RU35005U1 - The device of the initial exhibition of inertial navigation system - Google Patents

The device of the initial exhibition of inertial navigation system Download PDF

Info

Publication number
RU35005U1
RU35005U1 RU2003129329/20U RU2003129329U RU35005U1 RU 35005 U1 RU35005 U1 RU 35005U1 RU 2003129329/20 U RU2003129329/20 U RU 2003129329/20U RU 2003129329 U RU2003129329 U RU 2003129329U RU 35005 U1 RU35005 U1 RU 35005U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
navigation system
inertial navigation
angular velocity
output
initial exhibition
Prior art date
Application number
RU2003129329/20U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.А. Бурцев
П.Б. Дергачев
Ю.С. Луковатый
И.В. Попова
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Гирооптика"
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 Закрытое акционерное общество "Гирооптика" filed Critical Закрытое акционерное общество "Гирооптика"
Priority to RU2003129329/20U priority Critical patent/RU35005U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU35005U1 publication Critical patent/RU35005U1/en

Links

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Description

УСТРОЙСТВО НАЧАЛЬНОЙ ВЫСТАВКИ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫDEVICE OF INITIAL EXHIBITION OF INERTIAL NAVIGATION SYSTEM

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к области приборостроения и может найти применение для измерения азимута (т.е. определения направления на истинный северный полюс Земли), а также решения задач топогеодезической привязки позиций, ориентирования на местности, ведения целеуказания, решения навигационных задач.The invention relates to measuring equipment, in particular, to the field of instrumentation and can find application for measuring azimuth (i.e., determining the direction to the true North Pole of the Earth), as well as solving problems of topographic and geodetic reference positions, orientation on the ground, target designation, navigation solutions tasks.

Особенностью устройств начальной выставки является использование инерциальных чувствительных элементов, в частности, гироскопических устройств.A feature of the devices of the initial exhibition is the use of inertial sensitive elements, in particular, gyroscopic devices.

Известно техническое решение Торочков В.Ю. Гиротеодолиты. М., Недра, 1970, с. 33-43, в котором устройство для определения направления на истинный северный полюс Земли содержит наружный корпус, гироблок, подвешенный в виде маятника внутри наружного корпуса с помощью торсионного подвеса и включающий гиромотор с горизонтальной осью вращения и опорный корпус, датчик угла поворота гироблока относительно наружного корпуса, бесконтактное устройство связи и арретирующий механизм.Known technical solution Torochkov V.Yu. Gyrotheodolites. M., Nedra, 1970, p. 33-43, in which the device for determining the direction to the true North Pole of the Earth contains an outer casing, a gyro block suspended in the form of a pendulum inside the outer casing using a torsion bar and including a gyromotor with a horizontal axis of rotation and a supporting casing, a sensor for the rotation angle of the gyroblock relative to the outer casing , contactless communication device and arresting mechanism.

Недостатком этого решения является невысокое быстродействие.The disadvantage of this solution is its low speed.

Задачей настоящего изобретения является увеличение быстродействия.The objective of the present invention is to increase performance.

Технический результат получен за счет того, что в устройство начальной выставки, содержащее наружный корпус, гироблок подвешенный в виде маятника внутри наружного корпуса с помощью торсионного подвеса и включающий гиромотор с горизонтальной осью вращения и опорный корпус, датчик угла поворота гироблока относительно наружного корпуса, первый и второй электронные блоки, бесконтактное устройство связи, арретирующий механизм, введен микромеханический датчик угловой скорости, установленный на опорном корпусе гироблока. Измерительная ось микромеханического датчика угловой скорости расположена вертикально. Торсионный подвес выполнен в виде двух разнесенных между собой торсионов. Кроме того, введен вычислительный блок, первый вход, которого через первый электронный блок подключен в выходу датчика угла поворота гироблока относительно наружного корпуса, второй вход через второй электронный блок и бесконтактное устройство связи подключен к выходу микромеханического датчика угловой скорости, а выход является выходом всего устройства.The technical result is obtained due to the fact that in the initial exhibition device containing the outer casing, the gyro block is suspended in the form of a pendulum inside the outer casing with the help of a torsion bar and includes a gyromotor with a horizontal axis of rotation and a supporting casing, a gyro unit rotation angle sensor relative to the outer casing, the first and the second electronic blocks, a non-contact communication device, a locking mechanism, a micromechanical angular velocity sensor installed on the gyro block support housing is introduced. The measuring axis of the micromechanical angular velocity sensor is located vertically. Torsion suspension is made in the form of two spaced apart torsions. In addition, a computing unit was introduced, the first input through the first electronic unit connected to the output of the gyro unit angle sensor relative to the outer casing, the second input through the second electronic unit and the contactless communication device connected to the output of the micromechanical angular velocity sensor, and the output is the output of the entire device .

20031 Z93Z920031 Z93Z9

МПК7 GO 1C 23/00MPK7 GO 1C 23/00

При использовании устройства начальной выставки инерциальной навигационной системы, у которого введен микромеханический датчик угловой скорости, установленный на опорном корпусе гироблока так, что его измерительная ось расположена вертикально, а торсионный подвес выполнен в виде двух разнесенных между собой торсионов, и, кроме того, введен вычислительный блок, первый вход которого через первый электронный блок подключен к выходу датчика угла поворота гироблока относительно наружного корпуса, второй вход через второй электронный блок и бесконтактное устройство связи подключен к выходу микромеханического датчика угловой скорости, а выход является выходом всего устройства, увеличивается быстродействие.When using the device of the initial exhibition of an inertial navigation system with a micromechanical angular velocity sensor installed on the gyro block support body so that its measuring axis is vertical and the torsion suspension is made in the form of two spaced apart torsions, and, in addition, a computational a unit, the first input of which is connected through the first electronic unit to the output of the gyro unit angle sensor relative to the outer casing, the second input through the second electronic and noncontact communication device is connected to the output of a micromachined angular velocity sensor, and the output is the output of the entire device, increasing performance.

Перечень фигур чертежей:The list of drawings:

фиг. 1 - схема устройства начальной выставки инерциальной навигационной системы;FIG. 1 is a diagram of a device for an initial exhibition of an inertial navigation system;

фиг. 2 - схема ориентации координатных осей для определения положения равновесия прецессионных колебаний гироблока.FIG. 2 is a diagram of the orientation of the coordinate axes to determine the equilibrium position of the precession vibrations of the gyroblock.

На фиг. 1 представлена схема начальной выставки инерциальной навигационной системы. На фиг. 2 показана схема ориентации координатных осей для определения положения равновесия прецессионных колебаний гироблока.In FIG. 1 is a diagram of an initial exhibition of an inertial navigation system. In FIG. 2 shows the orientation axis of the coordinate axes to determine the equilibrium position of the precession gyroblock oscillations.

Устройство начальной выставки (фиг. 1) содержит наружный корпус 1, внутри которого помещен гироблок 2, подвешенный в виде маятника с помощью торсионного подвеса 3, выполненного в виде двух разнесенных между собой торсионов. Гироблок 2 включает в себя гиромотор с горизонтальной осью вращения и опорный корпус 4. Датчик угла 5 поворота гироблока 2 относительно наружного корпуса 1 содержит подвижный элемент, закрепленный опорном корпусе 4 и неподвижный элемент, закрепленный на наружном корпусе 1. Бесконтактное устройство связи 6 состоит из излучателя, закрепленного на опорном корпусе 4, и приемника, расположенного на корпусе 1. Микромеханический датчик угловой скорости установлен на опорном корпусе 4 так, что его ось чувствительности расположена вертикально. Вычислительный блок 9 имеет первый и второй входы и один выход. Выход датчика угла 5 через первый электронный блок 7 подключен к первому входу вычислительного блока 9. Выход микромеханического датчика угловой скорости через бесконтактное устройство 6 связи и второй электронный блок 8 подключен ко второму входу вычислительного блока 9. Выход вычислительного блока 9 является выходом всего устройства.The initial exhibition device (Fig. 1) contains an outer casing 1, inside of which a gyro block 2 is placed, suspended in the form of a pendulum with the help of a torsion suspension 3, made in the form of two spaced apart torsions. The gyro unit 2 includes a gyro motor with a horizontal axis of rotation and a support housing 4. The angle sensor 5 of the rotation of the gyro unit 2 relative to the outer housing 1 comprises a movable element fixed to the supporting housing 4 and a fixed element fixed to the outer housing 1. The contactless communication device 6 consists of a radiator mounted on the support housing 4, and a receiver located on the housing 1. The micromechanical angular velocity sensor is mounted on the support housing 4 so that its sensitivity axis is located vertically. Computing unit 9 has first and second inputs and one output. The output of the angle sensor 5 through the first electronic unit 7 is connected to the first input of the computing unit 9. The output of the micromechanical angular velocity sensor through a contactless communication device 6 and the second electronic unit 8 is connected to the second input of the computing unit 9. The output of the computing unit 9 is the output of the entire device.

Предложенное устройство работает следующим образом. При включении питания гиромотор, расположенный внутри гироблока 2, придет во вращение. Возникает кинетический момент Н. Вектор кинетического момента Н будет совпадать с осью вращения гиромотора. Взаимодействие вектора кинетического момента Н с вектором горизонтальной составляющей угловой скорости суточного вращения Земли образует гироскопический момент, заставляющий, вектор Н прецессировать в направлении географического меридиана. Прецессионное движение носит гармонический характер и может быть охарактеризовано следующими зависимостями:The proposed device operates as follows. When the power is turned on, the gyromotor located inside the gyro unit 2 will come into rotation. A kinetic moment H occurs. The vector of kinetic moment H will coincide with the axis of rotation of the gyromotor. The interaction of the vector of the kinetic moment H with the vector of the horizontal component of the angular velocity of the Earth's daily rotation forms a gyroscopic moment, which forces the vector H to precess in the direction of the geographic meridian. The precession movement is harmonic and can be characterized by the following relationships:

а ат sin( + у/) + а,,;and at sin (+ y /) + a ,,;

2лIH 2lIH

т - - 2п ;(1)t - - 2n; (1)

уР-е-&3-со5 р(Д + 1)  уР-е- & 3-со5 р (Д + 1)

д сq s

Н -Q.J -cosqH -Q.J -cosq

где а - угол поворота гироблока 2 относительно корпуса 1;where a is the angle of rotation of the gyro block 2 relative to the housing 1;

ат, й)п, у/, и а,, - амплитуда, собственная частота, начальная фаза и положение равновесия прецессионных колебаний;at, d) n, y /, and a ,, are the amplitude, natural frequency, initial phase, and equilibrium position of the precession oscillations;

Тп - период прецессионных колебаний;Tp is the period of precessional oscillations;

Н - кинетический момент;H is the kinetic moment;

Р t - удельный маятниковый момент гироблока;P t is the specific pendulum moment of the gyro block;

Д - коэффициент;D is the coefficient;

с - удельный упругий момент торсионного подвеса;C is the specific elastic moment of the torsion suspension;

QJ - угловая скорость суточного вращения Земли;QJ is the angular velocity of the Earth's daily rotation;

(р - широта места.(p is the latitude of the place.

В положении равновесия вектор кинетического момента Н располагается между базовым направлением Ох0 и полуденной линией Охк (фиг. 2). При этомIn the equilibrium position, the vector of kinetic momentum H is located between the base direction Ox0 and the midday line Oxk (Fig. 2). Wherein

гироскопический момент уравновешивается упругим моментом, создаваемым торсионным подвесом 3. Уравнение равновесия примет вид:the gyroscopic moment is balanced by the elastic moment created by the torsion suspension 3. The equilibrium equation will take the form:

где А - азимут, т.е. угол между базовым направлением Ох0 и полуденной линией Охк. Из соотношения (2) можно определить азимут А базового направления корпуса 1:where A is the azimuth, i.e. angle between the base direction Ox0 and the midday line Ox. From relationship (2), you can determine the azimuth A of the basic direction of the housing 1:

sin А аР(Д + cos A).(3)sin A aP (D + cos A). (3)

Важнейшей технической характеристикой устройства начальной выставки инерциальной навигационной системы является быстродействие, т.е. время, необходимое для определения азимута. Быстродействие устройства зависит от величины периода прецессионных колебаний Тп.The most important technical characteristic of the device of the initial exhibition of the inertial navigation system is speed, i.e. time required to determine the azimuth. The speed of the device depends on the magnitude of the period of precessional oscillations Tp.

Существенного повышения быстродействия устройства начальной выставки можно добиться за счет увеличения коэффициента Д, зависящего от величины упругости с торсионного подвеса 3 и гироскопического момента Я О,3 cos p. ПриA significant increase in the speed of the initial exhibition device can be achieved by increasing the coefficient D, which depends on the amount of elasticity from the torsion suspension 3 and the gyroscopic moment I O, 3 cos p. At

с Н-Ј13 -cosy влияние коэффициента Д на период Тп может быть значительным. Вwith Н-Ј13 -cosy, the influence of the coefficient D on the period Tn can be significant. IN

предлагаемом устройстве увеличение коэффициента Д осуществляется за счет особой конструкции торсионного подвеса, состоящего из двух параллельных растяжек, разнесенных между собой на определенную величину. При таком решении удается достичь значения при сохранении высокой стабильности положения равновесия крутильных колебаний гироблока 2, т.е. стабильности базового направления корпуса 1. Пример. При Р I/ Н 30 с, и ...99, величина Тп 60...19 с.the proposed device, the increase in the coefficient D is due to the special design of the torsion bar suspension, consisting of two parallel extensions, spaced apart by a certain amount. With this solution, it is possible to achieve a value while maintaining high stability of the equilibrium position of torsional vibrations of gyro block 2, i.e. stability of the basic direction of the housing 1. Example. At P I / N 30 s, and ... 99, the magnitude of Tp 60 ... 19 s.

Алгоритм начальной выставки (3) предполагает определение положения равновесия а,, прецессионных колебаний гироблока 2. Гармонические прецессионные колебания гироблока 2 можно представить в виде следующих зависимостей:The algorithm of the initial exhibition (3) involves determining the equilibrium position a ,, of the precession vibrations of the gyro block 2. The harmonic precession vibrations of the gyro block 2 can be represented in the form of the following relationships:

a-a,, amsin(u)nt + i//); аa-a ,, amsin (u) nt + i //); a

а„, cos(o)nt + ч/).(4) После преобразования из выражения (4) можно виде: получить алгоритм вычисления ар в  a „, cos (o) nt + h /). (4) After conversion from expression (4), we can see: get the algorithm for calculating ar in

Claims (5)

1. Устройство начальной выставки инерциальной навигационной системы, содержащее наружный корпус, гироблок, подвешенный в виде маятника внутри наружного корпуса с помощью торсионного подвеса и включающий гиромотор с горизонтальной осью вращения и опорный корпус, датчик угла поворота гироблока относительно наружного корпуса, первый и второй электронные блоки, бесконтактное устройство связи, арретирующий механизм, отличающееся тем, что введен датчик угловой скорости, установленный на опорном корпусе гироблока.1. The device is the initial exhibition of an inertial navigation system comprising an outer casing, a gyro block suspended in the form of a pendulum inside the outer casing using a torsion bar and including a gyromotor with a horizontal axis of rotation and a support casing, a rotation angle sensor of the gyro block relative to the outer casing, the first and second electronic units , non-contact communication device, arresting mechanism, characterized in that an angular velocity sensor installed on the gyro block support housing is introduced. 2. Устройство начальной выставки инерциальной навигационной системы по п.1, отличающееся тем, что датчик угловой скорости выполнен в виде микромеханического датчика угловой скорости.2. The device of the initial exhibition of the inertial navigation system according to claim 1, characterized in that the angular velocity sensor is made in the form of a micromechanical angular velocity sensor. 3. Устройство начальной выставки инерциальной навигационной системы по пп.1 и 2, отличающееся тем, что измерительная ось микромеханического датчика угловой скорости расположена вертикально.3. The device of the initial exhibition of the inertial navigation system according to claims 1 and 2, characterized in that the measuring axis of the micromechanical angular velocity sensor is located vertically. 4. Устройство начальной выставки инерциальной навигационной системы по п.1, отличающееся тем, что торсионный подвес выполнен в виде двух разнесенных между собой торсионов.4. The device of the initial exhibition of the inertial navigation system according to claim 1, characterized in that the torsion bar is made in the form of two spaced apart torsions. 5. Устройство начальной выставки инерциальной навигационной системы по пп.1 и 2, отличающееся тем, что введен вычислительный блок, первый вход которого через первый электронный блок подключен к выходу датчика угла поворота гироблока относительно наружного корпуса, второй вход через второй электронный блок и бесконтактное устройство связи подключен к выходу микромеханического датчика угловой скорости, а выход является выходом всего устройства.5. The device of the initial exhibition of the inertial navigation system according to claims 1 and 2, characterized in that a computing unit is introduced, the first input of which is connected through the first electronic unit to the output of the gyro unit angle sensor relative to the outer casing, the second input through the second electronic unit and contactless device communication is connected to the output of the micromechanical angular velocity sensor, and the output is the output of the entire device.
Figure 00000001
Figure 00000001
RU2003129329/20U 2003-10-06 2003-10-06 The device of the initial exhibition of inertial navigation system RU35005U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003129329/20U RU35005U1 (en) 2003-10-06 2003-10-06 The device of the initial exhibition of inertial navigation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003129329/20U RU35005U1 (en) 2003-10-06 2003-10-06 The device of the initial exhibition of inertial navigation system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU35005U1 true RU35005U1 (en) 2003-12-20

Family

ID=37993092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003129329/20U RU35005U1 (en) 2003-10-06 2003-10-06 The device of the initial exhibition of inertial navigation system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU35005U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW577975B (en) Core inertial measurement unit
Miller Indoor navigation for first responders: a feasibility study
CN110108279A (en) A kind of shaft tower inclinometric system and inclination calculation method
CN102788598B (en) Error suppressing method of fiber strap-down inertial navigation system based on three-axis rotation
CN101493008A (en) Strapping inertial navigation gyroscope clinometer based on MEMS device
CN105865453A (en) Navigation system of position sensor and attitude sensor and fusion method of system
Zaitsev et al. Angular MET sensor for precise azimuth determination
RU35005U1 (en) The device of the initial exhibition of inertial navigation system
Shkel et al. Pedestrian inertial navigation with self-contained aiding
CN109540158A (en) Air navigation aid, system, storage medium and equipment
RU89723U1 (en) MOBILE ABSOLUTE GRAVIMETER FOR GEOLOGICAL EXPLORATION, GEOPHYSICAL RESEARCHES AND OPERATIONAL IDENTIFICATION OF EARTHQUAKES OF EARTHQUAKES (OPTIONS)
Shang et al. Design and implementation of MIMU/GPS integrated navigation systems
Wang et al. Non-Exchangeable Error Compensation for Strapdown Inertial Navigation System in High Dynamic Environment.
GB1576631A (en) North reference unit
RU2150087C1 (en) Indicator of direction of geographic meridian
RU2408843C1 (en) Analytical gyro-compass for quasi-static measurements
Li et al. Research on ZUPT technology for pedestrian navigation
Wang et al. The research of PNS based on micro inertial sensors
RU2111454C1 (en) Inclinometer
Kajánek Testing of the possibilities of using IMUs with different types of movements
TW486576B (en) Vehicle self-carried positioning method and system thereof
RU31002U1 (en) Gravimeter for measuring the direction of gravity of a material point
RU33219U1 (en) The device of the initial exhibition of inertial navigation system
Uzbekovna et al. Simulation of a multifunctional micromechanical gyroscope
SU481769A1 (en) The method for determining the latitude of the location

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20051007