СПОСОБ ВЫРАБОТКИ НАВИГАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ И ВЕРТИКАЛИ МЕСТА Российский патент 1999 года по МПК G01C21/00 

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, определение составляющих абсолютной угловой скорости приборного трехгранника при помощи гироскопов, выработку навигационных параметров вертикали места.

Недостатком этого способа является ограниченность точности выработки выходных параметров.

Целью изобретения является повышение точности выработки выходных параметров.

Цель достигается тем, что удержание гироплатформы в плоскости горизонта и колебания гироплатформы обеспечивают следящие двигатели по сигналам вычислителя, решающего навигационные задачи и задачи управления гироплатформой по сигналам трех акселерометров и трех измерителей составляющих абсолютной угловой скорости приборного трехгранника, установленных на гироплатформе.

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 в двухосном карданном подвесе;
3, 4, 5 - гироскопы измерители составляющих абсолютной угловой скорости;
6, 7, 8 - акселерометры;
9, 10 - следящие двигатели;
11, 12 - датчики углов поворота гироплатформы;
13 - блок колебаний гироплатформы;
14 - дополнительная навигационная система.

Гироскопическая система содержит блок управления и выработки выходных параметров 1 с блоком колебаний 13, гироплатформу 2. На гироплатформе расположены гироскопы 3, 4, 5 - измерители составляющих абсолютной угловой скорости (ИСАУС). При этом ИСАУС или датчики абсолютной угловой скорости могут быть построены на различных физических принципах (волоконные гироскопы, лазерные, твердотелые и др.). А также гироскопическая система содержит акселерометры 6, 7, 8 (акселерометры 6, 7, 8 могут быть установлены вне гироплатформы, например, на палубе), по осям карданного подвеса установлены следящие двигатели 9, 10 с датчиками углов поворота гироплатформы.

Гироскопическая система функционирует следующим образом. Гироплатформу 2 с помощью следящих двигателей 9, 10 по сигналам, вырабатываемым в блоке управления и выработки выходных параметров 1 с учетом сигналов блока колебаний 13 поворачивают с заданными частотными характеристиками или колеблют вокруг осей, лежащих в плоскости гироплатформы с заданными амплитудами и с разными заданными частотными характеристиками. По сигналам акселерометров и гироскопов [2] вырабатывают составляющие абсолютной угловой скорости трехгранника Дарбу и его ориентацию относительно приборного трехгранника, связанного с гироплатформой, учитывая показания датчиков углов поворота гироплатформы, вырабатывают углы качек объекта.

По составляющим абсолютной угловой скорости трехгранника Дарбу определяют навигационные параметры: К - курс объекта; ϕ - широту места; λ - долготу места; V - путевую скорость и т.д.; θ₁ и ψ₁ - углы качек.

С объектовым (корабельным) трехгранником Дарбу свяжем правую систему координат XYZ. Ось OZ - вертикальная. С колеблющимся основанием свяжем систему координат X₁Y₁Z₁. Система координат X₁Y₁Z₁ образуется из XYZ поворотом на угол θ вокруг оси OX и на угол ψ вокруг OY₁. Направляющие косинусы между системами координат XYZ и X₁Y₁Z₁ будут:









Тогда



Углы θ и ψ задают блоком колебаний. В сигналах составляющей абсолютной угловой скорости трехгранника Дарбу будут присутствовать составляющие погрешности ИСАУС.

где - погрешности ИСАУС.

При колебани основания по заданному закону, например, θ = θ_osinω₁t ψ = ψ_osinω₂t θ_o и ψ_o могут быть порядка 10 - 20^o.

Тогда все вырабатываемые навигационные параметры, а также значения Ω_x, Ω_y, Ω_z будут содержать погрешности ИСАУС, моделируемые на частотах ω₁ и ω₂ .

Сравнивая в блоке (1) одноименные параметры, выработанные по данному способу и дополнительной навигационной системой, погрешности которой не меняются с частотами ω₁ и ω₂, можно выделить и оценить погрешности рассматриваемой системы и дополнительной. В качестве дополнительной системы может быть использована гироскопическая или любые другие навигационные системы (лаг, спутниковая и др.).

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

[2] П. В. Бромберг - Теория инерциальных систем навигации. Москва, "Наука", 1979 г. стр. 185-188.

Способ может быть использован для обеспечения навигации движущихся объектов. Осуществляют колебания гироплатформы с заданными частотными характеристиками с помощью следящих двигателей. Измеряют составляющие кажущегося ускорения при помощи акселерометров. Определяют составляющие абсолютной угловой скорости приборного трехгранника. Навигационные параметры и вертикаль места вырабатывают по сигналам трех акселерометров и трех измерителей составляющих угловой скорости. Обеспечивается повышение точности за счет колебаний измерителей. 1 ил.

Способ выработки навигационных параметров и вертикали места, включающий измерение составляющих кажущегося ускорения при помощи акселерометров, определение составляющих абсолютной угловой скорости приборного трехгранника, связанного с гироплатформой, выработку навигационных параметров и вертикали места, отличающийся тем, что осуществляют колебания гироплатформы с заданными частотными характеристиками с помощью следящих двигателей, а навигационные параметры и вертикаль места вырабатывают по сигналам трех акселерометров и трех измерителей составляющих угловой скорости приборного трехгранника.