RU2717566C1 - Method of determining errors of an inertial unit of sensitive elements on a biaxial rotary table - Google Patents
Method of determining errors of an inertial unit of sensitive elements on a biaxial rotary table Download PDFInfo
- Publication number
- RU2717566C1 RU2717566C1 RU2019125873A RU2019125873A RU2717566C1 RU 2717566 C1 RU2717566 C1 RU 2717566C1 RU 2019125873 A RU2019125873 A RU 2019125873A RU 2019125873 A RU2019125873 A RU 2019125873A RU 2717566 C1 RU2717566 C1 RU 2717566C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turns
- rotation
- meters
- stage
- stationary positions
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
Abstract
Description
Изобретение относится к навигационному приборостроению и предназначено для оценки основных характеристик блока инерциальных измерителей бесплатформенной инерциальной навигационной системы, содержащего по меньшей мере три однотипных одноосных акселерометрических измерителя с некомпланарными измерительными осями и три однотипных одноосных гироскопических измерителя с некомпланарными измерительными осями.The invention relates to navigational instrumentation and is intended to evaluate the main characteristics of the inertial meter unit of a strapdown inertial navigation system containing at least three homogeneous uniaxial accelerometer meters with non-coplanar measuring axes and three homogeneous uniaxial gyroscopic meters with non-coplanar measuring axes.
Оценивание основных характеристик блока инерциальных измерителей осуществляется путем обработки информации акселерометрических измерителей, полученной в стационарных положениях, и информации гироскопических измерителей, полученной в стационарных положениях и в процессе поворотов посадочной поверхности двухосного поворотного стола с жестко закрепленным на ней блоком инерциальных измерителей.Evaluation of the main characteristics of the inertial meter unit is carried out by processing the information of the accelerometer meter obtained in stationary positions and the information of the gyroscopic meter obtained in stationary positions and during rotations of the landing surface of the biaxial rotary table with the inertial meter unit rigidly fixed to it.
Известен способ калибровки бесплатформенных инерциальных навигационных систем (далее - БИНС) из патента РФ №2406973 с датой приоритета 05.02.2009, заключающийся в определении коэффициентов модели ошибок БИНС, основанном на осуществлении с помощью калибровочного стола последовательности поворотов системы в требуемые фиксированные положения и вычислении калибровочных коэффициентов. При этом калибровочные коэффициенты инерциальных измерителей навигационной системы определяются в два этапа: на первом этапе по составляющим вектора ошибок системы, полученным по показаниям системы, показаниям калибровочного стола и значениям широты места установки калибровочного стола, определяются входные сигналы модели ошибок навигационной системы, являющиеся функциями калибровочных коэффициентов, на втором этапе по входным сигналам модели ошибок системы вычисляются калибровочные коэффициенты инерциальных измерителей.A known method of calibrating strapdown inertial navigation systems (hereinafter referred to as SINS) from RF patent No. 2406973 with a priority date of 05.02.2009, which consists in determining the coefficients of the SINS error model, is based on the implementation of a sequence of system turns to the required fixed positions using the calibration table and calculation of calibration coefficients . In this case, the calibration coefficients of the inertial meters of the navigation system are determined in two stages: at the first stage, the input signals of the navigation system error model, which are functions of the calibration coefficients, are determined by the components of the system error vector obtained from the system readings, the readings of the calibration table and the latitude of the installation site of the calibration table , at the second stage, the calibration coefficients of inertial meters are calculated from the input signals of the system error model.
Недостатком известного способа калибровки БИНС с помощью калибровочного наклонно-поворотного стола является задействование показаний калибровочного стола для расчета входных сигналов модели ошибок навигационной системы.The disadvantage of this method of calibrating SINS using a calibration tilt-turntable is the use of the calibration table to calculate the input signals of the error model of the navigation system.
В технической литературе известен [1] алгоритм калибровки БИНС на двухосном поворотном столе, заключающийся в расчете калибровочных коэффициентов для датчиков поступательного и углового движения, входящих в состав системы, используя для этого данные об ошибках определения навигационных параметров и параметров ориентации и задавшись моделями ошибок БИНС и датчиков.In the technical literature [1], the SINS calibration algorithm on a biaxial rotary table is known, which consists in calculating calibration coefficients for translational and angular motion sensors that are part of the system, using error data for determining navigation parameters and orientation parameters and asking for SINS error models and sensors.
Недостатком указанного алгоритма калибровки БИНС является необходимость использования прецизионного поворотного стола и предварительных операций по горизонтированию и ориентированию в азимуте места установки БИНС. Кроме того, после каждой переориентации системы проводится ее начальная выставка.The disadvantage of this SINS calibration algorithm is the need to use a precision turntable and preliminary operations for leveling and orienting in the azimuth of the SINS installation site. In addition, after each reorientation of the system, its initial exhibition is held.
В качестве прототипа принят способ определения погрешностей основных характеристик блока инерциальных измерителей (патент РФ №2626288 с датой приоритета 21.03.2016) путем обработки измерительной информации, полученной в фиксированных положениях блока, посредством минимизации функции рассогласования, которая определяет суммарное отклонение величины физической характеристики, полученной с использованием выходного кода измерителей, от соответствующего эталонного значения.As a prototype, a method has been adopted for determining errors in the basic characteristics of an inertial meter unit (RF patent No. 2626288 with priority date 03/21/2016) by processing the measurement information obtained in the fixed positions of the unit by minimizing the mismatch function, which determines the total deviation of the value of the physical characteristic obtained from using the output code of the meters, from the corresponding reference value.
Недостатком рассматриваемого в качестве прототипа способа определения погрешностей основных характеристик блока инерциальных измерителей является обработка измерительной информации, относящейся только к фиксированным (стационарным) положениям, без задействования информации на участках поворотов. Данное обстоятельство не позволяет осуществить взаимную привязку по угловому положению осей чувствительности акселерометрических и гироскопических измерителей между собой в рамках блока инерциальных измерителей. Кроме того, в указанном прототипе не рассмотрен вопрос о количестве выставляемых положений, достаточном для определения погрешностей основных характеристик блока инерциальных измерителей.The disadvantage of the method for determining the errors of the basic characteristics of the inertial meter unit, considered as a prototype, is the processing of measurement information relating only to fixed (stationary) positions, without involving information in the corner sections. This circumstance does not allow for mutual alignment of the axes of sensitivity of the accelerometer and gyroscopic meters with each other within the block of inertial meters. In addition, the specified prototype did not address the issue of the number of exposed positions sufficient to determine the errors of the main characteristics of the unit of inertial meters.
Технической задачей изобретения является повышение точности определения погрешностей основных характеристик блока инерциальных измерителей путем организации многопозиционной схемы поворотов посадочной поверхности двухосного поворотного стола с установленным на ней блоком инерциальных измерителей в определенные стационарные положения и последующей обработки зарегистрированной измерительной информации. При этом количество выставляемых положений и переходов между ними должно быть минимальным. Специальные требования к начальному положению и начальной ориентации блока инерциальных измерителей при его установке на посадочной поверхности двухосного поворотного стола не предъявляются. Выставку в определенные стационарные положения и измерение текущего углового положения посадочной поверхности двухосного поворотного стола допускается осуществлять с относительно невысокой точностью (до 1°), при этом должна быть обеспечена высокая стабильность ориентации (до 1 угл. мин) осей вращения двухосного поворотного стола.An object of the invention is to increase the accuracy of determining errors of the main characteristics of the inertial meter unit by organizing a multi-position diagram of the rotations of the landing surface of the biaxial rotary table with the inertial meter unit installed on it in certain stationary positions and subsequent processing of the recorded measurement information. In this case, the number of exposed positions and transitions between them should be minimal. Special requirements for the initial position and initial orientation of the inertial meter unit when it is installed on the landing surface of a biaxial rotary table are not presented. It is allowed to exhibit at certain stationary positions and measure the current angular position of the seating surface of the biaxial rotary table with relatively low accuracy (up to 1 °), while ensuring high orientation stability (up to 1 ang. Min) of the rotation axes of the biaxial rotary table.
Технические результаты заявляемого способа оценивания погрешностей основных характеристик блока инерциальных измерителей на двухосном поворотном столе заключаются:The technical results of the proposed method for estimating errors of the main characteristics of the unit of inertial meters on a biaxial rotary table are:
- в формировании многопозиционной схемы поворотов, состоящей из девяти стационарных положений, выставляемых путем заданной последовательности из восьми одиночных поворотов вокруг одной из двух (внешней и внутренней) осей вращения поворотного стола при зафиксированной другой оси вращения, и обеспечивающей оценку типовых погрешностей основных характеристик акселерометрических и гироскопических измерителей (погрешность масштабного коэффициента, смещение нулевого сигнала), а также оценку погрешностей углового положения осей чувствительности акселерометрических и гироскопических измерителей;- in the formation of a multi-position rotation diagram, consisting of nine stationary positions, set by a predetermined sequence of eight single turns around one of the two (external and internal) axes of rotation of the turntable with a fixed other axis of rotation, and providing an estimate of typical errors of the main characteristics of the accelerometer and gyroscopic measuring instruments (the error of the scale factor, the offset of the zero signal), as well as the error estimation of the angular position of the axes lnosti accelerometer and gyroscopic measuring instruments;
- в повышении точности оценки основных характеристик блока инерциальных измерителей за счет привязки углового положения осей чувствительности акселерометрических и гироскопических измерителей к единой расчетной ортогональной системе координат, связанной с блоком инерциальных измерителей (далее - связанная система координат).- to increase the accuracy of assessing the basic characteristics of the inertial meter unit by linking the angular position of the sensitivity axes of the accelerometer and gyroscopic meters to a single orthogonal design coordinate system associated with the inertial meter unit (hereinafter referred to as the associated coordinate system).
Указанные технические результаты заявляемого способа оценивания погрешностей основных характеристик блока инерциальных измерителей достигаются за счет того, что на первом этапе реализуют многопозиционную схему поворотов посадочной поверхности двухосного поворотного стола с жестко установленным на ней блоком инерциальных измерителей. Схема поворотов включает в себя девять стационарных положений, выставляемых путем заданной последовательности из восьми одиночных поворотов вокруг одной из двух (внешней и внутренней) осей вращения поворотного стола при зафиксированной другой оси вращения. При этом гироскопическую измерительную информацию регистрируют как в стационарных положениях, так и в процессе поворотов, акселерометрическую измерительную информацию достаточно регистрировать только в стационарных положениях.The indicated technical results of the proposed method for estimating errors of the main characteristics of the inertial meter unit are achieved due to the fact that at the first stage, a multi-position rotation pattern of the landing surface of the biaxial rotary table with the inertial meter unit rigidly mounted on it is implemented. The rotation scheme includes nine stationary positions set by a predetermined sequence of eight single turns around one of the two (external and internal) axes of rotation of the turntable with a fixed other axis of rotation. In this case, the gyroscopic measurement information is recorded both in stationary positions and in the process of turns; it is sufficient to register accelerometric measurement information only in stationary positions.
Указанные девять стационарных положений в совокупности характеризуются следующим. Шесть из девяти стационарных положений обеспечивают выставку вверх и вниз относительно плоскости местного горизонта каждой из трех осей связанной системы координат. В трех оставшихся стационарных положениях каждая из трех осей связанной системы координат лежит в плоскости местного горизонта, а две другие находятся под углом 45° к плоскости местного горизонта.These nine stationary positions in the aggregate are characterized by the following. Six of the nine stationary positions provide an exhibition up and down relative to the plane of the local horizon of each of the three axes of the associated coordinate system. In the three remaining stationary positions, each of the three axes of the associated coordinate system lies in the plane of the local horizon, and the other two are at an angle of 45 ° to the plane of the local horizon.
Восемь одиночных поворотов двухосного поворотного стола включают в себя три группы последовательных поворотов (далее - группы парных поворотов) относительно некоторой оси вращения, зафиксированной для каждой такой группы. При этом три группы парных поворотов выбраны так, чтобы номинальные направления соответствующих осей вращения в связанной системе координат являлись бы взаимно ортогональными (с допустимым уровнем отклонения от расчетного до 1°). В свою очередь, повороты в каждой группе парных поворотов характеризуются тем, что среди них имеются два поворота с углами, каждый из которых по отдельности и в сумме друг с другом не кратен 360°.Eight single rotations of a biaxial rotary table include three groups of consecutive rotations (hereinafter referred to as a group of paired rotations) with respect to a certain rotation axis fixed for each such group. In this case, three groups of paired rotations are selected so that the nominal directions of the corresponding rotation axes in the associated coordinate system are mutually orthogonal (with an acceptable level of deviation from the calculated one to 1 °). In turn, the turns in each group of paired turns are characterized by the fact that among them there are two turns with angles, each of which individually and in total with each other is not a multiple of 360 °.
На втором этапе известным в технической литературе скалярным способом оценивают погрешности основных характеристик акселерометрических измерителей путем обработки зарегистрированной акселерометрической измерительной информации в стационарных положениях с привлечением эталонного значения модуля вектора ускорения свободного падения в месте проведения испытаний. По результатам оценивания проводят уточнение акселерометрической измерительной информации.At the second stage, the errors of the basic characteristics of the accelerometric meters are estimated using the scalar method known in the technical literature by processing the registered accelerometric measuring information in stationary positions using the reference value of the module of the free fall acceleration vector at the test site. According to the results of the assessment, the accelerometric measurement information is refined.
На третьем этапе для каждой группы парных поворотов определяют направление оси вращения и величины поворотов в связанной системе координат по уточненной на втором этапе акселерометрической измерительной информации в тех стационарных положениях, которые реализованы путем рассматриваемой группы парных поворотов, включая стационарные положения в начале и конце данной группы. Далее полученные для каждой группы парных поворотов оценки величин поворотов дополняют расчетными составляющими из-за вращения Земли.At the third stage, for each group of paired turns, the direction of the axis of rotation and the values of the turns in the associated coordinate system are determined from the accelerometric measurement information specified in the second stage in those stationary positions that are implemented by the group of paired turns, including stationary positions at the beginning and end of this group. Further, the estimates of the values of the turns obtained for each group of paired turns are supplemented by the calculated components due to the rotation of the Earth.
На четвертом этапе оценивают погрешности основных характеристик гироскопических измерителей путем совместной обработки зарегистрированной гироскопической измерительной информации в стационарных положениях блока инерциальных измерителей с привлечением эталонных значений модуля вектора угловой скорости вращения Земли и географической широты места проведения испытаний и на участках парных поворотов с привлечением определенных на третьем этапе для каждой группы парных поворотов направления оси вращения и величин поворотов.At the fourth stage, the errors of the main characteristics of the gyroscopic meters are estimated by joint processing of the registered gyroscopic measurement information in the stationary positions of the inertial meter unit using the reference values of the module of the vector of the angular velocity of the Earth’s rotation and geographic latitude of the test site and in the sections of paired rotations with the involvement of those determined in the third stage for each group of paired turns of the direction of the axis of rotation and the values of the turns.
На фиг. 1 представлена последовательность действий для оценки погрешностей основных характеристик блока инерциальных измерителей.In FIG. 1 presents a sequence of actions for evaluating the errors of the main characteristics of the unit of inertial meters.
Рассмотрим реализацию предлагаемого способа на примере оценки погрешностей блока инерциальных измерителей, состоящего из трех однотипных акселерометрических измерителей с взаимно некомпланарными измерительными осями и трех однотипных гироскопических измерителей с взаимно некомпланарными измерительными осями.Let us consider the implementation of the proposed method by the example of estimating the errors of a block of inertial meters, consisting of three similar accelerometer meters with mutually non-coplanar measuring axes and three similar gyroscopic meters with mutually non-coplanar measuring axes.
Решение данной задачи осуществляется в четыре этапа.The solution to this problem is carried out in four stages.
На первом этапе реализуют многопозиционную схему поворотов блока инерциальных измерителей на двухосном поворотном столе, удовлетворяющую указанным выше условиям.At the first stage, a multi-position rotation scheme of the inertial meter unit on a biaxial rotary table is implemented, which satisfies the above conditions.
Один из возможных вариантов последовательности из восьми одиночных поворотов в девять стационарных положений представлен в таблице 1.One possible sequence of eight single turns in nine stationary positions is presented in table 1.
При этом внешняя ось вращения поворотного стола располагается в плоскости местного горизонта с погрешностью до 1°, а внутренняя ось вращения в исходном положении (в первом из девяти стационарных положений) перпендикулярна внешней оси с погрешностью до 1°.In this case, the external axis of rotation of the turntable is located in the plane of the local horizon with an error of up to 1 °, and the internal axis of rotation in the initial position (in the first of nine stationary positions) is perpendicular to the external axis with an error of up to 1 °.
Информацию акселерометрических измерителей регистрируют в стационарных положениях, информацию гироскопических измерителей - как в стационарных положениях, так и на участках поворотов.The information of accelerometer meters is recorded in stationary positions, the information of gyroscopic meters is recorded both in stationary positions and in cornering areas.
На втором этапе выполняют оценку параметров математической модели акселерометрических измерителей в части типовых погрешностей (погрешность масштабного коэффициента, смещение нулевого сигнала), а также оценку погрешностей углового положения осей чувствительности в связанной системе координат посредством скалярного способа, описанного, например, в [2, 3] и нечувствительного к погрешностям выставки в заданные стационарные положения. Порядок действий заключается в следующем. Сначала для каждого из девяти стационарных положений формируют соотношения, позволяющие рассчитать по акселерометрической измерительной информации соответствующие отклонения модуля измеряемой величины вектора ускорения свободного падения от его эталонного значения в месте проведения испытаний. Затем путем минимизации функционала, включающего в себя указанные отклонения, получают оценку параметров математической модели акселерометрических измерителей. В завершение с учетом полученных оценок проводят уточнение акселерометрической измерительной информации.At the second stage, the parameters of the mathematical model of the accelerometer meters are estimated in terms of typical errors (error of the scale factor, zero signal offset), as well as the error of the angular position of the sensitivity axes in the associated coordinate system using the scalar method described, for example, in [2, 3] and insensitive to the errors of the exhibition in the given stationary position. The procedure is as follows. First, for each of the nine stationary positions, relationships are formed that allow calculating, according to the accelerometric measuring information, the corresponding deviations of the measured value module of the acceleration vector from its reference value at the test site. Then, by minimizing the functional, including these deviations, an estimate of the parameters of the mathematical model of the accelerometer meters is obtained. In conclusion, taking into account the obtained estimates, the accelerometric measurement information is refined.
На третьем этапе для каждой из трех групп парных поворотов, указанных в таблице 1, осуществляют следующую последовательность действий. Из набора стационарных положений выделяют те, которые реализованы в процессе выполнения рассматриваемой группы парных поворотов, включая стационарные положения в начале и конце данной группы. Для каждого выделенного стационарного положения по уточненной на предыдущем этапе акселерометрической измерительной информации определяют вектор кажущегося ускорения (за счет действия силы тяжести Земли) в связанной системе координат. По набору векторов кажущегося ускорения, определенных для одной и той же группы парных поворотов определяют направление оси вращения и величины поворотов блока инерциальных измерителей в связанной системе координат. Далее полученные оценки величин поворотов дополняют составляющими из-за вращения Земли.In the third stage, for each of the three groups of paired turns indicated in table 1, the following sequence of actions is performed. From the set of stationary positions, those that are realized in the process of performing the considered group of paired turns are selected, including stationary positions at the beginning and end of this group. For each selected stationary position, the accelerated measurement information specified at the previous stage determines the apparent acceleration vector (due to the action of the Earth's gravity) in the associated coordinate system. Using the set of apparent acceleration vectors defined for the same group of paired rotations, the direction of the rotation axis and the rotational values of the block of inertial meters in the associated coordinate system are determined. Further, the obtained estimates of the magnitude of the turns are supplemented by components due to the rotation of the Earth.
На четвертом этапе выполняют оценку параметров математической модели гироскопических измерителей в части типовых погрешностей (погрешность масштабного коэффициента, смещение нулевого сигнала), а также оценку погрешностей углового положения осей чувствительности в связанной системе координат путем обработки гироскопической измерительной информации с привлечением эталонной информации. Для стационарных положений в качестве эталона выступают модуль вектора угловой скорости вращения Земли и значение географической широты места проведения испытаний, на участках парных поворотов - направление оси вращения и величины поворотов, определенные на третьем этапе для каждой группы парных поворотов. В целом, четвертый этап представляет собой комбинацию скалярного и векторного способов оценки.At the fourth stage, the parameters of the mathematical model of gyroscopic meters are estimated in terms of standard errors (error of the scale factor, zero signal offset), as well as the error of the angular position of the sensitivity axes in the associated coordinate system by processing gyroscopic measurement information using reference information. For stationary positions, the standard is the module of the vector of the angular velocity of the Earth’s rotation and the value of the geographic latitude of the test site, in the areas of paired turns — the direction of the axis of rotation and the magnitude of the turns, determined at the third stage for each group of paired turns. In general, the fourth stage is a combination of scalar and vector estimation methods.
Порядок действий заключается в следующем. Сначала для каждого из девяти стационарных положений формируют два вида соотношений. Один вид соотношений позволяет рассчитать по гироскопической измерительной информации соответствующие отклонения модуля измеряемой величины вектора скорости вращения Земли от его эталонного значения. Другой вид соотношений позволяет рассчитать отклонения соответствующих оценок угла между вектором ускорения свободного падения по данным акселерометрических измерителей и вектором скорости вращения Земли по данным гироскопических измерителей от эталонного значения географической широты в месте проведения испытаний. Далее для каждой группы парных поворотов формируют соотношения, которые позволяют рассчитать отклонение оценки вектора поворота по гироскопической измерительной информации от оценки вектора поворота по акселерометрической измерительной информации, полученной на третьем этапе в виде направления оси вращения и величин поворотов. Затем путем минимизации функционала, включающего в себя указанные группы отклонений, получают оценку параметров математической модели гироскопических измерителей.The procedure is as follows. First, for each of the nine stationary positions, two types of relations are formed. One type of relationship allows calculating from gyroscopic measurement information the corresponding deviations of the module of the measured magnitude of the Earth's rotation velocity vector from its reference value. Another type of relationship allows you to calculate the deviations of the corresponding estimates of the angle between the acceleration vector of gravity according to the accelerometric meters and the vector of the Earth's rotation speed according to gyroscopic meters from the reference value of the geographical latitude at the test site. Then, for each group of paired turns, relations are formed that allow you to calculate the deviation of the rotation vector estimate from the gyroscopic measurement information from the rotation vector estimate from the accelerometer measurement information obtained in the third stage in the form of the direction of the rotation axis and the values of the turns. Then, by minimizing the functional, which includes these groups of deviations, an estimate of the parameters of the mathematical model of gyroscopic meters is obtained.
Таким образом, формирование многопозиционной схемы поворотов, состоящей из девяти стационарных положений, выставляемых путем заданной последовательности из восьми одиночных поворотов вокруг одной из двух (внешней и внутренней) осей вращения поворотного стола при зафиксированной другой оси вращения, обеспечивающей оценку типовых погрешностей основных характеристик акселерометрических и гироскопических измерителей (погрешность масштабного коэффициента, смещение нулевого сигнала) и оценку погрешностей углового положения осей чувствительности акселерометрических и гироскопических измерителей, а также повышение точности оценки основных характеристик блока инерциальных измерителей за счет привязки углового положения осей чувствительности акселерометрических и гироскопических измерителей к единой расчетной ортогональной системе координат, связанной с блоком инерциальных измерителей, достигается за счет того, что на первом этапе реализуют многопозиционную схему поворотов посадочной поверхности двухосного поворотного стола с жестко установленным на ней блоком инерциальных измерителей. Схема поворотов включает в себя девять стационарных положений, выставляемых путем заданной последовательности из восьми одиночных поворотов вокруг одной из двух (внешней и внутренней) осей вращения поворотного стола при зафиксированной другой оси вращения. При этом гироскопическую измерительную информацию регистрируют как в стационарных положениях, так и в процессе поворотов, акселерометрическую измерительную информацию достаточно регистрировать только в стационарных положениях. Указанные девять стационарных положений в совокупности характеризуются следующим. Шесть из девяти стационарных положений обеспечивают выставку вверх и вниз относительно плоскости местного горизонта каждой из трех осей связанной системы координат. В трех оставшихся стационарных положениях каждая из трех осей связанной системы координат лежит в плоскости местного горизонта, а две другие находятся под углом 45° к плоскости местного горизонта. Восемь одиночных поворотов двухосного поворотного стола включают в себя три группы парных поворотов относительно некоторой оси вращения, зафиксированной для каждой такой группы. При этом три группы парных поворотов выбраны так, чтобы номинальные направления соответствующих осей вращения в связанной системе координат являлись бы взаимно ортогональными (с допустимым уровнем отклонения от расчетного до 1°). В свою очередь, повороты в каждой группе парных поворотов характеризуются тем, что среди них имеются два поворота с углами, каждый из которых по отдельности и в сумме друг с другом не кратен 360°.Thus, the formation of a multi-position rotation diagram consisting of nine stationary positions set by a predetermined sequence of eight single turns around one of the two (external and internal) axes of rotation of the rotary table with a fixed other axis of rotation, providing an estimate of the typical errors of the basic characteristics of the accelerometer and gyroscopic measuring instruments (the error of the scale factor, the offset of the zero signal) and the error estimation of the angular position of the axes of the senses of accelerometer and gyroscopic meters, as well as improving the accuracy of assessing the main characteristics of the inertial meter unit by linking the angular position of the sensitivity axes of the accelerometer and gyroscopic meters to a single orthogonal coordinate system associated with the inertial meter unit, is achieved due to the fact that they are implemented at the first stage multi-position diagram of the rotations of the landing surface of a biaxial rotary table with a block rigidly mounted on it m inertial meters. The rotation scheme includes nine stationary positions set by a predetermined sequence of eight single turns around one of the two (external and internal) axes of rotation of the turntable with a fixed other axis of rotation. In this case, the gyroscopic measurement information is recorded both in stationary positions and in the process of turns; it is sufficient to register accelerometric measurement information only in stationary positions. These nine stationary positions in the aggregate are characterized by the following. Six of the nine stationary positions provide an exhibition up and down relative to the plane of the local horizon of each of the three axes of the associated coordinate system. In the three remaining stationary positions, each of the three axes of the associated coordinate system lies in the plane of the local horizon, and the other two are at an angle of 45 ° to the plane of the local horizon. Eight single rotations of a biaxial rotary table include three groups of paired rotations about a rotation axis fixed for each such group. In this case, three groups of paired rotations are selected so that the nominal directions of the corresponding rotation axes in the associated coordinate system are mutually orthogonal (with an acceptable level of deviation from the calculated one to 1 °). In turn, the turns in each group of paired turns are characterized by the fact that among them there are two turns with angles, each of which individually and in total with each other is not a multiple of 360 °.
На втором этапе известным в технической литературе скалярным способом оценивают погрешности основных характеристик акселерометрических измерителей путем обработки зарегистрированной акселерометрической измерительной информации в стационарных положениях с привлечением эталонного значения модуля вектора ускорения свободного падения в месте проведения испытаний. По результатам оценивания проводят уточнение акселерометрической измерительной информации.At the second stage, the errors of the basic characteristics of the accelerometric meters are estimated using the scalar method known in the technical literature by processing the registered accelerometric measuring information in stationary positions using the reference value of the module of the free fall acceleration vector at the test site. According to the results of the assessment, the accelerometric measurement information is refined.
На третьем этапе для каждой группы парных поворотов определяют направление оси вращения и величины поворотов в связанной системе координат по уточненной на втором этапе акселерометрической измерительной информации в тех стационарных положениях, которые реализованы путем рассматриваемой группы парных поворотов, включая стационарные положения в начале и конце данной группы. Далее полученные для каждой группы парных поворотов оценки величин поворотов дополняют расчетными составляющими из-за вращения Земли.At the third stage, for each group of paired turns, the direction of the axis of rotation and the values of the turns in the associated coordinate system are determined from the accelerometric measurement information specified in the second stage in those stationary positions that are implemented by the group of paired turns, including stationary positions at the beginning and end of this group. Further, the estimates of the values of the turns obtained for each group of paired turns are supplemented by the calculated components due to the rotation of the Earth.
На четвертом этапе оценивают погрешности основных характеристик гироскопических измерителей путем совместной обработки зарегистрированной гироскопической измерительной информации в стационарных положениях блока инерциальных измерителей с привлечением эталонных значений модуля вектора угловой скорости вращения Земли и географической широты места проведения испытаний и на участках парных поворотов с привлечением определенных на третьем этапе для каждой группы парных поворотов направления оси вращения и величин поворотов.At the fourth stage, the errors of the main characteristics of the gyroscopic meters are estimated by joint processing of the registered gyroscopic measurement information in the stationary positions of the inertial meter unit using the reference values of the module of the vector of the angular velocity of the Earth’s rotation and geographic latitude of the test site and in the sections of paired rotations with the involvement of those determined in the third stage for each group of paired turns of the direction of the axis of rotation and the values of the turns.
Литература:Literature:
1 Веремеенко К.К., Галай И.А. Разработка алгоритма калибровки инерциальной навигационной системы на двухосном испытательном стенде [Электронный ресурс] // Электронный журнал "Труды МАИ". - 2013. - №63. URL: https://elibrary.ru (дата обращения 18.12.2018).1 Veremeenko K.K., Galay I.A. Development of an inertial navigation system calibration algorithm on a biaxial test bench [Electronic resource] // Electronic journal "Transactions of MAI". - 2013. - No. 63. URL: https://elibrary.ru (accessed December 18, 2018).
2 Измайлов А.Е. Исследование точности прецизионных акселерометров и повышение их качества: диссертация кандидата технических наук. Москва, 2003. 164 с.2 Izmailov A.E. Investigation of the accuracy of precision accelerometers and improving their quality: the dissertation of the candidate of technical sciences. Moscow, 2003.164 s.
3 Аврутов В.В. О скалярной калибровке блока гироскопов и акселерометров [Текст] // Вiсник НТУУ "КПI, Серiя ПРИЛАДОБУДУВАННЯ. - 2010. - Вип.40. - С. 10-17.3 Avrutov V.V. On the scalar calibration of a block of gyroscopes and accelerometers [Text] // Visnik NTUU "KPI, Seriya PRIUDOBUDUVANNYA. - 2010. - Vip.40. - S. 10-17.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019125873A RU2717566C1 (en) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | Method of determining errors of an inertial unit of sensitive elements on a biaxial rotary table |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019125873A RU2717566C1 (en) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | Method of determining errors of an inertial unit of sensitive elements on a biaxial rotary table |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2717566C1 true RU2717566C1 (en) | 2020-03-24 |
Family
ID=69943073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019125873A RU2717566C1 (en) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | Method of determining errors of an inertial unit of sensitive elements on a biaxial rotary table |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2717566C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113029140A (en) * | 2021-04-13 | 2021-06-25 | 中国人民解放军国防科技大学 | Three-axis rotation modulation method of strapdown inertial navigation system based on geocentric inertial system |
| RU2779274C1 (en) * | 2021-09-23 | 2022-09-05 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Method for measuring errors of the initial alignment of an inertial navigation system without reference to external landmarks |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2406973C2 (en) * | 2009-02-05 | 2010-12-20 | Открытое акционерное общество "Пермская научно-производственная приборостроительная компания" | Method for calibration of platform-free inertial navigation systems |
| RU2477864C1 (en) * | 2011-11-30 | 2013-03-20 | Открытое акционерное общество "Конструкторское Бюро Промышленной Автоматики" | Calibration method of inertial measurement module as to channel of accelerometers |
| CN104121927B (en) * | 2014-05-29 | 2016-09-28 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | A kind of it is applicable to the low precision Inertial Measurement Unit scaling method without azimuth reference single shaft indexing apparatus |
| RU2626288C1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-07-25 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Method for determining errors in basic characteristics of inertial measuring device unit |
-
2019
- 2019-08-15 RU RU2019125873A patent/RU2717566C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2406973C2 (en) * | 2009-02-05 | 2010-12-20 | Открытое акционерное общество "Пермская научно-производственная приборостроительная компания" | Method for calibration of platform-free inertial navigation systems |
| RU2477864C1 (en) * | 2011-11-30 | 2013-03-20 | Открытое акционерное общество "Конструкторское Бюро Промышленной Автоматики" | Calibration method of inertial measurement module as to channel of accelerometers |
| CN104121927B (en) * | 2014-05-29 | 2016-09-28 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | A kind of it is applicable to the low precision Inertial Measurement Unit scaling method without azimuth reference single shaft indexing apparatus |
| RU2626288C1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-07-25 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Method for determining errors in basic characteristics of inertial measuring device unit |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113029140A (en) * | 2021-04-13 | 2021-06-25 | 中国人民解放军国防科技大学 | Three-axis rotation modulation method of strapdown inertial navigation system based on geocentric inertial system |
| RU2779274C1 (en) * | 2021-09-23 | 2022-09-05 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Method for measuring errors of the initial alignment of an inertial navigation system without reference to external landmarks |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2558724C2 (en) | Diagnostic complex for determination of pipeline position, and method for determining relative displacement of pipeline as per results of two and more inspection passes of diagnostic complex for determination of pipelines position | |
| CN106969783B (en) | Single-axis rotation rapid calibration technology based on fiber-optic gyroscope inertial navigation | |
| RU2269813C2 (en) | Method for calibrating parameters of platform-less inertial measuring module | |
| CN109084806A (en) | Scalar domain MEMS inertia system scaling method | |
| CN103808349B (en) | The error calibration method of vector sensor and device | |
| CN110440827A (en) | A kind of scaling method of parameter error, device and storage medium | |
| CN112577518A (en) | Inertial measurement unit calibration method and device | |
| Geist et al. | Gravity-based characterization of three-axis accelerometers in terms of intrinsic accelerometer parameters | |
| RU2717566C1 (en) | Method of determining errors of an inertial unit of sensitive elements on a biaxial rotary table | |
| CN113865583B (en) | Accelerometer combination dynamic installation deviation matrix determining and compensating method | |
| CN109084755B (en) | Accelerometer zero offset estimation method based on gravity apparent velocity and parameter identification | |
| RU2256881C2 (en) | Method of estimation of orientation and navigation parameters and strap-down inertial navigation system for fast rotating objects | |
| CN108917788B (en) | Method and system for testing dynamic precision of accelerometer of inertial platform system | |
| RU2619443C2 (en) | Method of error estimating of three-axis gyroscope | |
| JP4804371B2 (en) | Sensor bias error estimation device | |
| CN108803373B (en) | Ground speed eliminating method of three-axis turntable | |
| CN111609869A (en) | Positive and negative multi-position fiber-optic gyroscope orientation effect judgment method based on hypothesis testing | |
| CN115931001A (en) | Inertial measurement unit calibration method and device, computer equipment and storage medium | |
| RU2727344C1 (en) | Method for increasing calibration accuracy of unit of angular velocity micromechanical sensors | |
| CN112683265B (en) | MIMU/GPS integrated navigation method based on rapid ISS collective filtering | |
| CN108716925A (en) | A kind of scaling method and device of nine axle sensors | |
| Rahimi et al. | Improving the calibration process of inertial measurement unit for marine applications | |
| CN109000683B (en) | Static drift calibration method and device for DTG inertial measurement unit | |
| RU2507392C1 (en) | Method for zenith angle and drift direction determination and gyroscopic inclinometer | |
| Tomaszewski et al. | Analysis of the noise parameters and attitude alignment accuracy of INS conducted with the use of MEMS-based integrated navigation system |