Способ определения параметров движущегося объекта

 

.2

О П И С А Н И E i 1н 479139

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свпд-ву— (22) Заявлено 17.04.73 (21) 1921710/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 30.07.75. Бюллетень на 28

Дата опубликования описания 15.09.76 (51) М. Кл. G 08с 15/06

G 0ls 5/00

Гаоударствеиннй комитет

Саввта 1лиииотров СССР

II0 делам изооретений и открытий (53) УДК 621.398(088.8) (72) Автор изобретения

А. П. Панов

Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОРИЕНТАЦИИ

ДВИЖУЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к технике определения параметров ориентации движущихся объектов в пространстве и может использоваться при разработке аппаратуры бортовых систем ориентации, навигации и управления движущимися объектами с применением бортовых цифровых вычислительных машин (БЦВМ) .

Известен способ определения параметров ориентации в трехмерном пространстве, заключающийся в том, что задают временной интервал, в течение которого подсчитывают число импульсов каждого датчика; количество импульсов, подсчитанное за данный отрезок времени, характеризует пройденный путь по каждой оси.

Однако при таком способе определения пути погрешность квантования может достигать значительной величины.

Цель изобретения — повышение точности определения параметров ориентации.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу измеряют временные интервалы между импульсами каждого датчика, определяют соотношения временных интервалов, находят датчик, у которого частота следования импульсов наибольшая и при появлении очередного импульса на выходе этого датчика определяют амплитуды сигналов других датчиков по формуле

О Л сч (н (1) С f где Л вЂ” амплитуда квантования выходных сигналов датчиков; т„„,„— последний измеренный временной интервал между импульсами датчика, частота которого наибольшая; т; — последний измеренный временной интервал между импульсами дат10 чика, амплитуду которого вычисляют, и в зависимости от полученных амплитуд определяют величину параметров ориентации движущегося, объекта.

На чертеже в качестве примера на временных осях х, у, z условно нанесены в виде прямоугольников квантованные по постоянному уровню сигналы — импульсы трех датчиков Х, У, Z, имеющих взаимно ортогональные оси чувствительности. Полярность импульсов датчиков Х и Z — положительная, а датчика

Y — отрицательная. Начало осей х, у, z соответствует начальному моменту времени работы датчиков /=0.

25 Определение амплитуды по времени сигналов импульсных интегрирующих датчиков угловой скорости по предлагаемому способу можно осуществлять с любой их трех частот следования импульсов датчиков.

Например, для определения амплитуды с

479139

3 частотой, равной частоте следования импульсов датчика, измеряют временные интервалы т1, тг, тз следования первых импульсов и вычисляют сигналы О,з и О „3, которые отсутствуют на выходах датчиков Х и Y в момент времени /=тз, соответствующий моменту появления первого импульса на выходе датчика

Z, по формулам тз

Т1

Ох,з =Л

΄,,= — A (2)

Тг где Л вЂ” постоянный уровень квантования сигналов.

В момент времени /=тз+т6, соответствующий моменту времени появления второго импульса на выходе датчика Z, сигналы датчиков Х и Y после измерения интервалов т4, тз, т6 вычисляют по формулам

Тб

8х,6 =Л

Т4

Т5 (-((/,6 = — Л

Т5 (3) и так далее.

Сигналы, которые должны были бы появиться в результате интегрирования проекций вектора угловой скорости (0 за время тз на выходах датчиков Х, Y и Z, можно с помощью ряда Тейлора представить в виде (=тз тг

Ох,з= (О) х(0=0)х,з Т3=0)х,3 " +0(ТЗ );

t 0 =ТЗ

Oy,3= ) (0

t=0

3 .

dt=0) g 3 тз — 0)(/,3 " +0 (T 3)

y (/.

2 (=Тг

Ох,3 = J 0)х(1 А

1=0 (4) О)//,3 = О).(/,2 О) (/.2 (ТЗ Т2) () //,2 (ТЗ Тг) +

+ (тз т2) (6) Проекции вектора угловой скорости 0) 1 и где (0 3 и (01/,3 — проекции вектора угловой скорости на оси чувствительности датчиков Х и У, соответствующие моменту времени

t =тз, 0)х,З И 0)„З вЂ” ПЕРВЫЕ ПрОИЗВОдНЫЕ ПО ВрЕмени от проекций вектора угловой скорости, соответствующие также моменту времени (=ТЗ;

0(тз ) — порядок погрешности представления сигналов датчиков в виде (4);

Л вЂ” уровень квантования сигналов.

ПрОЕКцИЮ 0)х З ВЕКтОра уГЛОВОй СКОрОСтИ В момент времени t=zз можно выразить через проекцию вектора угловой скорости в момент времени 1=т1 с помощью ряда Тейлора в виде

0) х.6 (О 5,1 0) х,1 (ТЗ Т1) + О) х.! (ТЗ Т1) +

+ 0 (T3==TI ) . (5)

Аналогичным образом получается выражение () „,2, в свою очередь, мож жений, также получаемых

Тейлора (= Т(5 ((0 „Q t = A = 0) х,)Т1 + (вх, l

t-o

/=Тг

0) у(((= Л= (0y,2Ò2+ 0) (/,2 =0 но найти из вырас помощью ряда

+0(,з ).

+0(), (7)

15 и представить в виде — +0(). - (8)

Тг 2

0)g2= — 0)(2 + 0(тг )

Тг

Из (4), (5), (6) и (8) следует формулы (2).

Погрешности формул (2), определяющие точность предлагаемого способа определения параметров, оцениваются выражениями бах,З =0)х,1 ТЗ(ТЗ вЂ” Т1) — О) х,1(ТЗ вЂ” Т1) +

2

+0(")

25 t)t-)y,3 =0) y,2òç(òç — тг) — (0 у,2 (тз — тг) +

2

+ 0(3) (9)

Выражения (9) показывают, что при уровне квантования Л, имеющем такой же порядок

30 малости, как и временные интервалы следования импульсов, т. е. Л=О(т), абсолютные погрешности получаемых синхронных сигналов имеют порядок малости, равный 0(Л ), а относительные погрешности — порядок малости, 35 равный 0(Л).

Например, при уровне квантования Л=2 относительные погрешности квантованных по времени сигналов имеют величину порядка

0,01%, что уже соответствует точности лучших

40 современных датчиков угловой скорости.

Точность предлагаемого способа будет наибольшей, если отношения временных интервалов в формуле (1) меньше единицы;

Предлагаемый способ позволяет не только

45 повысить точность квантованных по времени сигналов при заданном уровне квантования импульсных сигналов, но и увеличить уровень квантования импульсных сигналов датчиков при заданной точности квантования по

50 времени, т. е. снизить требования к уровням квантования выходных сигналов импульсных датчиков угловой скорости, что, в свою очередь, позволяет уменьшить объем вычислений в БЦВМ, необходимых для определения пара55 метров ориентации.

Для вычисления параметров ориентации с использованием квантованных по времени сигналов по предлагаемому способу могут быть применены вычислительные методы бо50 лее точные, чем методы первого порядка, Используемые при вычислении параметров ориентации с максимальной частотой следования импульсов. При этом вычисления параметров ориентации по сигналам, получаемым по пред55 лагаемому способу, должны осуществляться с

479139

О=А т;

Предмет изобретения

5 где Л— т мнн

15

Составитель С. Сорвирог

Текрсд М. Семенов

Корректор М Леизерман

Редактор Е. Караулова

Изд. ¹ 1680 Тираж 6r9 Поди .снов

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров CCCI по делам изобретений и открытий

Москва, К-35, Раушскан наб., д. 4/5

Заказ 3103

МОТ, Загорский цек переменным шагом, равным временным интервалам следования импульсов.

Способ определения параметров ориентации движущегося объекта, основанный на регистрации сигналов от импульсных интегрирующих датчиков, жестко связанных с объектом, отлича>ощийся тем, что, с целью повышения точности определения параметров ориентации, измеряют временные интервалы между импульсами каждого датчика, определяют соотношения временных интервалов, находят датчик, у которого частота следования импульсов наибольшая, и при появлении очередного импульса на выходе этого датчика определяют амплитуды сш палов других датчиков по формуле амплитуда квантования выходных сигналов дагчиков; последний измеренный временной интервал между импульсами датчи«а, частота которого наибольшая; последний измеренный временной интервал между импульсами датчика, амплитуду которого вычисляют, и в зависимости от полученных амплитуд определяют величину параметров ориентации движущегося объекта,