RU2649063C1 - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2649063C1 RU2649063C1 RU2016148367A RU2016148367A RU2649063C1 RU 2649063 C1 RU2649063 C1 RU 2649063C1 RU 2016148367 A RU2016148367 A RU 2016148367A RU 2016148367 A RU2016148367 A RU 2016148367A RU 2649063 C1 RU2649063 C1 RU 2649063C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platform
- azimuth
- stabilization
- mode
- gyroscope
- 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
Abstract
Description
Изобретение относится к области гироскопических систем и может быть использовано для определения азимута платформы трехосного гиростабилизатора, например, в навигационных системах различного назначения.The invention relates to the field of gyroscopic systems and can be used to determine the azimuth of the platform of a triaxial gyrostabilizer, for example, in navigation systems for various purposes.
Известен способ азимутальной ориентации платформы трехосного гиростабилизатора (ТГС) по углу прецессии гироблока [1]. Гироблок стабилизации платформы ТГС относительно одной из горизонтальных осей отключают от системы стабилизации, горизонтирование и стабилизацию платформы осуществляют с помощью акселерометра, отключаемого от датчика моментов гироблока и подключаемого к соответствующему двигателю стабилизации через усилитель стабилизации. Азимут платформы определяют путем обработки сигналов, снимаемых с широкодиапазонного кодового датчика углов поворота гироскопа этого гироблока. При измерениях платформа стабилизирована относительно вертикальной оси.A known method of azimuthal orientation of the platform of a triaxial gyrostabilizer (TGS) by the angle of precession of the gyroblock [1]. The gyroblock of the stabilization of the TGS platform relative to one of the horizontal axes is disconnected from the stabilization system, the leveling and stabilization of the platform is carried out using an accelerometer that is disconnected from the gyro block moment sensor and connected to the corresponding stabilization engine through the stabilization amplifier. The azimuth of the platform is determined by processing the signals taken from a wide-range encoder of the rotation angles of the gyroscope of this gyro block. During measurements, the platform is stabilized relative to the vertical axis.
Основным недостатком этого способа является необходимость разработки гироблока с высокоточным широкодиапазонным датчиком углов поворота гироскопа.The main disadvantage of this method is the need to develop a gyro block with a high-precision wide-range gyro angle sensor.
Наиболее близким по технической сущности является способ определения азимута платформы ТГС по углу поворота корпуса гироблока, лишенный этого недостатка [2]. При определении азимута платформы последнюю грубо приводят по азимуту к меридиану и в этом положении удерживают режимом "памяти", один из гироблоков системы стабилизации, вектор кинетического момента гироскопа которого направлен примерно на запад или на восток, используют в режиме двухстепенного гирокомпаса, а горизонтирование платформы также осуществляют с помощью акселерометра. Отличие заключается в том, что корпус гироблока системы стабилизации, работающего в режиме двухстепенного гирокомпаса, при измерениях вращают относительно платформы по азимуту вслед за поворотом гироскопа к меридиану. Поворот корпуса осуществляется следящей системой, состоящей из шагового двигателя, на вход которого поступают импульсы, частота следования которых пропорциональна сигналу, снимаемому с датчика углов гироблока. Угол поворота корпуса гироблока с точностью до погрешностей следящей системы соответствует углу поворота гироскопа. Поэтому отпадает необходимость применения широкодиапазонного датчика угла поворота гироскопа.The closest in technical essence is a method for determining the azimuth of the TGS platform by the angle of rotation of the gyro block body, devoid of this drawback [2]. When determining the azimuth of the platform, the latter is roughly led in azimuth to the meridian and in this position they are held in the “memory” mode, one of the gyro blocks of the stabilization system, the gyro momentum vector of which is directed approximately west or east, is used in the two-stage gyrocompass mode, and the platform is also horizontal carried out using an accelerometer. The difference lies in the fact that the gyro block body of the stabilization system operating in the two-stage gyrocompass mode is rotated with respect to the platform in azimuth during measurements following the rotation of the gyroscope to the meridian. The rotation of the body is carried out by a tracking system consisting of a stepper motor, to the input of which pulses are received, the repetition rate of which is proportional to the signal taken from the gyro block angle sensor. The rotation angle of the gyro block body, up to the errors of the tracking system, corresponds to the rotation angle of the gyroscope. Therefore, there is no need to use a wide-range gyro angle sensor.
Однако использование следящей системы усложняет конструкцию ТГС. Кроме того, при работе системы в условиях действия возмущений возникают ошибки слежения. Систематические составляющие ошибок следящей системы непосредственно влияют на точность определения азимута платформы. Наличие случайных отклонений усложняет обработку измерительной информации и также влияет на точность.However, the use of a tracking system complicates the design of TGS. In addition, when the system operates under disturbance conditions, tracking errors occur. The systematic components of the tracking system errors directly affect the accuracy of determining the platform azimuth. The presence of random deviations complicates the processing of measurement information and also affects accuracy.
Целью настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков рассмотренных выше способов определения азимута платформы ТГС - повышение точности определения азимута, упрощение конструкции гироблока и упрощение алгоритмов определения азимута платформы. Задача решается тем, что корпус гироблока системы стабилизации, используемого в режиме двухстепенного гирокомпаса, при измерениях вращают шаговым двигателем в сторону меридиана по расчетной программе, соответствующей месту испытаний, а азимут платформы определяют путем обработки информации о сигналах, снимаемых с датчика углов гироблока, при этом платформу грубо приводят по азимуту к меридиану и в этом положении удерживают режимом "памяти", один из гироблоков отключают от системы стабилизации платформы и используют в режиме двухстепенного гирокомпаса, горизонтирование и стабилизацию платформы относительно соответствующей оси стабилизации осуществляют акселерометром путем отключения его от датчика моментов гироблока и подключения через усилитель к двигателю стабилизации.The aim of the present invention is to eliminate the noted drawbacks of the above methods for determining the azimuth of the TGS platform - improving the accuracy of determining the azimuth, simplifying the design of the gyro block and simplifying the algorithms for determining the azimuth of the platform. The problem is solved in that the gyro block body of the stabilization system used in the two-stage gyrocompass mode is rotated by the stepper motor during measurements according to the calculation program corresponding to the test site, and the azimuth of the platform is determined by processing information about the signals taken from the gyro block angle sensor, while the platform is roughly led in azimuth to the meridian and in this position is held in the “memory” mode, one of the gyro blocks is disconnected from the platform stabilization system and used in two-step mode Nogo gyrocompass, leveling and stabilization of the platform about a respective axis stabilize an accelerometer carried by disconnecting it from the torque sensor and the gyro unit connected via the amplifier to stabilize the engine.
Для пояснения сущности предложения рассмотрим динамическую модель движения гироскопа в компасном режиме, соответствующую модели, приведенной в прототипе:To clarify the essence of the proposal, we consider the dynamic model of the gyroscope in compass mode, corresponding to the model shown in the prototype:
где J - момент инерции гироскопа;where J is the moment of inertia of the gyroscope;
β - угол поворота гироскопа относительно платформы;β is the angle of rotation of the gyroscope relative to the platform;
ƒ - коэффициент демпфирования;ƒ is the damping coefficient;
Н - кинетический момент гироскопа;H is the kinetic moment of the gyroscope;
ΩГ, ΩB - горизонтальная и вертикальная составляющие угловой скорости вращения Земли;Ω G , Ω B - horizontal and vertical components of the angular velocity of rotation of the Earth;
А0 - азимут платформы;And 0 is the azimuth of the platform;
δ*, γ* - статические ошибки системы горизонтирования платформы;δ * , γ * - static errors of the platform leveling system;
ω - скорость собственного ухода гироскопа.ω is the gyroscope's own departure rate.
При отсутствии возмущающих движение гироскопа факторов, то есть при А0=δ*=γ*=ω=0, углы поворота гироскопа относительно платформы под действием гироскопического момента будут определяться уравнениемIn the absence of factors disturbing the movement of the gyroscope, that is, when A 0 = δ * = γ * = ω = 0, the rotation angles of the gyroscope relative to the platform under the action of the gyroscopic moment will be determined by the equation
Зная параметры гироблока (J, ƒ, H) и горизонтальную составляющую ΩГ угловой скорости вращения Земли в месте испытаний, можно заранее рассчитать углы β* поворота гироскопа для всего времени измерений.Knowing the parameters of the gyro block (J, ƒ, H) and the horizontal component Ω G of the angular velocity of the Earth’s rotation at the test site, it is possible to pre-calculate the gyro rotation angles β * for the entire measurement time.
В реальных условиях функционирования ТГС при действии возмущений движение гироскопа будет незначительно отклоняться от расчетного движения на углыUnder real conditions of TGS functioning under the action of perturbations, the gyroscope motion will slightly deviate from the calculated motion by angles
Зависимость углов Δβ от возмущающих факторов можно установить из уравнения, которое получается после замены в уравнении (1) β=β*+Δβ, учета малости углов Δβ, А0, δ*, γ* и учета соотношения (2):The dependence of the angles Δβ on perturbing factors can be established from the equation that is obtained after replacing β = β * + Δβ in equation (1), taking into account the smallness of the angles Δβ, A 0 , δ * , γ * and taking into account relation (2):
Знание этих углов в принципе дает возможность разработки алгоритмов определения точностных параметров ТГС, в том числе и азимута А0. Для того чтобы использовать эту возможность, в новом способе предлагается реализовать углы Δβ, поворачивая корпус гироблока по азимуту с помощью шагового двигателя на расчетные углы β*. Тогда с датчика углов гироблока будут сниматься сигналы, соответствующие углу Δβ, которые могут непосредственно использоваться в алгоритме определения азимута платформы.Knowing these angles in principle makes it possible to develop algorithms for determining the accuracy parameters of TGS, including azimuth A 0 . In order to use this feature, the new method proposes to realize the angles Δβ by turning the gyro block body in azimuth using a stepper motor to the calculated angles β * . Then, signals corresponding to the angle Δβ, which can be directly used in the algorithm for determining the azimuth of the platform, will be taken from the gyro block angle sensor.
В предлагаемом способе отпадает необходимость в применении широкодиапазонного датчика угла поворота гироскопа и в следящей системе. Конструкция гироблока практически не требует доработки. Шаговый двигатель реализует только плавно изменяющиеся углы поворота гироскопа к меридиану, а погрешности измерений, вносимые датчиком углов гироблока, меньше, чем погрешности широкодиапазонного датчика угла и следящей системы, что в конечном счете способствует повышению точности определения азимута платформы, которое так же упрощается, тем что отпадает необходимость расчета углов Δβ.In the proposed method, there is no need to use a wide-range sensor of the angle of rotation of the gyroscope in the tracking system. The design of the gyro block practically does not require improvement. The stepper motor implements only smoothly varying angles of rotation of the gyroscope to the meridian, and the measurement errors introduced by the gyro block angle sensor are smaller than the errors of the wide-range angle sensor and tracking system, which ultimately helps to increase the accuracy of determining the azimuth of the platform, which is also simplified, because there is no need to calculate the angles Δβ.
Таким образом, поставленная в предлагаемом способе цель достигается тем, что один из гироблоков системы стабилизации, установленный на горизонтируемой платформе, удерживаемой по азимуту режимом "памяти", используется как двухстепенный гирокомпас, корпус гироблока вращается шаговым двигателем в сторону меридиана по расчетной программе, соответствующей месту испытаний, а азимут платформы определяется путем обработки информации о сигналах, снимаемых с датчика углов гироблока.Thus, the goal set in the proposed method is achieved by the fact that one of the gyro blocks of the stabilization system, mounted on a horizontal platform, held in azimuth by the "memory" mode, is used as a two-stage gyrocompass, the gyro block rotates with a stepper motor toward the meridian according to the calculation program corresponding to the place tests, and the azimuth of the platform is determined by processing information about the signals taken from the gyro block angle sensor.
Сравнительный анализ существенных признаков рассмотренных способов определения азимута и предлагаемого способа показывает, что предлагаемый способ отличается тем, что не использует широкодиапазонный датчик углов в гироблоке, а также следящую систему, осуществляющую слежение корпуса гироблока за гироскопом, шаговый двигатель реализует повороты корпуса гироблока в сторону меридиана на заранее определенные расчетные углы, способ не требует доработок существующих двухстепенных гироблоков и ТГС, позволяет непосредственно использовать информацию о сигналах, снимаемых с датчика углов гироблока, для определения азимутального положения платформы ТГС.A comparative analysis of the essential features of the considered methods for determining the azimuth and the proposed method shows that the proposed method differs in that it does not use a wide-range angle sensor in the gyro block, as well as a tracking system that monitors the gyro block body behind the gyroscope, the stepper motor realizes the gyro block body turns in the direction of the meridian predetermined design angles, the method does not require modifications to the existing two-stage gyro blocks and TGS, allows you to directly use information of the signals taken from the gyro unit angle sensor for determining the azimuthal position of TGS platform.
Источники информацииInformation sources
1. RU №2324897, 2006 г.1. RU No. 2324897, 2006
2. RU №2513631, 2012 г.2. RU No. 2513631, 2012
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016148367A RU2649063C1 (en) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016148367A RU2649063C1 (en) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | 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 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2649063C1 true RU2649063C1 (en) | 2018-03-29 |
Family
ID=61867231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016148367A RU2649063C1 (en) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2649063C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2729515C1 (en) * | 2020-02-07 | 2020-08-07 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Method of determining three-axis gyrostabilizer azimuth from gyro rotation angle |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4989466A (en) * | 1989-08-02 | 1991-02-05 | Goodman Ronald C | Gyroscopically stabilized sensor positioning system |
RU2509289C2 (en) * | 2012-03-05 | 2014-03-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Azimuthal orientation of platform of triaxial gyrostabiliser by increments of angle of gyroblock precession |
RU2509979C1 (en) * | 2012-06-28 | 2014-03-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Method of autonomous azimuthal orientation of platform of three-axial gyrostabiliser by varying points of correction |
-
2016
- 2016-12-09 RU RU2016148367A patent/RU2649063C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4989466A (en) * | 1989-08-02 | 1991-02-05 | Goodman Ronald C | Gyroscopically stabilized sensor positioning system |
RU2509289C2 (en) * | 2012-03-05 | 2014-03-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Azimuthal orientation of platform of triaxial gyrostabiliser by increments of angle of gyroblock precession |
RU2509979C1 (en) * | 2012-06-28 | 2014-03-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Method of autonomous azimuthal orientation of platform of three-axial gyrostabiliser by varying points of correction |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
"ТРЕХОСНЫЙ СИЛОВОЙ ГИРОСТАБИЛИЗАТОР" А.Н. ЛЫСОВ, ИЗДАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР ЮУРГУ, 59 СТР., 2009. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2729515C1 (en) * | 2020-02-07 | 2020-08-07 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Method of determining three-axis gyrostabilizer azimuth from gyro rotation angle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2239540B1 (en) | Gyroscope adapted to be mounted to a goniometer | |
US8311739B2 (en) | Inertial navigation system error correction | |
RU2324897C1 (en) | Azimuthal orientation of free gyro platform by precession angle of gyro unit | |
SG186362A1 (en) | Improved north finder | |
Golovan et al. | Application of GT-2A gravimetric complex in the problems of airborne gravimetry | |
RU2509289C2 (en) | Azimuthal orientation of platform of triaxial gyrostabiliser by increments of angle of gyroblock precession | |
RU2407989C1 (en) | Method for determining true azimuth with self-orienting gyroscopic system | |
RU2541710C1 (en) | Method of independent azimuthal orientation of platform of three-axis gyrostabiliser on movable base | |
CN103376098A (en) | Automatic latitude measuring and calculating and automatic precision compensating method of pendulum gyro north seeker | |
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 | |
RU2428658C1 (en) | Method for determining azimuth of platform of three-axis gyrostabiliser | |
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 | |
US10222214B2 (en) | Digital sight for hand-carried projectile-firing device and method of controlling the same | |
RU2624617C1 (en) | Method for autonomous azimuthal orienting three-axis gyrostabilizer platform by changing visibile drifts | |
RU2630526C1 (en) | Azimuthal orientation of platform of triaxial gyrostabiliser | |
RU2509979C1 (en) | Method of autonomous azimuthal orientation of platform of three-axial gyrostabiliser by varying points of correction | |
RU2513631C1 (en) | Method to determine azimuth of platform of triaxial gyrostabiliser by angle of rotation of gyroblock body | |
CN106949905B (en) | Gravity plumb line deviation measuring device | |
RU2711572C1 (en) | Method for independent determination of three-axis gyrostabilizer platform departures | |
RU2320963C2 (en) | Mode of mounting axles of mobile object | |
RU2682087C1 (en) | Well zenith angle and azimuth determining method and the gyroscopic inclinometer | |
Emel’yantsev et al. | Vertical deflection determination in high latitudes using precision IMU and two-antenna GNSS system | |
RU2729515C1 (en) | Method of determining three-axis gyrostabilizer azimuth from gyro rotation angle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181210 |