RU2698567C1 - Способ гирокомпасирования с применением датчика угловой скорости - Google Patents
Способ гирокомпасирования с применением датчика угловой скорости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2698567C1 RU2698567C1 RU2018142839A RU2018142839A RU2698567C1 RU 2698567 C1 RU2698567 C1 RU 2698567C1 RU 2018142839 A RU2018142839 A RU 2018142839A RU 2018142839 A RU2018142839 A RU 2018142839A RU 2698567 C1 RU2698567 C1 RU 2698567C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensitivity
- axis
- tls
- avs
- angular velocity
- 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
Abstract
Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано при создании гирокомпасов аналитического типа. Способ гирокомпасирования с применением датчика угловой скорости (ДУС) заключается в том, что после начальной выставки оси чувствительности ДУС в плоскость местного горизонта осуществляется последовательный дискретный поворот оси чувствительности ДУС на заданные углы в направлении плоскости местного меридиана (n-1) раз, в каждом очередном положении оси чувствительности ДУС осуществляется низкочастотная фильтрация выходного сигнала ДУС в течение фиксированного интервала времени. После чего осуществляется попарное вычитание сигналов, полученных в соседних угловых положениях оси чувствительности ДУС, и прекращение поворота определяется или достижением заданного значения величины n, или изменением знака разности сигналов, полученных в соседних угловых положениях оси чувствительности ДУС. При этом до начала процесса гирокомпасирования рассчитываются точные разности значений проекций угловой скорости Земли на ось чувствительности ДУС для всех возможных соседних значений углов ее ориентации относительно плоскости местного меридиана в заданном интервале их изменения, из массива которых методом перебора осуществляется выбор (n-1) последовательных значений точных разностей проекций угловой скорости Земли, максимально совпадающих по заданному критерию совпадения с рядом соответствующих (n-1) значений разностей сигналов, полученных в соседних угловых положениях оси чувствительности ДУС, после чего определяется угол относительно плоскости местного меридиана, соответствующий n-му точному значению проекции угловой скорости Земли на ось чувствительности ДУС, который с высокой точностью является углом азимута n-го положения оси чувствительности ДУС. Технический результат – повышение точности определения направления местного меридиана с использованием ДУС любого типа.
Description
Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано при создании гирокомпасов аналитического типа. Известны способы гирокомпасирования с использованием датчика угловой скорости (ДУС), состоящие в последовательном изменении ориентации ДУС с последующими измерениями различных параметров его выходного сигнала [Патент №2267748, RU, 2006 г. Способ гирокомпасирования с применением гироскопического датчика угловой скорости при неточной выставке гироскопа на объекте / Джанджгава Г.И. и др.; Патент №2210743, RU, 2003 г. Способ гирокомпасирования с применением гироскопического датчика угловой скорости, установленного на свободную в азимуте и стабилизированную в плоскости местного горизонта платформу / Редькин С.П.; Патент №2194948, RU, 2002 г. Способ алгоритмической компенсации погрешности гирокомпасирования с применением гироскопического датчика угловой скорости / Редькин С.П.]. Недостатками их являются сложность измерений и возможность использования только гироскопического ДУС. Известны способы гирокомпасирования с использованием ДУС, состоящие в реверсном изменении оси чувствительности ДУС относительно плоскости местного меридиана с последующим суммированием сигналов измерения [В.В. Серегин, P.M. Кукуев. Лазерные гирометры и их применение. М.: Машиностроение, 1990]. Недостатками их является невозможность компенсации широкополосных случайных помех измерения и низкая точность. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ гирокомпасирования с использованием ДУС, состоящий в последовательном повороте оси чувствительности ДУС относительно направления местного меридиана на заданные углы [Ю. Голяев, А. Исаев, Ю. Колбас, С. Лантратов, В. Минзар, Г. Телегин. Гирокомпас на основе лазерного гироскопа с магнитооптическим управлением // Электроника. №8. 2006 г.] с последующим определением направления местного меридиана по максимуму выходного сигнала. Недостатком данного способа является низкая точность, обусловленная трудностью определения истинного максимума из-за нестационарных случайных помех в выходном сигнале ДУС.
Заявленное изобретение направлено на решение задачи повышения точности определения направления местного меридиана с использованием ДУС любого типа.
Поставленная задача возникает при разработке гирокомпасов аналитического типа для навигационных систем и систем начальной ориентации навигационно-измерительных комплексов. Для обеспечения высокой точности определения направления местного меридиана с использованием ДУС предлагается способ, заключающийся в том, что после начальной выставки оси чувствительности ДУС в плоскость местного горизонта осуществляется последовательный дискретный поворот оси чувствительности ДУС на заданные углы в направлении плоскости местного меридиана (n-1) раз, в каждом очередном положении оси чувствительности ДУС осуществляется низкочастотная фильтрация выходного сигнала ДУС в течение фиксированного интервала времени, после чего осуществляется попарное вычитание сигналов, полученных в соседних угловых положениях оси чувствительности ДУС, и прекращение поворота определяется или достижением заданного значения величины n, или изменением знака разности сигналов, полученных в соседних угловых положениях оси чувствительности ДУС, при этом до начала процесса гирокомпасирования рассчитываются точные разности значений проекций угловой скорости Земли на ось чувствительности ДУС для всех возможных соседних значений углов ее ориентации относительно плоскости местного меридиана в заданном интервале их изменения, из массива которых методом перебора осуществляется выбор (n-1) последовательных значений точных разностей проекций угловой скорости Земли, максимально совпадающих по заданному критерию совпадения с рядом соответствующих (n-1) значений разностей сигналов, полученных в соседних угловых положениях оси чувствительности ДУС, после чего определяется угол относительно плоскости местного меридиана, соответствующий n-му точному значению проекции угловой скорости Земли на ось чувствительности ДУС, который с высокой точностью является углом азимута n-го положения оси чувствительности ДУС.
Выходной сигнал Z большинства современных датчиков угловой скорости (гироскопических, лазерных, волоконно-оптических и др.) в режиме гирокомпасирования может быть представлен в следующем виде:
где ω=Ωcosϕ cosA - проекция угловой скорости Земли на ось чувствительности ДУС, Ω - угловая скорость вращения Земли, ϕ - широта места, А - азимутальный угол оси чувствительности ДУС; S=const - постоянная случайная помеха, W - широкополосная случайная помеха.
Для реализации предложенного способа гирокомпасирования после начальной выставки оси чувствительности ДУС в плоскость местного горизонта осуществляется последовательный дискретный разворот оси чувствительности ДУС на заданный угол Δ относительно плоскости местного меридиана (n-1) раз. В каждом очередном i-м (i=1, 2, …, n) положении оси чувствительности ДУС осуществляется низкочастотная фильтрация выходного сигнала ДУС Z (например, с использованием фильтра Баттерворта высокого порядка) в течение фиксированного интервала времени, зависящего от частоты съема измерений ДУС. По окончании процесса фильтрации выходной сигнал ДУС в i-м положении Zi становится равным:
где ωi=Ωcosϕ cosAi, Ai - неизвестный азимутальный угол оси чувствительности ДУС в i-м положении.
Далее осуществляется попарное вычитание сигналов Zi, полученных в соседних угловых положениях оси чувствительности ДУС (углы разворота которых относительно меридиана отличаются на Δ):
Полагая для определенности, что поворот оси чувствительности ДУС в плоскость местного меридиана осуществляется в направлении возрастания величины Zi, прекращение поворота определяется или достижением заданного значения величины n, или изменением знака разности δi. Разность косинусов (cosAi-cosAi-1) рассчитывается до начала процесса гирокомпасирования для всех возможных значений углов An в заданном интервале их изменения с требуемой точностью (максимальные значения границ интервала здесь будут равны - при этом, например, при расчете углов An с шагом дискретизации 10 угл.сек максимальный размер массива вычисленных значений разности косинусов составит всего 32400 значений, что для современных вычислителей трудности не представляет). Также до начала процесса гирокомпасирования рассчитывается эталонный массив точных значений для конкретной широты гирокомпасирования умножением значений вычисленного массива разности косинусов на Ωcosϕ. После формирования (n-1) значений δi на основании проведенных измерений, осуществляется методом перебора выбор ряда (n-1) последовательных значений из эталонного массива точных значений, максимально совпадающих с рядом (n-1) значений δi. Сравнение производится на основе заданных критериев совпадения, например, где α, α1 - заданные величины; и др. После формирования ряда эталонных (n-1) последовательных точных значений определяется угол An, соответствующий значению который с высокой точностью (в силу независимости значений δi от вышеперечисленных помех) и будет углом азимута n-го положения оси чувствительности ДУС.
Claims (1)
- Способ гирокомпасирования с применением датчика угловой скорости (ДУС), заключающийся в том, что после начальной выставки оси чувствительности ДУС в плоскость местного горизонта осуществляется последовательный дискретный поворот оси чувствительности ДУС на заданные углы в направлении плоскости местного меридиана (n-1) раз, в каждом очередном положении оси чувствительности ДУС осуществляется низкочастотная фильтрация выходного сигнала ДУС в течение фиксированного интервала времени, после чего осуществляется попарное вычитание сигналов, полученных в соседних угловых положениях оси чувствительности ДУС, и прекращение поворота определяется или достижением заданного значения величины n, или изменением знака разности сигналов, полученных в соседних угловых положениях оси чувствительности ДУС, при этом до начала процесса гирокомпасирования рассчитываются точные разности значений проекций угловой скорости Земли на ось чувствительности ДУС для всех возможных соседних значений углов ее ориентации относительно плоскости местного меридиана в заданном интервале их изменения, из массива которых методом перебора осуществляется выбор (n-1) последовательных значений точных разностей проекций угловой скорости Земли, максимально совпадающих по заданному критерию совпадения с рядом соответствующих (n-1) значений разностей сигналов, полученных в соседних угловых положениях оси чувствительности ДУС, после чего определяется угол относительно плоскости местного меридиана, соответствующий n-му точному значению проекции угловой скорости Земли на ось чувствительности ДУС, который с высокой точностью является углом азимута n-го положения оси чувствительности ДУС.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142839A RU2698567C1 (ru) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | Способ гирокомпасирования с применением датчика угловой скорости |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142839A RU2698567C1 (ru) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | Способ гирокомпасирования с применением датчика угловой скорости |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2698567C1 true RU2698567C1 (ru) | 2019-08-28 |
Family
ID=67851633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018142839A RU2698567C1 (ru) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | Способ гирокомпасирования с применением датчика угловой скорости |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2698567C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2753900C1 (ru) * | 2020-08-27 | 2021-08-24 | Акционерное общество "Серпуховский завод "Металлист" | Способ гирокомпасирования с применением датчика угловой скорости |
RU2759446C1 (ru) * | 2020-10-19 | 2021-11-12 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Способ определения ориентации относительно плоскости горизонта |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4686771A (en) * | 1986-08-28 | 1987-08-18 | Allied Corporation | Gyrocompassing apparatus for stationary equipment |
RU2110767C1 (ru) * | 1996-02-27 | 1998-05-10 | Акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Способ аналитического гирокомпасирования с помощью гироскопического датчика угловой скорости |
RU2189564C1 (ru) * | 2001-07-26 | 2002-09-20 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Способ гирокомпасирования с применением гироскопического датчика угловой скорости и комбинированной компенсации его дрейфа |
RU2210742C1 (ru) * | 2002-04-08 | 2003-08-20 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Способ гирокомпасирования с применением гироскопического датчика угловой скорости при угловом и линейном движении объекта |
RU2270419C1 (ru) * | 2004-07-30 | 2006-02-20 | Виктор Андреевич Иващенко | Способ гирокомпасирования и способ компенсации дрейфа нулевого сигнала гидродинамического гирокомпаса |
-
2018
- 2018-12-04 RU RU2018142839A patent/RU2698567C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4686771A (en) * | 1986-08-28 | 1987-08-18 | Allied Corporation | Gyrocompassing apparatus for stationary equipment |
RU2110767C1 (ru) * | 1996-02-27 | 1998-05-10 | Акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Способ аналитического гирокомпасирования с помощью гироскопического датчика угловой скорости |
RU2189564C1 (ru) * | 2001-07-26 | 2002-09-20 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Способ гирокомпасирования с применением гироскопического датчика угловой скорости и комбинированной компенсации его дрейфа |
RU2210742C1 (ru) * | 2002-04-08 | 2003-08-20 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Способ гирокомпасирования с применением гироскопического датчика угловой скорости при угловом и линейном движении объекта |
RU2270419C1 (ru) * | 2004-07-30 | 2006-02-20 | Виктор Андреевич Иващенко | Способ гирокомпасирования и способ компенсации дрейфа нулевого сигнала гидродинамического гирокомпаса |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2753900C1 (ru) * | 2020-08-27 | 2021-08-24 | Акционерное общество "Серпуховский завод "Металлист" | Способ гирокомпасирования с применением датчика угловой скорости |
RU2759446C1 (ru) * | 2020-10-19 | 2021-11-12 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Способ определения ориентации относительно плоскости горизонта |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8930138B2 (en) | North finder | |
CN109459054B (zh) | 一种基于自准直跟踪的动基座姿态校准方法 | |
US8751161B2 (en) | Method of determining a heading in the geographical north direction by means of an inertial unit | |
CN104344836B (zh) | 一种基于姿态观测的冗余惯导系统光纤陀螺系统级标定方法 | |
CN102538821B (zh) | 一种快速、参数分段式捷联惯性导航系统自对准方法 | |
RU2698567C1 (ru) | Способ гирокомпасирования с применением датчика угловой скорости | |
CN112964240B (zh) | 一种连续寻北装置、方法、电子设备及存储介质 | |
CN101109636B (zh) | 一种光纤陀螺寻北的数据处理方法 | |
CN111089576A (zh) | 光纤陀螺实际输出值确定方法、光纤陀螺阀值测试方法 | |
Zaitsev et al. | Study of systems error compensation methods based on molecular-electronic transducers of motion parameters | |
US5493396A (en) | High resolution ring laser gyroscope readout | |
RU2541710C1 (ru) | Способ автономной азимутальной ориентации платформы трехосного гиростабилизатора на подвижном основании | |
RU2619443C2 (ru) | Способ оценки погрешностей трехосного гироскопа | |
RU2753900C1 (ru) | Способ гирокомпасирования с применением датчика угловой скорости | |
JPH04231813A (ja) | 角度および角度特性曲線の測定方法 | |
RU2737383C1 (ru) | Способ гирокомпасирования с применением датчика угловой скорости | |
RU2202102C2 (ru) | Способ определения местоположения подвижных объектов и устройство для его реализации | |
RU2759446C1 (ru) | Способ определения ориентации относительно плоскости горизонта | |
RU2560742C1 (ru) | Способ определения азимута | |
RU2320963C2 (ru) | Способ выставки осей подвижного объекта | |
RU2754964C1 (ru) | Способ определения азимута и динамический гирокомпас | |
JP3029188B2 (ja) | 方位計測装置 | |
JPS6329279A (ja) | 船首方位計測装置 | |
RU2617141C1 (ru) | Способ определения азимута | |
RU2738098C1 (ru) | Способ определения азимута |