RU2738098C1 - Azimuth determination method - Google Patents

Azimuth determination method Download PDF

Info

Publication number
RU2738098C1
RU2738098C1 RU2020111957A RU2020111957A RU2738098C1 RU 2738098 C1 RU2738098 C1 RU 2738098C1 RU 2020111957 A RU2020111957 A RU 2020111957A RU 2020111957 A RU2020111957 A RU 2020111957A RU 2738098 C1 RU2738098 C1 RU 2738098C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gyroscope
azimuth
course
value
heading
Prior art date
Application number
RU2020111957A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Алексеевич Буров
Сергей Васильевич Богомолов
Александр Гарифович Мергазов
Original Assignee
Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал"
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 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" filed Critical Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал"
Priority to RU2020111957A priority Critical patent/RU2738098C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2738098C1 publication Critical patent/RU2738098C1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/02Rotary gyroscopes
    • G01C19/34Rotary gyroscopes for indicating a direction in the horizontal plane, e.g. directional gyroscopes
    • G01C19/38Rotary gyroscopes for indicating a direction in the horizontal plane, e.g. directional gyroscopes with north-seeking action by other than magnetic means, e.g. gyrocompasses using earth's rotation

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

FIELD: instrument engineering.
SUBSTANCE: invention relates to instrument making and can be used in development, manufacture and operation of self-orienting gyroscopic systems for course indication and course and roll indication. Method of determining azimuth with gyroscopic system with heading gyroscope and course angle sensor consists in the fact that after switching on gyrocompass mode for initial bringing of main axis of course gyroscope in plane of meridian in north or south direction, bringing the main axis of the heading gyroscope to the plane of the meridian and fixing from the course sensor of the angle of the azimuth value, accelerating turning of the course gyroscope in the azimuth by an angle π and switching on the gyrocompass mode for re-adjustment. Further, the true azimuth value is determined according to the expression: Atr=(A1+A2+π)/2 at A1>A2 or Atr=(A1+A2-π)/2 at A1<A2, where A1 is the azimuth value after first bringing the main axis of the heading gyroscope to the meridian plane, A2 is the heading angle value in a position opposite to the first azimuth value. At positions A1 and A2 values of body (rhumb) corrections in the specified positions, determined by results of preliminary adjustment of the gyroscopic system, are taken into account, taking into account sign of their manifestation in specific positions of heading gyroscope depending on conditions of obtaining values of azimuth.
EFFECT: high accuracy of determining true azimuth with a self-oriented gyroscopic system.
1 cl

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при разработке, изготовлении и эксплуатации систем самоориентирующихся гироскопических курсоуказания и курсокреноуказания, предназначенных для систем навигации и топопривязки, наведения и прицеливания подвижных объектов наземной техники.The invention relates to the field of measuring technology and can be used in the development, manufacture and operation of systems of self-orienting gyroscopic heading and heading, intended for systems of navigation and georeferencing, guidance and aiming of mobile objects of ground equipment.

Известен способ определения истинного азимута системой самоориентирующейся гироскопической по патенту РФ №2407989, в котором достигается инвариантность значения истинного азимута к изменению широты путем последовательного приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в северном и южном направлениях с фиксацией с курсового датчика угла значений азимута AN и AS в указанных положениях, после чего определяют значение истинного азимута какThere is a known method for determining the true azimuth by a self-orienting gyroscopic system according to RF patent No. 2407989, in which the invariance of the true azimuth value to latitude changes is achieved by sequentially bringing the main axis of the heading gyroscope to the meridian plane in the north and south directions with fixing the azimuth values from the heading sensor A N and A S in the indicated positions, after which the value of the true azimuth is determined as

Figure 00000001
Figure 00000001

Недостаток способа определения истинного азимута по патенту РФ №2407989 заключается в том, что после первого приведения в северном направлении и ускоренного разворота курсового гироскопа в азимуте на угол π приведение главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана осуществляют в южном направлении, для чего переключают полярность азимутальной косвенной коррекции на противоположную. В результате для реализации способа требуется выработка дополнительного управляющего сигнала и наличие дополнительного коммутирующего устройства. При этом из-за неидеальной работы цепей коррекции (усилителей) может наблюдаться изменение условий прихода главной оси курсового гироскопа к южному направлению, что будет приводить к ошибке определения азимута в южном направлении и, соответственно, к ошибке определения значения Аист, и, следовательно, к нарушению инвариантности значения истинного азимута к изменению широты.The disadvantage of the method for determining the true azimuth according to the patent of the Russian Federation No. 2407989 is that after the first alignment in the north direction and the accelerated turn of the course gyroscope in azimuth by the angle π, the main axis of the course gyroscope is brought into the meridian plane in the south direction, for which the polarity of the azimuthal indirect correction to the opposite. As a result, the implementation of the method requires the generation of an additional control signal and the presence of an additional switching device. In this case, due to the imperfect operation of the correction circuits (amplifiers), a change in the conditions for the arrival of the main axis of the course gyroscope to the south direction can be observed, which will lead to an error in determining the azimuth in the south direction and, accordingly, to an error in determining the value of A ist , and, therefore, to violation of the invariance of the true azimuth value to the change in latitude.

Известен способ определения азимута курсовым гироскопом с курсовым датчиком угла по патенту РФ №2567406, принятый за прототип, свободный от указанных недостатков, в котором после включения режима гирокомпаса для первоначального приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в северном или южном направлении, приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана и фиксации с курсового датчика угла значения азимута A1, выключают режим гирокомпаса, производят ускоренный разворот курсового гироскопа в азимуте на угол π, включают режим гирокомпаса повторно и определяют значение истинного азимута, согласно изобретению, после разворота на угол π режим гирокомпаса включают для приведения курсового гироскопа в плоскость меридиана в направлении первоначального приведения, после этого в течение заданного интервала времени фиксируют значения с курсового датчика угла и значения времени, соответствующие моментам получения значений с курсового датчика угла, по полученным значениям вычисляют скорость приведения курсового гироскопа в плоскость меридиана из положения курсового гироскопа A1+π, после этого производят дополнительные развороты с выполнением операций по выключению и включению режима гирокомпаса с вычислением после включения режима гирокомпаса скорости приведения курсового гироскопа в плоскость меридиана, в результате выполнения указанных операций определяют положение А2, в котором скорость приведения равна нулю, после этого проводят определение значения Аист истинного азимута согласно выражению:A known method for determining the azimuth of a heading gyroscope with a heading angle sensor according to RF patent No. 2567406, taken as a prototype, free from these disadvantages, in which, after turning on the gyrocompass mode for the initial reduction of the main axis of the heading gyroscope to the meridian plane in the north or south direction, bringing the main axis heading gyroscope into the meridian plane and fixing the azimuth value A 1 from the heading angle sensor, turn off the gyrocompass mode, make an accelerated turn of the heading gyroscope in azimuth through an angle π, turn on the gyrocompass mode again and determine the true azimuth value, according to the invention, after turning through an angle π, the mode the gyrocompass is turned on to bring the heading gyroscope into the meridian plane in the direction of the initial alignment, after which, within a given time interval, the values from the heading angle sensor and the time values corresponding to the moments of obtaining the values from the heading angle sensor, according to the obtained values, the speed of bringing the heading gyroscope into the meridian plane is calculated from the position of the heading gyroscope A 1 + π, then additional turns are performed with operations to turn off and on the gyrocompass mode with the calculation, after turning on the gyrocompass mode, the speed of bringing the heading gyroscope into the meridian plane, as a result of performing the specified operations determine the position A 2 , in which the speed of alignment is equal to zero, then carry out the determination of the value A ist true azimuth according to the expression:

Figure 00000002
Figure 00000002

где A1 - значение азимута после первого приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана,where A 1 is the azimuth value after the first bringing the main axis of the course gyroscope into the meridian plane,

А2 - значение курсового угла, при котором скорость приведения в положении, противоположном первому значению азимута, равна нулю.And 2 is the value of the heading angle at which the alignment speed in the position opposite to the first azimuth value is zero.

Недостаток способа по патенту РФ №2567406 заключается в том, что из-за погрешности системы самоориентирующейся гироскопической, зависящей от текущего положения курсового гироскопа относительно корпуса прибора в азимуте, значение азимута А1, а также значение курсового угла A2 в положении, противоположном первому значению азимута, определяются с погрешностями, равными текущей корпусной (или, по другому, румбовой) поправке, определяемой для данного положения курсового гироскопа относительно корпуса прибора в азимуте при предварительной настройке системы самоориентирующейся гироскопической. В результате значение азимута (3) также определяется с погрешностью. Экспериментально установлено, что значение корпусной поправки определения азимута при определении значения курсового угла AS в выражении (1) в результате приведения курсового гироскопа в противоположном направлении за счет переключения знака косвенной коррекции на противоположную либо значения курсового угла А2 в выражении (2), при котором скорость приведения без переключения знака косвенной коррекции в положении, противоположном первому значению азимута, равна нулю, соответствует корпусным поправкам, определяемым при предварительной настройке системы самоориентирующейся гироскопической при штатном приведении в устойчивые положения AS или А2 при соответствующих положениях корпуса системы самоориентирующейся гироскопической в азимуте, но взятых с противоположным знаком.The disadvantage of the method of the patent of RF №2567406 lies in the fact that due to the self-orienting gyroscopic system error that depends on the current position of the gyroscope relative to the course of the housing in azimuth, the azimuth value A 1 and the azimuth value A 2 at a position opposite to the first value azimuth, are determined with errors equal to the current hull (or, in other words, bearing) correction, determined for a given position of the heading gyroscope relative to the device body in azimuth when presetting the self-orienting gyroscopic system. As a result, the azimuth value (3) is also determined with an error. It was experimentally established that the value of the body correction for determining the azimuth when determining the value of the heading angle A S in expression (1) as a result of bringing the heading gyroscope in the opposite direction by switching the sign of the indirect correction to the opposite one or the value of the heading angle A 2 in expression (2), when where the speed of alignment without switching the sign of the indirect correction in the position opposite to the first value of the azimuth is equal to zero, corresponds to the corpus corrections determined during the preliminary adjustment of the self-orienting gyroscopic system during normal bringing to stable positions A S or A 2 with the corresponding positions of the body of the self-orienting gyroscopic system in azimuth , but taken with the opposite sign.

Изобретение направлено на повышение точности определения истинного азимута системой самоориентирующейся гироскопической путем устранения влияния корпусной погрешности определения азимута системы самоориентирующейся гироскопической на точность определения истинного азимута.The invention is aimed at improving the accuracy of determining the true azimuth by the self-orienting gyroscopic system by eliminating the influence of the body error in determining the azimuth of the self-orienting gyroscopic system on the accuracy of determining the true azimuth.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения азимута курсовым гироскопом с курсовым датчиком угла, заключающемся в том, что после включения режима гирокомпаса для первоначального приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана, приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана и фиксации с курсового датчика угла значения азимута A1, выключают режим гирокомпаса, производят ускоренный разворот курсового гироскопа в азимуте на угол π, после разворота на угол π включают режим гирокомпаса повторно для приведения в плоскость меридиана, после этого определяют значение с курсового датчика угла А2 в положении, противоположном первому положению курсового гироскопа А1, при этом значение А2 затем используют для определения значения истинного азимута Аист согласно выражению

Figure 00000003
при А12 или
Figure 00000004
при А12, перед определением значения истинного азимута с использованием процесса приведения курсового гироскопа в плоскость меридиана без переключения знака косвенной коррекции режима гирокомпаса проводят предварительную настройку системы самоориентирующейся гироскопической путем определения значений корпусных (румбовых) поправок в положениях курсового гироскопа, равномерно распределенных в азимуте в диапазоне углов от 0 до 360°, затем вводят в устройство памяти, работающее совместно с системой самоориентирующейся гироскопической, значения корпусных (румбовых) поправок определения азимута, а при определении значения истинного азимута после определения положения А1 главной оси курсового гироскопа после первоначального приведения в плоскость меридиана и положения A2 курсового гироскопа, противоположного первому положению курсового гироскопа, определяют значения корпусных (румбовых) поправок в указанных положениях A1 и А2, после чего в значении А1, полученном в результате первоначального приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана, учитывают значение корпусной (румбовой) поправки в положении курсового гироскопа A1, а в значении А2, полученного в положении, противоположном положению А1 курсового гироскопа после предварительного приведения, учитывают значение корпусной (румбовой) поправки в положении курсового гироскопа А2, но взятое с противоположным знаком.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of determining the azimuth with a heading gyroscope with a heading angle sensor, which consists in the fact that after turning on the gyrocompass mode for the initial bringing of the main axis of the heading gyroscope to the meridian plane, bringing the main axis of the heading gyroscope into the meridian plane and fixing with directional sensor of the azimuth value A 1 , turn off the gyrocompass mode, make an accelerated turn of the directional gyroscope in azimuth by an angle π, after turning through an angle π, turn on the gyrocompass mode again to bring it into the meridian plane, then determine the value from the directional sensor of the angle A 2 in position opposite to the first position localizer A gyroscope 1, the A 2 value is then used to determine the true value of the azimuth according to the expression A ist
Figure 00000003
for A 1 > A 2 or
Figure 00000004
at A 1 <A 2 , before determining the value of the true azimuth using the process of bringing the course gyroscope to the meridian plane without switching the sign of the indirect correction of the gyrocompass mode, pre-adjust the self-orienting gyroscopic system by determining the values of the corpus (bearing) corrections in the positions of the course gyroscope, evenly distributed in azimuth in the range of angles from 0 to 360 °, then enter into the memory device, working in conjunction with the self-orienting gyroscopic system, the values of the corpus (bearing) corrections for determining the azimuth, and when determining the value of the true azimuth after determining the position A1 of the main axis of the course gyroscope after initial alignment into the plane of the meridian and the position A 2 of the heading gyroscope, opposite to the first position of the heading gyroscope, determine the values of the corpus (bearing) corrections in the indicated positions A 1 and A 2 , after which, in the value of A 1 obtained as a result of then initial actuation major axis localizer gyroscope in the meridian plane, take into account the value housing (rumbovoy) amendments in position localizer gyroscope A 1 and A 2 value obtained at the position opposite to the position of A 1 localizer gyro after the preliminary driving, take into account the value housing (rumbovoy) corrections in the position of the heading gyroscope A 2 , but taken with the opposite sign.

В предлагаемом способе определения азимута повышение точности определения истинного азимута системой самоориентирующейся гироскопической, устранение влияния изменения широты местоположения в процессе эксплуатации системы самоориентирующейся гироскопической на точность определения истинного азимута реализуется следующим образом.In the proposed method for determining the azimuth, improving the accuracy of determining the true azimuth by the self-orienting gyroscopic system, eliminating the effect of changing the latitude of the location during the operation of the self-orienting gyroscopic system on the accuracy of determining the true azimuth is implemented as follows.

Предварительно проводят настройку системы самоориентирующейся гироскопической в стендовых условиях путем определения значений корпусных (румбовых) поправок в различных положениях курсового гироскопа с использованием штатного процесса приведения в плоскость меридиана без переключения знака косвенной коррекции режима гирокомпаса. Для этого систему само ориентирующуюся гироскопическую устанавливают на поворотном стенде. Корпус системы последовательно ориентируют с помощью поворотного стола стенда в положения, равномерно распределенные в азимуте в диапазоне углов от 0 до 360°. В каждом положении выполняют процесс гирокомпасирования с определением значения азимута. По полученным значениям строят график значений азимута, приведенных к начальному значению, в зависимости от значений азимутальных положений корпуса системы, задаваемых стендом. По полученной зависимости как отклонения от среднего значения азимута, вычисленного по всем приведенным измерениям, получают значения корпусной (румбовой) погрешности в зависимости от значений азимута, измеренных системой. Процесс измерения корпусной (румбовой) погрешности для системы самоориентирующейся гироскопической описан в инструкции по настройке и контролю АЮИЖ.462515.013И1. Система самоориентирующаяся гироскопическая курсокреноуказания, АО «ВНИИ «Сигнал»[1] или в инструкции по настройке и контролю АЮИЖ.462515.017И1 Система самоориентирующаяся гироскопическая курсокреноуказания, АО «ВНИИ «Сигнал»[2]. В дальнейшем для устранения влияния корпусной (румбовой) погрешности полученные значения как поправки вводят в устройство памяти, являющееся частью вычислительного устройства, работающего совместно с системой самоориентирующейся гироскопической, и учитывают указанные поправки в показаниях системы самоориентирующейся гироскопической. Устройством, в котором хранятся и учитываются корпусные (румбовые) поправки системы самоориентирующейся гироскопической может быть вычислитель самой системы, как указано, например, в [2], либо координатор автономной системы гирокурсокреноуказания, как указано, например, в руководстве по эксплуатации АЮИЖ.462414.031РЭ. Автономная система гироскопическая самоориентирующаяся курсокреноуказания, АО «ВНИИ «Сигнал».Preliminarily, the self-orienting gyroscopic system is tuned in bench conditions by determining the values of the hull (bearing) corrections in different positions of the course gyroscope using the standard process of bringing the meridian into the plane without switching the sign of the indirect correction of the gyrocompass mode. For this, the self-guided gyroscopic system is installed on a rotary stand. The body of the system is sequentially oriented using the turntable of the stand to positions uniformly distributed in azimuth in the range of angles from 0 to 360 °. In each position, the gyrocompassing process is performed with the determination of the azimuth value. Based on the obtained values, a graph of the azimuth values reduced to the initial value is plotted, depending on the values of the azimuth positions of the system body set by the stand. According to the obtained dependence as a deviation from the average azimuth value calculated from all the given measurements, the values of the hull (bearing) error are obtained depending on the azimuth values measured by the system. The process of measuring the hull (bearing) error for a self-orienting gyroscopic system is described in the AYUIZh.462515.013I1 setup and control instructions. System of self-orienting gyroscopic course-heading, JSC “VNII“ Signal ”[1] or in the instructions for setting and monitoring AYUIZh.462515.017I1 System of self-orienting gyroscopic heading-tenoning, JSC“ VNII “Signal” [2]. In the future, to eliminate the influence of the corpus (bearing) error, the obtained values are introduced as corrections into a memory device, which is part of a computing device operating in conjunction with a self-orienting gyroscopic system, and these corrections are taken into account in the readings of the self-orienting gyroscopic system. The device in which the hull (bearing) corrections of the self-orienting gyroscopic system are stored and taken into account can be the calculator of the system itself, as indicated, for example, in [2], or the coordinator of the autonomous gyro-course guidance system, as indicated, for example, in the manual for AYUIZh.462414.031RE ... Autonomous system gyroscopic self-orienting course guidance, JSC VNII Signal.

При определении истинного азимута системой самоориентирующейся гироскопической после первого включения режима гирокомпаса, приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в северном (или южном) направлении, фиксации с курсового датчика угла значения азимута A1, выключения режима гирокомпаса, последовательного ускоренного разворота курсового гироскопа в азимуте на угол π, повторно включают режим гирокомпаса для приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в противоположном первоначальному приведению направлении или в направлении, в котором осуществлялось первоначальное приведение. При этом с курсового датчика угла фиксируется второе значение азимута А2, соответствующее положению приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в противоположном первоначальному приведению направлении или положению, при котором скорость приведения в положении, противоположном первому значению азимута А1, равна нулю. Общим для проведенного тем или иным образом измерения является то, что в результате выполнения описанных операций получаемые значения азимута А2 почти противоположны первому измерению A1 и равны (или почти равны) друг другу.When determining the true azimuth by the self-orienting gyroscopic system after the first activation of the gyrocompass mode, bringing the main axis of the heading gyroscope to the meridian plane in the north (or south) direction, fixing the azimuth value A 1 from the heading sensor, turning off the gyrocompass mode, sequential accelerated turn of the heading gyroscope in azimuth by the angle π, re-include the gyrocompass mode to bring the main axis of the course gyroscope into the meridian plane in the direction opposite to the initial alignment or in the direction in which the initial alignment was carried out. Thus with the course angle sensor is fixed azimuth second value A 2 corresponding to the position of bringing the course gyro major axis in the meridian plane in the opposite direction bringing the original or position at which the driving speed at a position opposite to the first value of the azimuth A 1, is zero. The common thing for a measurement carried out in one way or another is that as a result of performing the described operations, the obtained azimuth values А 2 are almost opposite to the first measurement A 1 and are equal (or almost equal) to each other.

После первого включения режима гирокомпаса и приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана из-за действия моментов, в основном от собственного ухода курсового гироскопа относительно горизонтальной оси чувствительности, а также от других вредных моментов, главная ось курсового гироскопа отклоняется от северного направления в зависимости от широты ϕ местоположения измерения на величину ΔАAfter the first activation of the gyrocompass mode and bringing the main axis of the heading gyroscope to the meridian plane due to the action of moments, mainly from the heading gyroscope's own departure relative to the horizontal axis of sensitivity, as well as from other harmful moments, the main axis of the heading gyroscope deviates from the northern direction depending on latitude ϕ of the measurement location by ΔA

Figure 00000005
Figure 00000005

где ω - значение собственного ухода относительно горизонтальной оси чувствительности и эквивалентного ухода от вредных моментов курсового гироскопа, Ω - угловая скорость вращения Земли.where ω is the value of its own drift relative to the horizontal axis of sensitivity and the equivalent drift away from harmful moments of the course gyroscope, Ω is the angular velocity of the Earth's rotation.

При положительных значениях ω главная ось курсового гироскопа отклоняется от северного к восточному направлению на угол ΔА, при этом с курсового датчика угла системы самоориентирующейся гироскопической значение азимута фиксируется с погрешностью, а именно:With positive values of ω, the main axis of the heading gyroscope deviates from the north to the east by an angle ΔA, while the azimuth value is recorded with an error from the heading angle sensor of the self-orienting gyroscopic system, namely:

Figure 00000006
Figure 00000006

где ΔАк1 - корпусная погрешность в положении А1.where ΔА к1 - frame error in position А 1 .

Аналогично, значение курсового угла А2 после приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в противоположном направлении или значение курсового угла А2, при котором скорость приведения в положении, противоположном первому положению курсового гироскопа после первоначального приведения в плоскость меридиана, равна нулю, также фиксируются с ошибкой ΔА, при этом:Similarly, the value of the course angle А 2 after bringing the main axis of the course gyroscope into the meridian plane in the opposite direction or the value of the course angle А 2 , at which the speed of alignment in the position opposite to the first position of the course gyroscope after initial bringing into the meridian plane is equal to zero, are also fixed with error ΔА, while:

A2ист+ΔА-π-ΔАк2, при А12;A 2 = A + ΔA ist-π-ΔA k2, when A 1> A 2;

Figure 00000007
Figure 00000007

где ΔАк2 - корпусная погрешность в положении А2.where ΔА к2 - frame error in position А 2 .

Изменение знака учета погрешности ΔА в (5) показывает, что при положительных значениях ω в положении А2 главная ось курсового гироскопа отклоняется от южного направления также к восточному направлению на угол ΔА. В случае первоначального приведения к южному направлению ситуация аналогична, в виду того, что погрешность ΔА связана с корпусом гироскопа. При складывании значений А1 и А2 в (2) погрешности в (4) и (5), равные по модулю и противоположные по знаку, исключаются. Таким образом, в заявленном способе происходит автокомпенсация погрешностей, возникающих из-за действия собственного ухода относительно горизонтальной оси чувствительности и эквивалентного ухода от вредных моментов курсового гироскопа, чем устраняется влияние (3) изменения систематической составляющей ухода курсового гироскопа в процессе эксплуатации системы самоориентирующейся гироскопической. При этом путем периодического (связанного с выполнением регламентных работ на объекте) выполнения операций, изложенных в способе, может быть обеспечено сохранение инвариантности значения истинного азимута (2) к изменению широты в процессе эксплуатации системы самоориентирующейся гироскопической.The change in the sign of accounting for the error ΔA in (5) shows that with positive values of ω in position А 2, the main axis of the course gyroscope deviates from the southern direction also to the eastern direction by the angle ΔА. In the case of initial reduction to the south direction, the situation is similar, since the error ΔA is related to the gyroscope body. When adding the values А 1 and А 2 in (2), errors in (4) and (5), equal in magnitude and opposite in sign, are excluded. Thus, the claimed method automatically compensates for errors arising from the action of its own departure relative to the horizontal axis of sensitivity and the equivalent departure from harmful moments of the course gyroscope, which eliminates the influence (3) of changes in the systematic component of the course gyroscope departure during the operation of the self-orienting gyroscopic system. In this case, by periodically (associated with performing routine maintenance at the facility) performing the operations described in the method, the invariance of the true azimuth value (2) to the change in latitude during the operation of the self-orienting gyroscopic system can be ensured.

Дополнительно, в выражениях (2) учитывается угловое расстояние π между А1 и А2. При этом конкретный знак учета π выбирается при сравнении значений А1 и А2 исходя из того, что значения А1 и А2 всегда противоположны (отличаются на угол, близкий к π) в азимуте и находятся в диапазоне углов от 0 до 2π.Additionally, expressions (2) take into account the angular distance π between A 1 and A 2 . In this case, a specific sign of accounting π is chosen when comparing the values of A 1 and A 2 on the basis that the values of A 1 and A 2 are always opposite (differ by an angle close to π) in azimuth and are in the range of angles from 0 to 2π.

Однако наличие румбовой или корпусной погрешности определения азимута снижает точность определения азимута по выражению (2). Экспериментально установлено, что значение корпусной поправки определения азимута при определении значения курсового угла А2 в результате приведения курсового гироскопа в противоположном направлении за счет переключения знака косвенной коррекции на противоположную либо значения курсового угла А2, при котором скорость приведения без переключения знака косвенной коррекции в положении, противоположном первому значению азимута, равна нулю, соответствует корпусной поправке, определяемой при предварительной настройке системы при штатном приведении в устойчивое положение А2 при соответствующем положении корпуса системы в азимуте, но взятой с противоположным знаком, что учтено в знаке значения ΔАк2 в выражении (5). В этом случае выражение (2) с учетом (4) и (5) будет иметь вид:However, the presence of the bearing or hull error in determining the azimuth reduces the accuracy of determining the azimuth by expression (2). It has been experimentally established that the value of the body correction for determining the azimuth when determining the value of the heading angle A 2 as a result of bringing the heading gyroscope in the opposite direction by switching the sign of the indirect correction to the opposite one or the value of the heading angle A 2 , at which the speed of pointing without switching the sign of the indirect correction in the position , opposite to the first value of the azimuth, is equal to zero, corresponds to the hull correction determined during the preliminary adjustment of the system during normal bringing to a stable position А 2 with the corresponding position of the housing of the system in azimuth, but taken with the opposite sign, which is taken into account in the sign of the value ΔА к2 in the expression ( 5). In this case, expression (2) taking into account (4) and (5) will have the form:

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Откуда погрешность определения истинного азимута равнаWhence the error in determining the true azimuth is

Figure 00000010
Figure 00000010

При положительных значениях вредных моментов в противоположном А1 положении А2, приводящих к возникновению корпусной или румбовой погрешности, главная ось курсового гироскопа отклоняется к восточному направлению на угол ΔАк2. Изменение знака учета погрешности ΔАк2 в (5) по отношению к знаку учета погрешности ΔАк1 в (4) показывает, что при первоначальном приведении к направлению меридиана ситуация аналогична, - главная ось курсового гироскопа также отклоняется к восточному направлению, но на другой угол ΔАк1, в виду того, что корпусная или румбовая погрешность меняет свою величину и связана с корпусом гироскопа. При складывании значений A1 и А2 погрешности ΔАк1, ΔАк2, противоположные по знаку, но разные по величине, не исключаются, приводя к ошибке в определении азимута (7). Для исключения ошибки определения азимута (7) от корпусной погрешности в предлагаемом способе осуществляется компенсация корпусной или румбовой погрешности соответствующими поправками, с учетом знака их проявления в конкретных положениях курсового гироскопа в зависимости от условий получения значений азимута. При первоначальном приведении в положение А1 погрешность ΔАк1 имеет знак, полученный при первоначальной настройке системы с определением корпусной погрешности. При повторном приведении при определении положения А2 в результате изменения знака косвенной коррекции для приведения в противоположном направлении или изменения положения курсового гироскопа на противоположное в азимуте без изменения знака косвенной коррекции с приведением в исходном направлении меняется знак вредных моментов, действующих в положении А2, приводящих к погрешности ΔАк2. В результате погрешность ΔАк2 в положении А2, получаемом в результате выполнения действий способа, имеет знак, противоположный значению, полученному при первоначальной настройке системы с определением корпусной погрешности, что учитывается при проведении измерений. Этим достигается повышение точности за счет компенсации влияния корпусной (румбовой) составляющей погрешности определения азимута.With positive values of harmful moments in the opposite A 1 position A 2 , leading to the appearance of a hull or bearing error, the main axis of the course gyroscope deviates to the east direction by an angle ΔA k2 . The change in the sign of taking into account the error ΔА к2 in (5) with respect to the sign of accounting for the error ΔА к1 in (4) shows that during the initial reduction to the direction of the meridian, the situation is similar, - the main axis of the heading gyroscope also deviates to the east direction, but at a different angle ΔА k1 , in view of the fact that the hull or bearing error changes its value and is associated with the gyroscope body. When adding the values of A 1 and A 2, errors ΔА к1 , ΔА к2 , opposite in sign, but different in magnitude, are not excluded, leading to an error in determining the azimuth (7). To eliminate the error in determining the azimuth (7) from the hull error, the proposed method compensates for the hull or bearing error with appropriate corrections, taking into account the sign of their manifestation in specific positions of the course gyroscope, depending on the conditions for obtaining the azimuth values. When initially brought to position A 1, the error ΔA k1 has a sign obtained during the initial setup of the system with the determination of the frame error. When re-bringing, when determining the position A 2, as a result of a change in the sign of the indirect correction for alignment in the opposite direction or a change in the position of the course gyroscope to the opposite in azimuth without changing the sign of the indirect correction with bringing in the original direction, the sign of harmful moments acting in position A 2 , leading to the error ΔА к2 . As a result, the error ΔА к2 in position А 2 , obtained as a result of performing the actions of the method, has a sign opposite to the value obtained during the initial setup of the system with the determination of the frame error, which is taken into account during measurements. This increases the accuracy by compensating for the influence of the hull (bearing) component of the azimuth determination error.

Способ реализуется с использованием системы самоориентирующейся гироскопической, имеющей программно включаемые режимы; гирокомпас, ускоренный разворот курсового гироскопа, хранение направления. При этом реализация способа возможна для уже эксплуатирующихся систем без доработки их аппаратной части, а также с использованием имеющегося в производстве процесса их настройки. Способ промышленно применим, что подтверждается его успешной апробацией на опытных образцах систем самоориентирующихся гироскопических курсокреноуказаний.The method is implemented using a self-orienting gyroscopic system with programmable modes; gyrocompass, accelerated heading gyroscope turn, heading storage. In this case, the implementation of the method is possible for already operating systems without modifying their hardware, as well as using the existing production process for their adjustment. The method is industrially applicable, which is confirmed by its successful approbation on prototypes of systems of self-orienting gyroscopic course directions.

Claims (1)

Способ определения азимута гироскопической системой с курсовым гироскопом и курсовым датчиком угла, заключающийся в том, что после включения режима гирокомпаса для первоначального приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана, приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана и фиксации с курсового датчика угла значения азимута А1, выключают режим гирокомпаса, производят ускоренный разворот курсового гироскопа в азимуте на угол π, после разворота на угол π включают режим гирокомпаса повторно для приведения в плоскость меридиана, после этого определяют с курсового датчика угла значение А2 в положении, противоположном первому положению курсового гироскопа А1, при этом значение А2 затем используют для определения значения истинного азимута Аист согласно выражению
Figure 00000011
при А12 или
Figure 00000012
при А12, отличающийся тем, что перед определением значения истинного азимута проводят предварительную настройку системы самоориентирующейся гироскопической с использованием процесса приведения курсового гироскопа в плоскость меридиана в режиме гирокомпаса, заключающуюся в определении значений корпусных (румбовых) поправок в положениях курсового гироскопа, равномерно распределенных в азимуте в диапазоне углов от 0 до 360°, затем вводят в устройство памяти, работающее совместно с системой самоориентирующейся гироскопической, значения корпусных (румбовых) поправок определения азимута, а при определении значения истинного азимута после определения положения А1 главной оси курсового гироскопа после первоначального приведения в плоскость меридиана и положения А2 курсового гироскопа, противоположного первому положению курсового гироскопа, с учетом результатов предварительной настройки определяют значения корпусных (румбовых) поправок в указанных положениях А1 и А2, после чего в значении A1, полученном в результате первоначального приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана, учитывают значение корпусной (румбовой) поправки в положении курсового гироскопа А1, а в значении А2, полученном в положении, противоположном положению А1 курсового гироскопа в результате предварительного приведения, учитывают значение корпусной (румбовой) поправки в положении курсового гироскопа А2, определенное на стадии предварительной настройки гироскопической системы, но взятое с противоположным знаком.
A method for determining the azimuth by a gyroscopic system with a heading gyroscope and a heading angle sensor, which consists in the fact that after turning on the gyrocompass mode for the initial alignment of the main axis of the heading gyroscope in the meridian plane, bringing the main axis of the heading gyroscope into the meridian plane and fixing the azimuth value A from the heading sensor 1, is turned off gyrocompass mode, produce rapid reversal course gyro azimuth by an angle π, after turning through an angle of π include gyrocompass mode repeatedly for actuating the meridian plane, thereafter determined course angle sensor value a 2 at a position opposite the first position localizer gyroscope A 1 , while the value of A 2 is then used to determine the value of the true azimuth A ist according to the expression
Figure 00000011
for A 1 > A 2 or
Figure 00000012
at A 1 <A 2 , characterized in that before determining the value of the true azimuth, the self-orienting gyroscopic system is pre-adjusted using the process of bringing the course gyroscope to the meridian plane in the gyrocompass mode, which consists in determining the values of the corpus (bearing) corrections in the positions of the course gyroscope, uniformly distributed in azimuth in the range of angles from 0 to 360 °, then the values of the hull (bearing) corrections for determining the azimuth are entered into the memory device operating in conjunction with the self-orienting gyroscopic system, and when determining the value of the true azimuth after determining the position A1 of the main axis of the heading gyroscope after the initial bringing into the plane of the meridian and the position A 2 of the course gyroscope opposite to the first position of the course gyroscope, taking into account the results of the preliminary adjustment, the values of the corpus (bearing) corrections are determined in the indicated positions A 1 and A 2 , after which in the sign chenii A 1, resulting from the initial driving course gyro major axis in the meridian plane, take into account the value housing (rumbovoy) amendments in position localizer gyroscope A 1 and A 2 value obtained at the position opposite to the position A 1 of the course of the gyroscope due to the pre bringing take into account the value housing (rumbovoy) at position correction course gyroscope a 2 as defined in step presetting gyroscopic system, but taken from the opposite sign.
RU2020111957A 2020-03-23 2020-03-23 Azimuth determination method RU2738098C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020111957A RU2738098C1 (en) 2020-03-23 2020-03-23 Azimuth determination method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020111957A RU2738098C1 (en) 2020-03-23 2020-03-23 Azimuth determination method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2738098C1 true RU2738098C1 (en) 2020-12-08

Family

ID=73792472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020111957A RU2738098C1 (en) 2020-03-23 2020-03-23 Azimuth determination method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2738098C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6918186B2 (en) * 2003-08-01 2005-07-19 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Compact navigation system and method
RU2407989C1 (en) * 2009-11-26 2010-12-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (ОАО "ВНИИ "Сигнал") Method for determining true azimuth with self-orienting gyroscopic system
RU2567406C1 (en) * 2014-07-08 2015-11-10 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (АО "ВНИИ "Сигнал") Method to determine azimuth
RU2617141C1 (en) * 2015-11-17 2017-04-21 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (АО "ВНИИ "Сигнал") Method for determining azimuth

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6918186B2 (en) * 2003-08-01 2005-07-19 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Compact navigation system and method
RU2407989C1 (en) * 2009-11-26 2010-12-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (ОАО "ВНИИ "Сигнал") Method for determining true azimuth with self-orienting gyroscopic system
RU2567406C1 (en) * 2014-07-08 2015-11-10 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (АО "ВНИИ "Сигнал") Method to determine azimuth
RU2617141C1 (en) * 2015-11-17 2017-04-21 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (АО "ВНИИ "Сигнал") Method for determining azimuth

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107270893B (en) Lever arm and time asynchronous error estimation and compensation method for real estate measurement
US4930085A (en) Method for determining the heading of an aircraft
EP0079288B2 (en) Gyroscopic apparatus
CN107063254B (en) Gesture resolving method for gyros and geomagnetic combination
US4458426A (en) Gyroscopic apparatus
JPH10126135A (en) Direction measurement method and direction measurement device for beam antenna and direction controller for antenna
US4442723A (en) North seeking and course keeping gyro device
RU2407989C1 (en) Method for determining true azimuth with self-orienting gyroscopic system
RU2738098C1 (en) Azimuth determination method
RU2541710C1 (en) Method of independent azimuthal orientation of platform of three-axis gyrostabiliser on movable base
CN110514200A (en) A kind of inertial navigation system and high revolving speed posture of rotator measurement method
RU2698567C1 (en) Gyrocompassing method using angular velocity sensor
US2922224A (en) Navigation system employing star heading reference
RU2617141C1 (en) Method for determining azimuth
RU2347192C1 (en) Method and device of determination of course of object
US3330945A (en) Accelerated north-seeking gyrocompassing system
RU2567406C1 (en) Method to determine azimuth
RU2308681C1 (en) Gyroscopic navigation system for movable objects
RU2617147C1 (en) Method for initial orienting gyroscopic navigation system for land mobiles
US20180216938A1 (en) Digital sight for hand-carried projectile-firing device and method of controlling the same
RU2509979C1 (en) Method of autonomous azimuthal orientation of platform of three-axial gyrostabiliser by varying points of correction
JP2010101732A (en) Device and method for forming compensating data table of geomagnetic sensor
US2484819A (en) Radio navigation system
US2887783A (en) Azimuth reference device
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