RU2641515C2 - Method for construction of astroinercial navigation system - Google Patents

Method for construction of astroinercial navigation system Download PDF

Info

Publication number
RU2641515C2
RU2641515C2 RU2016121918A RU2016121918A RU2641515C2 RU 2641515 C2 RU2641515 C2 RU 2641515C2 RU 2016121918 A RU2016121918 A RU 2016121918A RU 2016121918 A RU2016121918 A RU 2016121918A RU 2641515 C2 RU2641515 C2 RU 2641515C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
star
axis
sighting
teleblock
cartesian coordinates
Prior art date
Application number
RU2016121918A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016121918A (en
Inventor
Сергей Михайлович Бабурин
Валентина Вилениновна Силина
Олег Юрьевич Данилов
Татьяна Евгеньевна Сивохина
Сергей Анатольевич Черенков
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА")
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 Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА") filed Critical Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА")
Priority to RU2016121918A priority Critical patent/RU2641515C2/en
Publication of RU2016121918A publication Critical patent/RU2016121918A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2641515C2 publication Critical patent/RU2641515C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Navigation (AREA)

Abstract

FIELD: tool engineering.
SUBSTANCE: star pair is selected that is available line-of-sight view at a given object location and at a given point in time, their Cartesian coordinates are determined in projection on the axis of accompanying trihedral, and the angles for teleblock aiming thereon, subsequent sighting of star with determination of its actual coordinates, that are translated into adjustable system errors. At the star sighting stage, the base of the teleblock is installed in the plane of local horizon. On the axis of the accompanying trihedral, the Cartesian coordinates of the star are redesigned on the axis of the basic instrument trihedral by multiplying the vector of its Cartesian coordinates by transposed matrix of orientation matrix of the sighting object, and the angles of teleblock aiming are calculated by obtained Cartesian coordinates in the projections on the instrument trihedron axis that are used as a target indication when sighting the star.
EFFECT: improved accuracy of astrovision.
5 dwg

Description

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к высокоточным комплексным навигационным системам с использованием астроизмерений, и применяется в составе бортового оборудования авиационно-космических объектов.The invention relates to the field of instrumentation, namely to high-precision integrated navigation systems using astrometry, and is used as a part of on-board equipment of aerospace objects.

Из существующего уровня техники известен способ построения астроинерциальной навигационной системы (АИНС), реализованный, например, в отечественной системе Л14МА, входящей в состав навигационного пилотажного комплекса (НПК), установленного на самолет Ту-95МС (Черенков С.А., Чесноков Г.И. Юбилейная всероссийская научно-техническая конференция в честь 65-летия Московского института электромеханики и автоматики «Навигация и управление летательными аппаратами» (Труды МИЭА, выпуск 12), М., 2016, с. 34-35), а также в зарубежных аналогах, например системе NAS-26 (Northrop Corporation, Electronics Division, Hawthorno, California, ADA 090649, 1980).From the existing level of technology there is a known method for constructing an astroinertial navigation system (AINS), implemented, for example, in the domestic L14MA system, which is part of the navigation aerobatic complex (NPK) installed on a Tu-95MS aircraft (Cherenkov S.A., Chesnokov G.I. Jubilee All-Russian Scientific and Technical Conference in honor of the 65th anniversary of the Moscow Institute of Electromechanics and Automatics “Navigation and Control of Aircraft” (MIEA Proceedings, Issue 12), Moscow, 2016, pp. 34-35), as well as in foreign analogues, e.g. system NAS-26 (Northrop Corporation, Electronics Division, Hawthorno, California, ADA 090649, 1980).

Каждая из вышеуказанных АИНС имеет карданов подвес, который включает внешнюю рамку крена и внутреннюю рамку тангажа гироплатформы, на которой установлены акселерометры системы, обеспечивающие плоскость физического местного горизонта. Для отработки углов нацеливания визирной оси телеблока на выбранный астроориентир телеблок помещается в рамки карданова подвеса - повторителя плоскости физического местного горизонта, связанного аналоговыми или оптическими следящими системами с рамками карданова подвеса гироплатформы. Координаты выбранной звезды (углы нацеливания) вычисляются в осях, лежащих в плоскости местного горизонта, и выдаются из бортовой ЦВМ в качестве целеуказания на нацеливание следящими системами, отрабатывающими эти целеуказания, визирной оси телеблока.Each of the above AINS has a gimbal suspension, which includes an external roll frame and an internal gyro platform pitch frame, on which system accelerometers are installed, providing a plane of the physical local horizon. To work out the angles of targeting the target axis of the teleblock to the selected astro landmark, the teleblock is placed in the frame of the gimbal, a repeater of the plane of the physical local horizon connected by analog or optical tracking systems with the gimbal of the gyro platform. The coordinates of the selected star (target angles) are calculated in the axes lying in the plane of the local horizon, and are issued from the onboard digital computer as target designation by targeting systems that work out these target designations to the target axis of the teleblock.

Так, например, определим декартовы координаты визируемой звезды как вектор

Figure 00000001
, где х1, х2, x3 - декартовы координаты звезды в проекциях на оси сопровождающего трехгранника. Связь между углами нацеливания визирной оси телеблока и декартовыми координатами орта, совпадающего с линией визирования звезды, определяется исключительно схемой карданова подвеса телеблока и кинематикой отработки его углов - А и В. Рассмотрим для определенности азимутально-высотный карданов подвес, при котором наведение на звезду осуществляется разворотом телеблока в азимуте от оси Ox1 на угол А (азимут - угол, отсчитываемый в плоскости местного горизонта от северного направления меридиана против часовой стрелки) и по высоте на угол В (высота - угол, отсчитываемый от плоскости местного горизонта до линии визирования звезды).So, for example, we define the Cartesian coordinates of the sighted star as a vector
Figure 00000001
, where x 1 , x 2 , x 3 are the Cartesian coordinates of the star in the projections on the axis of the accompanying trihedron. The relationship between the target angles of the teleblock’s sight axis and the Cartesian coordinates of the unit vector, which coincides with the star’s line of sight, is determined solely by the teleblock gimbal’s gimbal and the kinematics of working out its angles — A and B. For definiteness, we consider the azimuth-altitude gimbal gimbal, in which the star is rotated by turning the teleblock in azimuth from the axis Ox 1 to angle A (azimuth is the angle measured counterclockwise in the plane of the local horizon from the northern direction of the meridian) and in height by angle B (height is the angle measured from the plane of the local horizon to the line of sight of the star).

Связь между декартовыми координатами звезды и углами А, В разворота телеблока определяется какThe relationship between the Cartesian coordinates of the star and the angles A, B of the tele-turn is defined as

Figure 00000002
Figure 00000002

ОткудаWhere from

Figure 00000003
Figure 00000003

-TgA=x2/x1,-TgA = x 2 / x 1 ,

где х1, х2, x3 - декартовы координаты звезды в проекциях на оси сопровождающего трехгранника.where x 1 , x 2 , x 3 are the Cartesian coordinates of the star in the projections on the axis of the accompanying trihedron.

К недостаткам известной системы можно отнести следующее.The disadvantages of the known system include the following.

Наличие рамок карданова подвеса - повторителя плоскости горизонта приводит к значительному увеличению габаритов прибора и увеличению его веса. Так, масса системы Л14МА составляет величину порядка 220 кг.The presence of a gimbal framework - a repeater of the horizon plane leads to a significant increase in the dimensions of the device and an increase in its weight. So, the mass of the L14MA system is about 220 kg.

Суммарная ошибка визирования выбранной звезды складывается из ошибок следящих систем, обеспечивающих построение горизонта повторителем, и ошибок следящих систем, обеспечивающих выставку телеблока по целеуказаниям, выдаваемым из бортовой ЦВМ.The total error in the sighting of the selected star is made up of errors in the tracking systems that ensure the horizon is built by the repeater, and errors in the tracking systems that ensure the teleblock is displayed according to the target designation issued from the on-board computer.

При решении задачи построения АИНС путем замены платформенной инерциальной навигационной системы (ИНС) на бесплатформенную (БИНС) возможны варианты, связанные со спецификой построения БИНС - отсутствие карданова подвеса, обеспечивающего построение физического местного горизонта.When solving the problem of building an AINS by replacing a platform inertial navigation system (ANN) with a strap-on one (SINS), options are possible related to the specifics of building an INS — the absence of a gimbal that provides the construction of a physical local horizon.

За основу для реализации одного из таких вариантов построения АИНС берется система Л14МА, в которой гироплатформа (ПГ-3) заменяется на БИНС; при этом аналоговые следящие системы, обеспечивающие горизонтирование повторителя, заменяются на цифровые следящие системы, отрабатывающие горизонт по цифровым кодам углов курса, крена и тангажа, поступающих с выхода БИНС по каналам последовательного двоичного кода (ПДК). Также возможен вариант построения АИНС, по которому бортовая ЦВМ БИНС и ее программа дорабатываются соответственно цифроаналоговыми преобразователями (ЦАП) и включением в программу блока вычисления Sin и Cos углов курса, крена и тангажа и выдачи на ЦАП грубого и точного каналов существующих следящих систем.The L14MA system, in which the gyro platform (PG-3) is replaced by SINS, is taken as the basis for the implementation of one of these options for constructing AINS; at the same time, the analogue tracking systems that provide repeater leveling are replaced with digital tracking systems that work out the horizon using digital codes for heading angles, roll and pitch, coming from the SINS output via serial binary code channels (MPC). It is also possible to build an AINS, according to which the on-board BINS digital computer and its program are finalized by digital-to-analog converters (DACs), respectively, and by including in the program a block for calculating Sin and Cos of course angles, roll and pitch, and outputting to the DAC rough and accurate channels of existing tracking systems.

Рассмотренные выше варианты практически не дают каких-либо преимуществ в плане повышения точности системы или снижения габаритно-весовых характеристик, поскольку и сама структура системы, и, в частности, повторитель плоскости горизонта сохраняются.The options discussed above practically do not give any advantages in terms of increasing the accuracy of the system or reducing the overall weight and weight characteristics, since the structure of the system itself, and, in particular, the horizon plane follower, are preserved.

В патенте РФ №2442108, G01C 21/00, 27.10.2010 рассмотрена АИНС, в которой аналоговые следящие системы, обеспечивающие связь между гироплаформой и рамками карданова подвеса - повторителя горизонта, заменены на оптические следящие системы, обеспечивающие связь между блоком чувствительных элементов (БЧЭ) БИНС и визирной осью телеблока. При этом отпадает необходимость в наличии рамок карданова подвеса - повторителя плоскости горизонта, что повлечет за собой снижение габаритно-весовых характеристик прибора. Однако при такой компоновке прибора многоуровневая структура связи визирной оси телеблока с осями чувствительности корректируемой системы остается, т.е. остается проблема связи визирной оси теблока с призмами оптической следящей системы и связи этих призм с осями чувствительности акселерометров корректируемой системы, т.е. потенциальное увеличение точности может быть достигнуто только за счет применения более точных оптических следящих систем, обеспечивающих стабилизацию телеблока в плоскости местного горизонта.In the patent of the Russian Federation No. 2442108, G01C 21/00, 10.27.2010, AINS is considered, in which analog tracking systems that provide communication between the gyroplatform and the frames of the gimbal suspension - horizon repeater, are replaced by optical tracking systems that provide communication between the block of sensitive elements (BEC) SINS and target axis of the teleblock. In this case, there is no need for a gimbal frame - a repeater of the horizon plane, which will entail a decrease in the overall weight characteristics of the device. However, with such an arrangement of the device, the multilevel structure of the connection between the target axis of the teleblock and the sensitivity axes of the corrected system remains, i.e. there remains the problem of the connection between the target axis of the tabloc and the prisms of the optical tracking system and the connection of these prisms with the sensitivity axes of the accelerometers of the corrected system, i.e. A potential increase in accuracy can be achieved only through the use of more accurate optical tracking systems that provide teleblock stabilization in the plane of the local horizon.

В качестве прототипа выбран способ построения АИНС, реализованный в серийной астроинерциальной системе Л-41 (Черенков С.А., Чесноков Г.И. Юбилейная всероссийская научно-техническая конференция в честь 65-летия Московского института электромеханики и автоматики «Навигация и управление летательными аппаратами» (Труды МИЭА, выпуск 12), М., 2016, с. 34-35).As a prototype, the AINS construction method implemented in the L-41 serial astroinertial system (Cherenkov S.A., Chesnokov G.I. Anniversary All-Russian Scientific and Technical Conference in honor of the 65th anniversary of the Moscow Institute of Electromechanics and Automatics “Navigation and Control of Aircraft” "(Proceedings of the Moscow Institute of International Economics, issue 12), Moscow, 2016, p. 34-35).

В известном способе использование однокоординатного визирного устройства в телеблоке АВ1СМ позволило построить схему привязки к базовому контрольному элементу (БКЭ), представляющему 72-гранную призму, непосредственно самим телеблоком, которым производится визирование звезд, что позволило исключить промежуточные элементы в оптической связи, а именно повторитель плоскости горизонта, повысив тем самым точность визирования звезд.In the known method, the use of a single-axis sighting device in the AB1CM teleblock allowed us to construct a binding scheme to the basic control element (BKE), representing a 72-facet prism, directly by the teleblock, which is used to sight stars, which made it possible to exclude intermediate elements in optical communication, namely, a plane repeater horizon, thereby increasing the accuracy of sighting stars.

В известном способе карданов подвес телеблока обеспечивает три степени свободы - разворот телеблока вокруг двух горизонтальных осей и вокруг вертикальной оси в азимуте. Применение консольной схемы карданова подвеса телелеблока обеспечивает получение двух измерений при визировании одной звезды однокоординатным астродатчиком - визирование звезды при развороте телеблока на некоторый угол в азимуте и повторное визирование той же звезды при развороте телеблока в азимуте на угол, отличающийся от первоначального на 90°. Применение трехканальной следящей системы при отработке азимутального угла - грубый канал, построенный на синусно-косинусных трансформаторах (СКТ), для грубой отработки угла, точный канал, построенный на 32-полюсных СКТ с коэффициентом редукции 32, и оптический канал, построенный на вращающихся оптических клиньях с коэффициентом редукции 72, - позволило получить точность отработки азимутального угла порядка единиц угловых секунд.In the known cardan method, the teleblock suspension provides three degrees of freedom - the teleblock is rotated around two horizontal axes and around a vertical axis in azimuth. The use of the console diagram of the teleblock gimbal suspension provides two measurements when a single star is sighted by a single-axis astro-sensor - the star is sighted when the teleblock rotates to a certain angle in azimuth and the same star is sighted again when the teleblock rotates in azimuth to an angle that differs from the original by 90 °. The use of a three-channel tracking system for working out the azimuthal angle - a coarse channel built on sine-cosine transformers (SKT), for rough working out the angle, an accurate channel built on 32-pole SKT with a reduction coefficient of 32, and an optical channel built on rotating optical wedges with a reduction coefficient of 72, - it was possible to obtain the accuracy of working out the azimuthal angle of the order of units of arc seconds.

Кроме того, использование при проведении измерений (определение координаты визируемой звезды и определение ошибок привязки к базовой приборной системе координат) одного и того же чувствительного элемента, а именно визирной оси телеблока (при этом и визирование звезды, и привязка к одной из выбранных граней БКЭ проводится в одной и той же плоскости), позволило исключить такие конструктивные ошибки прибора, как неколлинеарность и неортогональность осей кардана телеблока и осей базового приборного трехгранника, поскольку получаемые измерения определяются как угол визирования звезды за вычетом угла, получаемого в режиме привязки к БКЭ.In addition, the use of the same sensitive element, namely the target axis of the teleblock (in this case, the star’s sight and the binding to one of the selected faces of the BKE, is used during measurements (determining the coordinates of the sighted star and determining the errors of reference to the base instrument coordinate system) in the same plane), allowed to exclude such structural errors of the device as the noncollinearity and non-orthogonality of the axes of the cardan of the teleblock and the axes of the basic instrument trihedron, since the obtained measurements Phenomena are defined as the angle of sight of the star minus the angle obtained in the BKE reference mode.

Недостатком известного способа является недостаточная точность астровизирования. Поскольку практическое изготовление 72-гранной призмы практически невозможно, все грани призмы паспартизуются относительно исходной нулевой грани призмы и поправки на ошибки ориентации этих граней заносятся в постоянную память (ПЗУ) и алгоритмически учитываются в рабочей программе. Таким образом, комплексная задача привязки визирной оси телеблока сводится к привязке нормали исходной (нулевой) грани БКЭ к базовой системе отсчета приборного трехгранника.The disadvantage of this method is the lack of accuracy of astrovization. Since the practical production of a 72-sided prism is practically impossible, all faces of the prism are partized with respect to the initial zero face of the prism, and corrections for orientation errors of these faces are recorded in read-only memory (ROM) and are algorithmically taken into account in the work program. Thus, the complex task of linking the target axis of the teleblock is reduced to binding the normal of the initial (zero) face of the BKE to the base frame of reference of the instrument trihedron.

Технической задачей изобретения является повышение точности астровизирования.An object of the invention is to increase the accuracy of astrovization.

Указанная техническая задача решается благодаря способу построения астроинерциальной навигационной системы, заключающемуся в выборе звезды, доступной визированию в данной точке местоположения визирующего объекта в данный момент времени, вычислении ее декартовых координат в проекциях на оси сопровождающего трехгранника и углов наведения на нее телеблока, последующем визировании звезды с определением ее фактических координат, которые пересчитываются в ошибки корректируемой системы, при этом на этапе визирования звезды основание телеблока устанавливается в плоскости местного горизонта, причем определенные в проекциях на оси сопровождающего трехгранника декартовы координаты звезды перепроектируются на оси базового приборного трехгранника перемножением вектора ее декартовых координат на транспонированную матрицу ориентации визирующего объекта, и по полученным декартовым координатам в проекциях на оси приборного трехгранника вычисляются углы наведения телеблока, которые используются в качестве целеуказания при визировании звезды.The indicated technical problem is solved thanks to the method of constructing an astroinertial navigation system, which consists in selecting a star that is available for sighting at a given location of the sighting object at a given moment in time, calculating its Cartesian coordinates in the projections on the axis of the accompanying trihedron, and the teleblock pointing angles on it, then sighting the star with the determination of its actual coordinates, which are converted into errors of the corrected system, while at the stage of sighting the stars, the base The eblock is set in the plane of the local horizon, and the Cartesian coordinates of the star defined in the projections on the axis of the accompanying trihedron are redesigned on the axis of the base instrument trihedron by multiplying the vector of its Cartesian coordinates by the transposed orientation matrix of the sighting object, and the angles of orientation are calculated from the obtained Cartesian coordinates in the projections on the axis of the trihedral teleblock, which are used as target designation for sighting a star.

В соответствии с предлагаемым способом построения астроинерциальной навигационной системы декартовы координаты орта, совпадающего с линией визирования выбранной звезды, определенные в осях сопровождающего трехгранника перепроектируются на оси базового приборного трехгранника умножением их на транспонированную матрицу ориентации Эйлера-Крылова, являющуюся функцией углов крена, тангажа и курса объекта и вычисляемую в рабочей программе БИНС вычислителя в соответствии с формулойIn accordance with the proposed method for constructing an astroinertial navigation system, the Cartesian coordinates of the unit vector, which coincides with the line of sight of the selected star, are determined in the axes of the accompanying trihedron by being redesigned on the axis of the base instrument trihedron by multiplying them by the transposed Euler-Krylov orientation matrix, which is a function of the roll angles, pitch and and calculated in the work program BINS calculator in accordance with the formula

Figure 00000004
Figure 00000004

где

Figure 00000005
- орт, совпадающий с линией визирования звезды, определенный в проекциях на оси базового приборного трехгранника;Where
Figure 00000005
- the unit vector, which coincides with the line of sight of the star, defined in the projections on the axis of the base instrument trihedron;

Ат - транспонированная матрица ориентации;And t is the transposed orientation matrix;

х - вектор декартовых координат звезды в проекциях на оси сопровождающего трехгранника.x is the vector of the Cartesian coordinates of the star in the projections on the axis of the accompanying trihedron.

Связь между базовым приборным и сопровождающим трехгранниками определяется тремя последовательными разворотами сопровождающего трехгранника на курсовой угол ψ вокруг оси Ох3, на угол тангажа υ вокруг оси Ох2, на угол крена γ вокруг оси Ох1, что соответствует последовательному перемножению матрицThe relationship between the basic instrument and the accompanying trihedra is determined by three consecutive turns of the accompanying trihedron by the course angle ψ around the Ox 3 axis, by the pitch angle υ around the Ox 2 axis, by the roll angle γ around the Ox 1 axis, which corresponds to the sequential multiplication of matrices

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

где А - матрица ориентации;where A is the orientation matrix;

Ψ - матрица разворота сопровождающего трехгранника на курсовой угол ψ;Ψ is the matrix of the turn of the accompanying trihedron to the heading angle ψ;

υ - матрица разворота сопровождающего трехгранника на угол тангажа υ;υ is the matrix of the rotation of the accompanying trihedron by the pitch angle υ;

Г - матрица разворота сопровождающего трехгранника на угол крена γ.G is the matrix of the turn of the accompanying trihedron by the angle of heel γ.

Отсюда получаемFrom here we get

Figure 00000010
Figure 00000010

В таком случае углы разворота телеблока (для рассматриваемого азимутально-высотного подвеса) определятся какIn this case, the tilt angles of the teleblock (for the considered azimuth-altitude suspension) are determined as

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Таким образом, по предлагаемому способу углы разворота телеблока определяются с учетом разворота прибора и соответственно карданова подвеса телеблока в пространстве относительно местного горизонта, что исключает необходимость в установке карданова подвеса - повторителя плоскости местного горизонта и тем самым приводит к повышению точности визирования звезды за счет исключения промежуточного канала отработки горизонта следящих систем без усложнения общей конструкции прибора. Инструментальные ошибки взаимной привязки визирной оси телеблока с системой координат базового приборного трехгранника определяются на угломерных измерительных стендах в процессе проведения стендовых испытаний и учитываются в качестве компенсационных поправок в рабочих алгоритмах и программах.Thus, according to the proposed method, the teleblock turning angles are determined taking into account the device’s rotation and, accordingly, the gimbal of the teleblock in space relative to the local horizon, which eliminates the need to install the gimbal - the repeater of the plane of the local horizon and thereby increases the accuracy of star sighting by eliminating the intermediate channel mining horizon tracking systems without complicating the overall design of the device. Instrumental errors in the mutual alignment of the teleblock sighting axis with the coordinate system of the base instrument trihedron are determined on goniometric measuring stands during bench tests and are taken into account as compensation corrections in working algorithms and programs.

В состав астроинерциальной системы, реализующей предложенный способ, структурно входят астровизирующее устройство 1 и аппаратно соединенный с ним цифровой вычислитель 2 (бортовая ЦВМ), принимающий сигналы от потребителя и реализующий алгоритмы БИНС (фиг. 1). Астровизирующее устройство включает телеблок 3, следящие системы, реализованные в виде блока управления приводом карданного подвеса для наведения телеблока на астроориентир 4, подключенного к телеблоку 3 своим выходом, а входом - к вычислителю 2, блок чувствительных элементов (БЧЭ) БИНС 5, включающий трехосный блок микромеханических гироскопов 6 с блоком акселерометров 7, а также блок измерения углового положения астровизирующего устройства 8, подключенные своими выходами к соответствующим входам вычислителя 2. Астровизирующее устройство конструктивно состоит из платформы 9 с установленными на ней обнаруживающим астроориентир телеблоком 2 и БЧЭ БИНС 5 - трехосными блоком микромеханических гироскопов 6 и блоком акселерометров 7 (фиг. 1, 2). Платформа 9 устанавливается в азимутально-высотном кардановом подвесе, который включает внешнюю рамку крена 10, вращающуюся относительно каркаса, и соединенную с ней вращательно внутреннюю рамку тангажа 11, посредством которых платформа 9 имеет возможность поворачиваться в подшипниках по осям тангажа и крена. Платформа 9 жестко соединена с внутренней рамкой тангажа 11 и устанавливается вдоль вертикали, которой идеально коллинеарна оптическая ось телеблока 3.The structure of the astroinertial system that implements the proposed method, structurally includes an astroizing device 1 and a hardware-connected digital computer 2 (on-board computer) that receives signals from the consumer and implements BINS algorithms (Fig. 1). The astroizing device includes a teleblock 3, servo systems implemented as a gimbal drive control unit for pointing the teleblock to astro-landmark 4, connected to the teleblock 3 by its output, and the input to the calculator 2, the sensor unit BINS 5, including a triaxial block micromechanical gyroscopes 6 with a block of accelerometers 7, as well as a block for measuring the angular position of the astroizing device 8, connected by their outputs to the corresponding inputs of the calculator 2. Astroizing device onstruktivno 9 consists of a platform with detecting astroorientir teleblokom 2 mounted thereon and BCHE BINS 5 - triaxial unit micromechanical gyros and 6 accelerometers unit 7 (Figure 1, 2.). The platform 9 is mounted in an azimuth-high gimbal suspension, which includes an external roll frame 10 that rotates relative to the frame, and a rotationally internal pitch frame 11 connected to it, by which the platform 9 can rotate in bearings along the pitch and roll axes. The platform 9 is rigidly connected to the inner frame of the pitch 11 and is installed along a vertical line, which the optical axis of the teleblock 3 is ideally collinear.

Таким образом, телеблок и чувствительные элементы БЧЭ БИНС установлены на единой платформе так, что оси чувствительности гироскопов и акселерометров жестко связаны с осями отработки углов наведения телеблока, в результате чего целеуказания углов наведения телеблока формируются в осях базового приборного трехгранника по информации об углах курса, крена и тангажа, получаемой с БИНС. Такая схема обеспечивает снижение количества каналов следящих систем в блоке 4 за счет исключения каналов следящих систем отработки горизонта, что позволяет потенциально повысить точность астровизирования.Thus, the teleblock and sensitive elements of the BSE BINS are installed on a single platform so that the sensitivity axes of gyroscopes and accelerometers are rigidly connected with the axis of working off the teleblock pointing angles, as a result of which targeting of the teleblock pointing angles are formed in the axes of the base instrument trihedral according to the information about heading angles and pitch obtained with SINS. This scheme reduces the number of channels of tracking systems in block 4 by eliminating the channels of tracking systems for mining the horizon, which can potentially improve the accuracy of astrovization.

Заявленный способ осуществляется следующим образом.The claimed method is as follows.

Вычислитель 2 астронавигационной системы получает информацию от потребителя (навигационно-прицельного комплекса) о местоположении объекта, дате и времени местоположения объекта в конкретной точке. Вычислитель решает навигационные уравнения в режиме «Выставка» и в режиме «Навигация», используя чувствительные элементы БЧЭ БИНС 5, находящиеся на рамках карданного подвеса телеблока 3. В режиме «Астронавигация» вычислитель решает задачу выбора астроориентира, используя сигналы с датчиков БЧЭ БИНС. При выработке управляющих сигналов для блока управления приводами карданного подвеса для наведения телеблока на выбранный астроориентир, а также сопровожения этого астроориентира, используются одни и те же чувствительные элементы БЧЭ БИНС, что позволяет исключить ошибки привязки к базовой приборной системе координат, а, следовательно, повысить точность астровизирования.The transmitter 2 of the astronautical system receives information from the consumer (navigation and sighting system) about the location of the object, the date and time of the location of the object at a particular point. The calculator solves the navigation equations in the "Exhibition" mode and in the "Navigation" mode using the sensitive elements of the BINS BINS 5 located on the gimbal of the teleblock 3. In the "Astronavigation" mode, the calculator solves the problem of selecting an astronomical point using signals from the BINS BINS sensors. When generating control signals for the gimbal drives control unit for pointing the teleblock to the selected astro-landmark, as well as accompanying this astro-landmark, the same sensitive elements of the BINS BINS are used, which eliminates the errors of reference to the base instrument coordinate system, and, therefore, improves the accuracy astrovization.

Claims (1)

Способ построения астроинерциальной навигационной системы, заключающийся в выборе звезды, доступной визированию в данной точке местоположения визирующего объекта в данный момент времени, вычислении ее декартовых координат в проекциях на оси сопровождающего трехгранника и углов наведения на нее телеблока, последующем визировании звезды с определением ее фактических координат, которые пересчитываются в ошибки корректируемой системы, при этом на этапе визирования звезды основание телеблока устанавливается в плоскости местного горизонта, отличающийся тем, что определенные в проекциях на оси сопровождающего трехгранника декартовы координаты звезды перепроектируются на оси базового приборного трехгранника перемножением вектора ее декартовых координат на транспонированную матрицу ориентации визирующего объекта, и по полученным декартовым координатам в проекциях на оси приборного трехгранника вычисляются углы наведения телеблока, которые используются в качестве целеуказания при визировании звезды.A method of constructing an astroinertial navigation system, which consists in choosing a star that is available for sighting at a given point of the location of the sighting object at a given time, calculating its Cartesian coordinates in the projections on the axis of the accompanying trihedron and the teleblock pointing angles on it, then sighting the star with determining its actual coordinates, which are converted into errors of the corrected system, while at the stage of sighting the star, the base of the teleblock is set in the plane of the local horizon nt, characterized in that the Cartesian coordinates of the star defined in the projections on the axis of the accompanying trihedron are re-projected onto the axis of the base instrument trihedron by multiplying the vector of its Cartesian coordinates by the transposed orientation matrix of the sighting object, and the telelock pointing angles are calculated from the Cartesian coordinates in the projections on the axis of the instrument trihedral which are used as target designation for star sighting.
RU2016121918A 2016-06-02 2016-06-02 Method for construction of astroinercial navigation system RU2641515C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016121918A RU2641515C2 (en) 2016-06-02 2016-06-02 Method for construction of astroinercial navigation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016121918A RU2641515C2 (en) 2016-06-02 2016-06-02 Method for construction of astroinercial navigation system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016121918A RU2016121918A (en) 2017-12-07
RU2641515C2 true RU2641515C2 (en) 2018-01-17

Family

ID=60581025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016121918A RU2641515C2 (en) 2016-06-02 2016-06-02 Method for construction of astroinercial navigation system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2641515C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5396326A (en) * 1989-04-03 1995-03-07 Northrop Grumman Corporation Two gimbal error averaging astro-inertial navigator
RU2378616C1 (en) * 2008-07-03 2010-01-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Celestial guidance system
EP2175237A1 (en) * 2008-10-13 2010-04-14 Honeywell International System and methods for image-based navigation using line features matching
RU2442108C1 (en) * 2010-10-27 2012-02-10 Открытое акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" Method and device for celestial-inertial navigation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5396326A (en) * 1989-04-03 1995-03-07 Northrop Grumman Corporation Two gimbal error averaging astro-inertial navigator
RU2378616C1 (en) * 2008-07-03 2010-01-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Celestial guidance system
EP2175237A1 (en) * 2008-10-13 2010-04-14 Honeywell International System and methods for image-based navigation using line features matching
RU2442108C1 (en) * 2010-10-27 2012-02-10 Открытое акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" Method and device for celestial-inertial navigation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Черенков С.А., Чесноков Г.И. Юбилейная всероссийская научно-техническая конференция в честь 65-летия Московского института электромеханики и автоматики "Навигация и управление летательными аппаратами" (Труды МИЭА, выпуск 12), М., 2016, с. 34-35. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016121918A (en) 2017-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3073223B1 (en) Navigation system with star tracking sensors
US5481957A (en) Aiming and pointing system for ground based weapons equipment
EP1552246A2 (en) Method and system for processing pulse signals within an inertial navigation system
US3214575A (en) Celestial-inertial navigation system
Avrutov Autonomous determination of initial latitude with an inertial measuring unit
RU2661676C1 (en) Topogeodetic survey and target designations formation portable equipment kit
CN103955005B (en) A kind of rocket sledge track gravity method for real-time measurement
RU2723199C1 (en) Method and system for determining orientation of spacecraft in space with autonomous correction of light aberration effect
RU2308681C1 (en) Gyroscopic navigation system for movable objects
RU2608337C1 (en) Method of three-axis gyrostabilizer stabilized platform independent initial alignment in horizontal plane and at specified azimuth
RU2641515C2 (en) Method for construction of astroinercial navigation system
KR20220035238A (en) Inertial unit calibration method and device
RU2566379C1 (en) Method for determining value of atmospheric refraction under conditions of space flight
US3310982A (en) Navigation system with vehicle motion signals modified by drift angle signals
US3131390A (en) Doppler-inertial ground velocity indicator
CN102519454A (en) Selenocentric direction correction method for sun-earth-moon navigation
RU2375679C2 (en) Inertial-satellite navigation, orientation and stabilisation system
US2977806A (en) Gyroscopic apparatus
US3037289A (en) Directional reference correction system
RU2603821C2 (en) Multifunctional navigation system for moving ground objects
US3214983A (en) Attitude reference
US3430239A (en) Doppler inertial system with accurate vertical reference
US3310986A (en) Three axis navigational apparatus
RU2428659C2 (en) Method for satellite correction of gyroscopic navigation systems of naval objects
US3327539A (en) Inertial reference platform

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant