Способ выработки навигационных параметров и вертикали места

 

Способ может быть использован для навигации морских, воздушных и наземных объектов. Измеряют составляющие кажущегося ускорения. Формируют сигналы управления гироплатформой. С помощью гироскопа осуществляют отработку сформированных сигналов. Поворачивают гироплатформу с заданными частотными характеристиками вокруг осей, лежащих в плоскости гироплатформы, или поворачивают на заданные углы по заданной программе. Вырабатывают навигационные параметры и вертикаль места гироскопическими системами. Замеряют сигналы разности одноименных выработанных параметров. Осуществляют оценку погрешностей систем по произведенным замерам. Повышение точности выработки параметров достигается путем колебаний гироплатформы. 1 ил.

Заявленное изобретение относится к гироскопическому приборостроению и может быть использовано для обеспечения навигации движущихся объектов.

Известен способ выработки навигационных параметров и вертикали места [1] . Этот способ включает измерение составляющих кажущегося ускорения при помощи акселерометров, формирование сигналов управления гироплатформой, отработку сформированного сигнала при помощи гироскопа, выработку навигационных параметров и вертикали места.

Недостатком этого способа является ограниченность точности выработки выходных параметров.

Целью изобретения является повышение точности выработки выходных параметров. Цель достигается тем, что с помощью блока колебаний поворачивают гироплатформу с заданными частотными характеристиками вокруг осей, лежащих в плоскости гироплатформы, или поворачивают на заданные углы по заданной программе, формируют замеры по сигналам разности одноименных параметров, выработанных основной и дополнительной (дополнительными) гироскопическими системами и обрабатывают их в фильтре.

Проиллюстрируем предлагаемый способ на следующем примере.

На чертеже представлена функциональная схема гироскопической системы, где приняты следующие обозначения: 1 - блок управления и выработки выходных параметров, 2 - гироплатформа, 3 - трехстепенной гироскоп, 4, 5 - датчики момента гироскопа, 6, 7 - датчики угла гироскопа, 8 - измеритель составляющей абсолютной угловой скорости, 9, 10, 11 - акселерометры, 12, 13 - следящие двигатели, 14, 15 - датчики углов качек,
16, 17 - блоки управления следящими двигателями,
18 - блок колебаний гироплатформы,
19 - дополнительная гироскопическая система.

Гироскопическая система содержит блок управления и выработки выходных параметров, выполняющий в том числе задачи фильтра 1, гироплатформу 2, на гироплатформе расположен трехстепенной гироскоп 3 с датчиками момента 4, 5 и датчиками угла 6, 7, измеритель составляющей угловой скорости 8, акселерометры 9, 10, 11, по осям карданного подвеса установлены следящие двигатели 12, 13 с датчиками угла качек 14, 15, следящие двигатели управляются блоками управления следящими двигателями 16, 17, блок колебаний гироплатформы 18, дополнительная гироскопическая система 19.

Гироскопическая система функционирует следующим образом. Гироплатформа 2 с помощью следящих двигателей 12, 13 по сигналам рассогласования датчиков угла 6, 7 гироскопа 3 все время удерживается в одной плоскости с кожухом гироскопа 3. По сигналам акселерометров 9, 10, 11 и измерителя составляющей абсолютной угловой скорости гироплатформа может удерживаться в плоскости горизонта или колебаться относительно нее по сигналам блока колебания 18 путем создания необходимых моментов на датчики момента 4, 5 гироскопа 3.

Режим выделения и оценки погрешностей может быть различным: когда две или более гироплатформ колеблются с разными частотными параметрами по каждой оси или, например, одна из двух гироплатформ колеблется, а вторая находится в горизонте, т. е. в классическом невозмущенном состоянии, это значит, что предлагаемый способ применим, в том числе и тогда, когда в качестве опоры для взаимного выделения и оценки инструментальных и динамических погрешностей используется в качестве дополнительной любой тип известной гироскопической инерциальной системы. При этом оцениваются и уменьшаются инструментальные погрешности и динамические погрешности (асимптотическая устойчивость) как основной, так и дополнительной гироскопической системы.

В случае использования двух гироплатформ могут быть различные режимы работ, например, одна гироплатформа колеблется вокруг оси OX, а вокруг оси OY - не колеблется, вторая же гироплатформа колеблется вокруг оси OY, а вокруг оси OX - не колеблется.

В качестве замеров могут быть использованы значения различных одноименных параметров.

Координаты места и , скорость объекта V и курс объекта K автономно определяется, как обычно, по кинематическим уравнениям. Курс объекта и широта места дополнительно вырабатываются по горизонтально составляющим приборного трехгранника с использованием информации от лага. Углы качек вырабатываются в блоке управления и выработки выходных параметров по сигналам датчиков углов качек с учетом заданных углов колебаний платформы и .
С объектовым (корабельным) трехгранником Дарбу свяжем правую систему координат XYZ. Ось OZ - вертикальна. С гироплатформой свяжем систему координат X1, Y1, Z1. Система координат X1, Y1, Z1 образуется из XYZ поворотом на угол вокруг оси OX - оси бортовой качки и на угол вокруг оси OY1.

Направляющие косинусы между системами координат X1Y1Z1, XYX и будут
lxx1= cos
lyx1= sinsin
lzx1= -sincos
lxy1 = 0
lyy1= cos
lzy1= sin
lxz1= sin
lyz1= -sincos
lzz1= coscos
Тогда
ax = ax1lx1x + ay1ly1x + az1lz1x
ay = ay1ly1y + ax1lx1y + az1lz1y
az = az1lz1z + ax1lx1z + ay1ly1z


z1= xlxz1+ylyz1+zlzz1


где ax1, ay1, az1 - показания акселерометров,
z1 - показания измерителя угловой скорости приборного трехгранника вокруг оси, перпендикулярной плоскости гироплатформы,
x1; y1 - управляющие сигналы трехстепенного гироскопа.

Углы и - заданы. Так, например,
= osin1t;
= osin2t
где o,o,1 и 2 - параметры модуляции колебаний.

Погрешности вырабатываемых параметров будут модулированы на частотах 1 и 2.
Дополнительным вводом одной или более гироплатформ взаимная оценка динамических и инструментальных погрешностей системы может быть осуществлена по замерам
1= ix-jx, 2= iy-jy, 3= iz-jz,
где i и j - номера гироплатформ,
или по разностям других одноименных параметров.

Проиллюстрируем применяемость предлагаемого способа, когда в качестве опоры для выделения и оценки инструментальных и динамических погрешностей используется, в качестве дополнительной другой тип автономной инерциальной системы, например, аналитическая инерциальная система (АИС) или ее модель. В этом случае замерами могут быть, в частности, разности одноименных проекций абсолютной угловой скорости приборного трехгранника Дарбу и АИС или ее модели на оси модели АИС,

где - проекции абсолютной угловой скорости трехгранника, связанного с АИС, или с моделью АИС на его оси. Ось O - направлена по оси мира. Абсолютная угловая скорость модели АИС равна нулю.

находятся по значениям xyz с помощью направляющих косинусов, используя данные широты, долготы, места и курса объекта, определяемых по кинематическим уравнениям.

Источник информации:
[1] В.А. Беленький - Патент РФ N 2000544.


Формула изобретения

Способ выработки навигационных параметров и вертикали места, включающий измерение составляющих кажущегося ускорения при помощи акселерометров, формирование сигналов управления гироплатформой, отработку сформированных сигналов управления при помощи гироскопа, выработку навигационных параметров и вертикали места гироскопической системой, отличающийся тем, что поворачивают гироплатформу с заданными частотными характеристиками вокруг осей, лежащих в плоскости гироплатформы, или поворачивают на заданные углы по заданной программе, вырабатывают навигационные параметры и вертикаль места с помощью по крайней мере одной дополнительной гироскопической системы, замеряют сигналы разности одноименных параметров, выработанных гироскопическими системами, и по этим замерам осуществляют оценку погрешностей гироскопических систем.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области морского навигационного приборостроения
Изобретение относится к способу определения геометрических параметров опорно-поворотных устройств (ОПУ) телескопов различных типов монтировок с различным количеством исполнительных осей (осей вращения)
Изобретение относится к астрономии и может быть использовано для определения долготы места по наблюдению светил

Изобретение относится к области точного приборостроения и предназначено для измерения пространственной ориентации оси буровой скважины

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и предназначено для измерения магнитного курса и углов наклона подвижных объектов

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и предназначено для измерения магнитного курса и углов наклона подвижных объектов

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при проектировании измерителей угловых координат астроисточников в связанной системе координат космического аппарата

Изобретение относится к области измерительной техники и может использоваться при проектировании измерителей угловых координат астроисточников в связанной системе координат космического аппарата

Изобретение относится к навигации преимущественно в дальнем космосе

Способ выработки навигационных параметров и вертикали места

Наверх