error in determining the scale coefficients of the angular velocity sensor did not exceed 1.7 · 10 -6 relative units.

Claims (2)

1. Способ определения масштабных коэффициентов трехосного лазерного гироскопа, заключающийся в том, что лазерный гироскоп устанавливают на планшайбу поворотного стола, ось чувствительности лазерного гироскопа ориентируют коллинеарно оси вращения планшайбы, далее последовательно в двух противоположных направлениях поворачивают планшайбу на фиксированный угол, при этом с выхода гироскопа регистрируют количество и знак информационных импульсов, затем вычисляют величину масштабного коэффициента как отношение удвоенного значения заданного угла поворота к разности между количеством информационных импульсов, зарегистрированных при вращении планшайбы против часов стрелки и по часовой стрелке, отличающийся тем, что для ориентации оси чувствительности трехосного лазерного гироскопа коллинеарно оси вращения планшайбы две другие оси чувствительности выставляют ортогонально оси вращения планшайбы. 1. A method for determining the scale factors of a triaxial laser gyroscope, namely, that the laser gyroscope is mounted on the faceplate of the turntable, the sensitivity axis of the laser gyroscope is oriented collinearly to the axis of rotation of the faceplate, then the faceplate is rotated in two opposite directions sequentially, with the gyroscope outputting register the number and sign of information pulses, then calculate the magnitude of the scale factor as the ratio of twice the value nnogo rotation angle to the difference between the number of data pulses registered during rotation of the chuck anticlockwise and clockwise, characterized in that for the orientation of the sensitivity axis of a triaxial laser gyroscope rotation collinear with the axis of faceplate other two exhibit sensitivity axis orthogonal rotation axis chuck. 2. Способ определения масштабных коэффициентов трехосного лазерного гироскопа по п. 1, отличающийся тем, что выставку двух осей чувствительности трехосного лазерного гироскопа ортогонально оси вращения планшайбы осуществляют последовательными приближениями таким образом, чтобы проекции приращений углов, измеряемых этими двумя осями чувствительности при последовательных поворотах планшайбы в противоположных направлениях, были минимальными. 2. A method for determining the scale factors of a triaxial laser gyroscope according to claim 1, characterized in that the two axes of sensitivity of the triaxial laser gyroscope are orthogonal to the axis of rotation of the faceplate exposed in successive approximations so that the projections of the increments of the angles measured by these two sensitivity axes during successive turns of the faceplate in opposite directions were minimal.
RU2015140771/28A 2015-09-24 2015-09-24 Method of determining scaling factors of triaxial laser gyroscope RU2599182C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015140771/28A RU2599182C1 (en) 2015-09-24 2015-09-24 Method of determining scaling factors of triaxial laser gyroscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015140771/28A RU2599182C1 (en) 2015-09-24 2015-09-24 Method of determining scaling factors of triaxial laser gyroscope

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2599182C1 true RU2599182C1 (en) 2016-10-10

Family

ID=57127667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015140771/28A RU2599182C1 (en) 2015-09-24 2015-09-24 Method of determining scaling factors of triaxial laser gyroscope

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2599182C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708689C1 (en) * 2019-02-11 2019-12-11 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method of determining systematic components of zero shifts of a three-axis laser gyroscope
RU2727318C1 (en) * 2019-10-29 2020-07-21 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method of determining non-orthogonality of sensitivity axes of laser gyroscope

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6069699A (en) * 1997-02-05 2000-05-30 Sextant Avionique Triaxial laser rate gyro symmetrized with respect to its axis of activation
RU2320963C2 (en) * 2004-06-17 2008-03-27 ЗАО "Газприборавтоматикасервис" Mode of mounting axles of mobile object
RU2350904C2 (en) * 2003-05-16 2009-03-27 Талес Solid-state laser gyroscope stabilised by means of acoustic optic devices (versions)
RU2483281C2 (en) * 2008-02-08 2013-05-27 Мбда Франсе Method and system for inspection of functioning of inertial block of moving object
RU2488776C1 (en) * 2011-11-30 2013-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Эпсилон" Method to increase accuracy of calibration of triaxial laser gyroscopes with one common vibrator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6069699A (en) * 1997-02-05 2000-05-30 Sextant Avionique Triaxial laser rate gyro symmetrized with respect to its axis of activation
RU2350904C2 (en) * 2003-05-16 2009-03-27 Талес Solid-state laser gyroscope stabilised by means of acoustic optic devices (versions)
RU2320963C2 (en) * 2004-06-17 2008-03-27 ЗАО "Газприборавтоматикасервис" Mode of mounting axles of mobile object
RU2483281C2 (en) * 2008-02-08 2013-05-27 Мбда Франсе Method and system for inspection of functioning of inertial block of moving object
RU2488776C1 (en) * 2011-11-30 2013-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Эпсилон" Method to increase accuracy of calibration of triaxial laser gyroscopes with one common vibrator

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
А.Е. Федоров, Д.А. Рекунов и др. "Калибровка блока инерциальных чувствительных элементов и моделирование автономного режима функционирования инерциальной системы на базе монолитного трехкомпонентного лазерного гироскопа", Новости навигации, N 3, 2010, стр. 20-25. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708689C1 (en) * 2019-02-11 2019-12-11 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method of determining systematic components of zero shifts of a three-axis laser gyroscope
RU2727318C1 (en) * 2019-10-29 2020-07-21 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method of determining non-orthogonality of sensitivity axes of laser gyroscope

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gao et al. A self-calibration method for non-orthogonal angles of gimbals in tri-axis rotational inertial navigation system
US7997134B2 (en) Measurement by gyroscopic system
RU2509981C2 (en) Calibration of gyroscopic systems with vibration gyroscopes
CN105509768B (en) A kind of error calibrating method of single shaft north finder
KR20060060666A (en) System for using a 2-axis magnetic sensor for a 3-axis compass solution
RU2611714C1 (en) Method of determining scaling factors of laser gyroscope
RU2599182C1 (en) Method of determining scaling factors of triaxial laser gyroscope
CN109073380A (en) Self calibration and autonomous geomagnetic observation platform
Zhang et al. An improved computation scheme of strapdown inertial navigation system using rotation technique
Liu et al. Analysis and improvement of attitude output accuracy in tri-axis rotational inertial navigation system
Tian et al. A cosine-fitting self-alignment method of MEMS-based inertial navigation system consisting of a skew FOG
CN113865583B (en) Accelerometer combination dynamic installation deviation matrix determining and compensating method
Perelyaev et al. Solid-state wave gyroscope: A new-generation inertial sensor
JP2018054561A (en) Gyrocompass survey method
CN104501833B (en) Accelerometer combined error coefficient scaling method under a kind of benchmark uncertain condition
Zheng et al. Compensation for stochastic error of gyros in a dual-axis rotational inertial navigation system
RU2447404C2 (en) Method for calibrating angular velocity sensors of gimballess inertia measurement module
ITRM980208A1 (en) SYSTEM OF INERTIAL AND MAGNETIC SENSORS SUITABLE TO DETERMINE THE ANGLE OF ORIENTATION WITH RESPECT TO THE GEOGRAPHIC NORTH
Wu et al. The asynchronous gimbal-rotation-based calibration method for lever-arm errors of two rotational inertial navigation systems
RU2619443C2 (en) Method of error estimating of three-axis gyroscope
Rao et al. Calibration of laser inertial navigator with dual-axis rotation
Ermakov et al. Development of a vibrational error model of a hemispherical resonator gyroscope
JACKSON Continuous calibration and alignment techniques for an all-attitude inertial platform
Shun-qing et al. Impacts of installation errors on the calibration accuracy of gyro accelerometer tested on centrifuge
RU2727318C1 (en) Method of determining non-orthogonality of sensitivity axes of laser gyroscope