RU2624617C1 - Method for autonomous azimuthal orienting three-axis gyrostabilizer platform by changing visibile drifts - Google Patents
Method for autonomous azimuthal orienting three-axis gyrostabilizer platform by changing visibile drifts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2624617C1 RU2624617C1 RU2016105277A RU2016105277A RU2624617C1 RU 2624617 C1 RU2624617 C1 RU 2624617C1 RU 2016105277 A RU2016105277 A RU 2016105277A RU 2016105277 A RU2016105277 A RU 2016105277A RU 2624617 C1 RU2624617 C1 RU 2624617C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platform
- azimuth
- visible
- horizontal axes
- relative
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
- G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
- G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
- G01C21/18—Stabilised platforms, e.g. by gyroscope
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гироскопических систем и может быть использовано для определения азимута в навигационных системах различного назначения.The invention relates to the field of gyroscopic systems and can be used to determine the azimuth in navigation systems for various purposes.
Известен способ автономного азимутального ориентирования платформы трехосного гиростабилизатора (ТГС), установленного на неподвижном относительно Земли основании, основанный на измерении видимых уходов [1]. С этой целью платформа ТГС с помощью системы приведения предварительно горизонтируется по осям хп, zп и выставляется по азимуту в фиксируемое положение, характеризуемое углом A, который требуется определить. Затем система горизонтирования отключается, платформа отклоняется (уходит) по осям хп и zп от первоначального положения.There is a method of autonomous azimuthal orientation of the platform of a triaxial gyrostabilizer (TGS) mounted on a base motionless relative to the Earth, based on the measurement of visible departures [1]. To this end, the TGS platform, using the casting system, is pre-horizontally aligned along the x p , z p axes and set in azimuth to a fixed position, characterized by the angle A that you want to determine. Then the leveling system is turned off, the platform deviates (leaves) along the axes x p and z p from the original position.
Угловые скорости , видимых уходов платформы относительно Земли определяются из выражений для проекций абсолютных угловых скоростей платформы на оси хп, zп:Angular speeds , visible departures of the platform relative to the Earth are determined from the expressions for the projections of the absolute angular velocities of the platform on the axis x p , z p :
где ωБх, ωБz - проекции угловой скорости вращения Земли на оси хп, zп.where Dx ω, ω Bz - the projection angle on the axis of the Earth rotation rate x n, z n.
В общем случае расположения платформы по азимутуIn general, the location of the platform in azimuth
где ωг - горизонтальная составляющая угловой скорости вращения Земли. Скорость собственных уходов (дрейфа) ωдр платформы в абсолютном (инерциальном) пространстве зависит от возмущающих моментов Мх и Mz, действующих на осях прецессии соответствующих гироскопов системы стабилизации. Поэтому при совпадении входных осей гироскопов с соответствующими осями платформы можно представитьwhere ω g is the horizontal component of the angular velocity of rotation of the Earth. The self-drift rate ω dr of the platform in absolute (inertial) space depends on the disturbing moments M x and M z acting on the precession axes of the corresponding gyroscopes of the stabilization system. Therefore, when the input axes of the gyroscopes coincide with the corresponding axes of the platform, one can imagine
где H - кинетический момент гироскопов. Из (1), (2) и (3) следуетwhere H is the kinetic moment of gyroscopes. From (1), (2) and (3) it follows
Отсюда находимFrom here we find
При отсутствии возмущений, действующих по осям прецессии гироскопов (ωдр=0), азимут платформы можно определить, измеряя видимые уходы вокруг одной или одновременно вокруг двух горизонтальных осей:In the absence of disturbances acting along the precession axes of the gyroscopes (ω dr = 0), the azimuth of the platform can be determined by measuring the apparent departures around one or simultaneously around two horizontal axes:
Значения видимых уходов и определяются по сигналам с акселерометров системы приведения или, учитывая малость углов и угловых скоростей видимых уходов, со специальных узкодиапазонных высокоточных наклономеров.Visible values and they are determined by signals from accelerometers of the reduction system or, given the small angles and angular velocities of visible drifts, from special narrow-range high-precision tiltmeters.
Приведенные исходные выражения (4) являются приближенными, так как не учитывают влияние углов отклонений платформы от горизонта и углов поворота β2 и β3 гироскопов систем стабилизации платформы относительно горизонтальных осей. При малых углах и угловых скоростях видимых уходов выражения (1) для проекций абсолютных угловых скоростей платформы на оси хп, zп предстанут в видеThe given initial expressions (4) are approximate, since they do not take into account the influence of the angles of deviations of the platform from the horizon and the rotation angles β 2 and β 3 of the gyroscopes of the platform stabilization systems relative to the horizontal axes. At small angles and angular velocities of the visible departures, expressions (1) for the projections of the absolute angular velocities of the platform on the x p , z p axis will appear in the form
где ωв - вертикальная составляющая угловой скорости вращения Земли. При этом скорости собственного дрейфа платформы можно представить в видеwhere ω in - the vertical component of the angular velocity of rotation of the Earth. Moreover, the platform’s own drift speeds can be represented as
Из уравнений (7) и (8) можно найти выражения для cosA и sinA, а затем и формулы для определения азимута A, аналогичные формулам (6).From equations (7) and (8), we can find expressions for cosA and sinA, and then formulas for determining the azimuth A, similar to formulas (6).
Для учета влияния возмущающих факторов и калибровки акселерометров в данном способе необходимо произвести измерения видимых уходов в двух или трех фиксированных положениях платформы по азимуту, отличающихся друг от друга на известные углы.To take into account the influence of disturbing factors and the calibration of accelerometers in this method, it is necessary to measure visible drifts in two or three fixed positions of the platform in azimuth, differing from each other by known angles.
Недостатками способа является следующее.The disadvantages of the method are as follows.
1. Сложность применения в условиях азимутальных смещений основания ТГС, так как при этом возникают ошибки установки углов переориентации платформы в требуемые положения в процессе измерений, которые снижают точность определения азимута.1. The complexity of the application under conditions of azimuthal displacements of the TGS base, since this causes errors in setting the reorientation angles of the platform to the required positions during the measurements, which reduce the accuracy of determining the azimuth.
2. Переориентация платформы связана с переходными процессами в системе приведения и стабилизации платформы, а также в поплавковых гироскопах, что увеличивает время и снижает точность определения азимута.2. The reorientation of the platform is associated with transients in the system of reduction and stabilization of the platform, as well as in float gyroscopes, which increases the time and reduces the accuracy of determining the azimuth.
3. Переориентация платформы в несколько фиксируемых относительно Земли положений с целью снижения влияния возмущений увеличивает время определения азимута.3. The reorientation of the platform to several positions fixed relative to the Earth in order to reduce the influence of disturbances increases the time to determine the azimuth.
Целью настоящего изобретения является устранение этих недостатков, сокращение времени и повышение помехозащищенности и точности системы определения азимута.The aim of the present invention is to eliminate these disadvantages, reduce time and improve noise immunity and accuracy of the azimuth determination system.
Для обеспечения возможности применения способа на подвижном основании определение азимута платформы осуществляется при выключенной системе приведения по азимуту без связи платформы с Землей, что обеспечивает защищенность от влияния азимутальных смещений.To ensure the possibility of applying the method on a moving base, the azimuth of the platform is determined with the azimuth reduction system switched off without connecting the platform to the Earth, which provides protection from the influence of azimuthal displacements.
Для повышения точности определения азимута и сокращения времени обработки измерительной информации увеличиваются скорость и угол поворота платформы по азимуту относительно Земли путем подачи в датчик моментов азимутального гироблока заранее рассчитанного управляющего сигнала, обеспечивающего необходимую скорость ωупр азимутального вращения платформы.To improve the accuracy of determining the azimuth and reduce the processing time measuring information increases the speed and angle of rotation in azimuth relative to the earth by feeding platform in azimuth torquer gyro unit previously calculated control signal, provides the necessary exercise azimuthal velocity ω of rotation of the platform.
Изменяющиеся из-за видимых поворотов платформы в азимуте сигналы с акселерометров снимаются непрерывно, что дает избыточную информацию для определения азимута и калибровки параметров системы, а также сокращает время определения азимута.Signals from accelerometers that are changing due to visible platform rotations in azimuth are continuously taken, which provides redundant information for determining the azimuth and calibrating the system parameters, and also reduces the time to determine the azimuth.
Текущий азимут платформы будет определяться выражениемThe current azimuth of the platform will be determined by the expression
где A0 - азимут исходного положения платформы.where A 0 is the azimuth of the initial position of the platform.
Из выражений (7) и (8) с учетом (9) можно получить формулы для определения азимута исходного положенияFrom expressions (7) and (8), taking into account (9), we can obtain formulas for determining the azimuth of the initial position
где ϕ - широта места установки ТГС:.where ϕ is the latitude of the TGS installation site: .
Для определения азимута необходимо измерять видимые уходы по двум горизонтальным осям и углы поворота β2 и β3 гироскопов систем стабилизации платформы относительно горизонтальных осей. Наличие избыточной информации о сигналах, снимаемых в определенные дискретные моменты времени, позволит, используя известные методы обработки измерительной информации, определить азимут исходного и текущего положения платформы, а также точностные параметры гироскопов.To determine the azimuth, it is necessary to measure the apparent drifts along two horizontal axes and the rotation angles β 2 and β 3 of the gyroscopes of the platform stabilization systems relative to the horizontal axes. The presence of redundant information about signals recorded at certain discrete time instants will make it possible, using well-known methods of processing measurement information, to determine the azimuth of the initial and current position of the platform, as well as the accuracy parameters of gyroscopes.
Если использовать измерение видимых уходов только относительно одной из горизонтальных осей, то одна из вышеприведенных формул (10) примет видIf we use the measurement of visible departures only with respect to one of the horizontal axes, then one of the above formulas (10) will take the form
При этом алгоритмы и система азимутального ориентирования упрощаются при некотором снижении точности определения азимута.At the same time, the algorithms and the azimuthal orientation system are simplified with a certain decrease in the accuracy of determining the azimuth.
Сравнительный анализ существенных признаков известного способа определения азимута по видимым уходам и предлагаемого способа показывает, что предлагаемый способ азимутальной ориентации отличается тем, что определение азимутального положения платформы осуществляется без связи с заданным базовым направлением, фиксированным на Земле. Перед началом измерений платформа горизонтируется точной системой приведения и грубо устанавливается и удерживается в требуемом исходном положении по азимуту. Затем система удержания платформы по азимуту и система точного приведения платформы в горизонт по двум или одной из горизонтальных осей отключается, а в датчик моментов азимутального гироблока подаются расчетные сигналы, увеличивающие скорость и угол поворота платформы по азимуту. Азимут исходного положения платформы определяют путем обработки сигналов с акселерометров об изменяющихся видимых уходах платформы относительно двух или одной горизонтальных осей, а также информации о видимых уходах по азимуту и об углах поворота гироскопов систем стабилизации платформы относительно двух или одной горизонтальных осей.A comparative analysis of the essential features of the known method for determining the azimuth by visible departures and the proposed method shows that the proposed method of azimuthal orientation differs in that the determination of the azimuthal position of the platform is carried out without communication with a given base direction, fixed on the Earth. Before starting measurements, the platform is horizontal by an accurate reduction system and roughly set and held in the required initial position in azimuth. Then, the system of holding the platform in azimuth and the system of accurately bringing the platform to the horizon along two or one of the horizontal axes are turned off, and the calculated signals increasing the speed and angle of rotation of the platform in azimuth are sent to the moment sensor of the azimuth gyro block. The azimuth of the initial position of the platform is determined by processing signals from accelerometers about changing visible departures of the platform relative to two or one horizontal axes, as well as information about visible departures in azimuth and about the rotation angles of gyroscopes of stabilization systems of the platform relative to two or one horizontal axes.
Таким образом, предложенный способ азимутальной ориентации платформы ТГС имеет новизну. Авторам неизвестна совокупность существенных признаков, применяемых для решения данной технической задачи, что соответствует критерию «изобретательский уровень».Thus, the proposed method of azimuthal orientation of the TGS platform is novel. The authors are not aware of the combination of essential features used to solve this technical problem, which meets the criterion of "inventive step".
Источники информацииInformation sources
1. Командно-измерительные приборы. Под ред. Б.И. Назарова. - М: МО СССР, 1975, с. 369-370.1. Command and measuring instruments. Ed. B.I. Nazarova. - M: Ministry of Defense of the USSR, 1975, p. 369-370.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016105277A RU2624617C1 (en) | 2016-02-17 | 2016-02-17 | Method for autonomous azimuthal orienting three-axis gyrostabilizer platform by changing visibile drifts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016105277A RU2624617C1 (en) | 2016-02-17 | 2016-02-17 | Method for autonomous azimuthal orienting three-axis gyrostabilizer platform by changing visibile drifts |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2624617C1 true RU2624617C1 (en) | 2017-07-04 |
Family
ID=59312682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016105277A RU2624617C1 (en) | 2016-02-17 | 2016-02-17 | Method for autonomous azimuthal orienting three-axis gyrostabilizer platform by changing visibile drifts |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2624617C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2711572C1 (en) * | 2018-12-25 | 2020-01-17 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | Method for independent determination of three-axis gyrostabilizer platform departures |
RU2757854C1 (en) * | 2020-10-02 | 2021-10-21 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Method for calibrating gyro units of the platform of a triaxial gyrostabiliser |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2044274C1 (en) * | 1992-05-27 | 1995-09-20 | Производственное объединение "Корпус" | Stand for testing precision angular velocity gyroscopic pickup |
RU2324897C1 (en) * | 2006-11-29 | 2008-05-20 | Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого | Azimuthal orientation of free gyro platform by precession angle of gyro unit |
RU2428658C1 (en) * | 2010-04-08 | 2011-09-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Method for determining azimuth of platform of three-axis gyrostabiliser |
-
2016
- 2016-02-17 RU RU2016105277A patent/RU2624617C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2044274C1 (en) * | 1992-05-27 | 1995-09-20 | Производственное объединение "Корпус" | Stand for testing precision angular velocity gyroscopic pickup |
RU2324897C1 (en) * | 2006-11-29 | 2008-05-20 | Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого | Azimuthal orientation of free gyro platform by precession angle of gyro unit |
RU2428658C1 (en) * | 2010-04-08 | 2011-09-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Method for determining azimuth of platform of three-axis gyrostabiliser |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Командно-измерительные приборы. Под ред. Б.И. Назарова. М: МО СССР, 1975, стр. 369-370. * |
Командно-измерительные приборы. Под ред. Б.И. Назарова. М: МО СССР, 1975, стр. 369-370. Хлебников Г.А. Начальная выставка инерциальных навигационных гироскопических систем. М.: ВАД, 1994, с.288-. 292. Ботуз С.П. Автоматизация исследования, разработки и патентования позиционных систем программного управления. М.:Наука, Физматлит, 1999, с.211-215. * |
Хлебников Г.А. Начальная выставка инерциальных навигационных гироскопических систем. М.: ВАД, 1994, с.288-. 292. Ботуз С.П. Автоматизация исследования, разработки и патентования позиционных систем программного управления. М.:Наука, Физматлит, 1999, с.211-215. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2711572C1 (en) * | 2018-12-25 | 2020-01-17 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | Method for independent determination of three-axis gyrostabilizer platform departures |
RU2757854C1 (en) * | 2020-10-02 | 2021-10-21 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Method for calibrating gyro units of the platform of a triaxial gyrostabiliser |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2583059B1 (en) | Improved north finder | |
US9714548B2 (en) | Apparatus for single degree of freedom inertial measurement unit platform rate isolation | |
RU2768087C2 (en) | Underground mining vehicle and method for its orientation | |
US10718614B2 (en) | Inertial navigation system with improved accuracy | |
RU2324897C1 (en) | Azimuthal orientation of free gyro platform by precession angle of gyro unit | |
EP2638360B1 (en) | A system and method for north finding | |
RU2624617C1 (en) | Method for autonomous azimuthal orienting three-axis gyrostabilizer platform by changing visibile drifts | |
RU2541710C1 (en) | Method of independent azimuthal orientation of platform of three-axis gyrostabiliser on movable base | |
RU2407989C1 (en) | Method for determining true azimuth with self-orienting gyroscopic system | |
RU2608337C1 (en) | Method of three-axis gyrostabilizer stabilized platform independent initial alignment in horizontal plane and at specified azimuth | |
RU2552608C1 (en) | Method for independent determination azimuth of gyro-stabilised platform | |
JP3868416B2 (en) | Angular velocity correction device | |
RU2428658C1 (en) | Method for determining azimuth of platform of three-axis gyrostabiliser | |
US10222214B2 (en) | Digital sight for hand-carried projectile-firing device and method of controlling the same | |
CN116222529A (en) | North seeking method, system and storage medium based on fiber-optic gyroscope measurement angular acceleration | |
RU2509979C1 (en) | Method of autonomous azimuthal orientation of platform of three-axial gyrostabiliser by varying points of correction | |
RU2649063C1 (en) | Method for determination of the azimuth of the platform of the triaxial gyrostabilizer by the deviation of the angle of rotation of a gyroscope from the calculated value | |
RU2711572C1 (en) | Method for independent determination of three-axis gyrostabilizer platform departures | |
RU2513631C1 (en) | Method to determine azimuth of platform of triaxial gyrostabiliser by angle of rotation of gyroblock body | |
RU2282826C1 (en) | Method of autonomous measurement of angular speed vector | |
RU2757854C1 (en) | Method for calibrating gyro units of the platform of a triaxial gyrostabiliser | |
RU2279635C2 (en) | Method of determining initial position of inertia block with respect to base coordinate system | |
RU2215994C1 (en) | Method of initial alignment of inertial navigational system | |
RU2267748C1 (en) | Method of gyrocompassing provided by application of gyroscopic angular speed transmitter at inexact exposing gyro to object | |
US3545092A (en) | Method for aligning a navigation system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180218 |