СПОСОБ ВЫРАБОТКИ НАВИГАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ И ВЕРТИКАЛИ МЕСТА Российский патент 2007 года по МПК G01C21/10 

Изобретение относится к гироскопическому приборостроению и может быть использовано для обеспечения навигации морских, воздушных и наземных объектов.

Известен способ выработки навигационных параметров и вертикали места.

Этот способ включает измерение составляющих кажущегося ускорения при помощи акселерометров, оси чувствительности которых связаны с гироплатформой, формирование сигналов управления гироплатформой, отработку сформированных сигналов при помощи гироскопа или датчиков абсолютной угловой скорости [1] или включающий измерение сигналов гироскопов или датчиков абсолютной угловой скорости, оси чувствительности которых направлены по осям приборного трехгранника, аналитическое решение задачи ориентации путем моделирования работы инерциальной системы [2], выработку навигационных параметров и вертикали места.

Недостатком известного способа является сложность управления гироплатформой или моделью гироплатформы.

Целью изобретения является упрощение сигналов управления гироплатформы или моделью гироплатформы и повышение точности выходных параметров.

Цель достигается тем, что при формировании сигналов управления гироплатформой или моделей гироплатформы вместе с сигналами, пропорциональными составляющим кажущегося ускорения, выработанными акселерометром, используют сигналы, содержащие информацию от внешних источников. Управляющие сигналы гироплатформы или модели гироплатформы при аналитическом решении задач ориентации формируют таким образом, чтобы обеспечить связь между скоростной девиацией α и горизонтальной составляющей абсолютной угловой скорости объекта

где

- горизонтальная составляющая абсолютной угловой скорости объекта;

ω₀ - частота Шулера;

n - параметр системы больше единицы.

Проиллюстрируем предложенный способ на следующем примере

На чертеже 1 представлена структурная схема системы, где приняты следующие обозначения:

1 - гироплатформа в карданном подвесе, наружная ось которого перпендикулярна плоскости основания;

2 - блок управления гироплатформой и выработки навигационных параметров;

3 - блок управления двигателями;

4 - трехстепенной гироскоп;

5, 6 - датчики моментов гироскопа;

7, 8 - датчики углов гироскопа;

9, 10, 11 - акселерометры;

12, 13, 14 - двигатели;

15 - датчик курса объекта;

16 - стабилизированная в плоскости горизонта платформа, например, инерциальной системы с интегральной коррекцией (ИС);

17, 18 - датчики углов карданного подвеса.

Система содержит гироплатформу 1; блок управления гироплатформой и выработки навигационных параметров 2, на гироплатформе 1 расположен трехстепенной гироскоп 4 с датчиками моментов 5, 6 и датчиками углов 7, 8, акселерометры 9, 10, 11, оси чувствительности которых ортогональны, выходы акселерометров 9, 10, 11 соединены с блоком управления гироплатформой и выработки выходных параметров 2, выходы которого соединены с датчиками момента гироскопа 5, 6, входы блоков управления двигателями стабилизации 3 соединены с выходами датчиков углов 7, 8 гироскопа 4, выходы блока управления двигателями стабилизации 3 соединены с соответствующими двигателями стабилизации.

Гироскопическая навигационная система функционирует следующим образом.

Гироплатформа 1 с помощью двигателей стабилизации по сигналам рассогласования датчиков углов гироскопа 7, 8 все время удерживается в одной плоскости с кожухом гироскопа 4. Кожух гироскопа 4 вместе с гироплатформой 1 приводится в положение, наклоненное по отношению к плоскости горизонта на заданный угол скоростной девиации, и удерживается в этом положении с помощью моментов, накладываемых через датчики момента гироскопа 5, 6 по сигналам, специально вырабатываемым в блоке управления гироплатформой 1, двигатель 12 может работать и как следящий двигатель по сигналу датчика угла 17 или отрабатывая сигнал компасного курса, выработанного ИС. За исходную систему координат примем сопровождающий трехгранник Дарбу Е₀N₀ζ₀. Ось ON₀ справлена по компасному меридиану на север. Ось Oζ₀ - по вертикали вверх. Тогда проекции абсолютной угловой скорости трехгранника Е₀N₀ζ₀ на его оси суть O; ; r. Проекции ускорения будут -; -rV; g, где g - ускорение силы тяжести.

С гироплатформой свяжем правую систему координат Е₁N₁ζ₁

Систему координат Е₁N₁ζ₁ получим из системы координат Е₀N₀ζ₀ последовательными поворотами:

1. вокруг оси ОЕ₀ на угол α соответственно,

2. вокруг оси ON₁ на угол β соответственно.

Проекции абсолютной угловой скорости трехгранника Е₁N₁ζ₁ на его оси

где Δp; Δq - дрейфы гироскопов.

Проекции кажущегося ускорения вершины трехгранника на его оси будут

где - погрешности соответствующих акселерометров.

Выражения для управляющих сигналов гироскопа определим следующие

где

- горизонтальная составляющая абсолютной угловой скорости объекта, выработанная с учетом сигналов внешних источников.

Уравнения движения (функционирования системы) будут

Ω_Е= Ω_Еупр

Ω_N= Ω_Nупр

Управления ошибок примут вид (для α<10°):

Из (1) следует, например, что ошибка определения и время готовности выработки курса существенно уменьшаются.

Источники информации:

1. В.А.Беленький. Патент на изобретение №2251078.

2. А.В.Репников, Г.П.Сачков, А.И.Черноморский. "Гироскопические системы".

Изобретение относится к гироскопическому приборостроению и может быть использовано для обеспечения навигации морских, воздушных и наземных объектов. Способ выработки навигационных параметров и вертикали места заключается в том, что управляющие сигналы гироплатформы или модели гироплатформы при аналитическом решении задач ориентации формируют таким образом, чтобы обеспечить связь между скоростной девиацией α и горизонтальной составляющей абсолютной угловой скорости объекта , , где - горизонтальная составляющая абсолютной угловой скорости объекта, ω₀ - частота Шулера, n - параметр системы больше единицы. Технический результат: уменьшение ошибки определения и времени готовности выработки курса объекта. 1 ил.

Способ выработки навигационных параметров и вертикали места, включающий измерение составляющих кажущегося ускорения при помощи акселерометров, оси чувствительности которых связаны с гироплатформой, формирование сигналов управления гироплатформой, отработку сформированных сигналов при помощи гироскопа или датчиков абсолютной угловой скорости, или включающий измерение сигналов гироскопов или датчиков абсолютной угловой скорости, оси которых направлены по осям приборного трехгранника, аналитическое решение задачи ориентации путем моделирования работы инерциальной системы, выработку навигационных параметров и вертикали места, отличающийся тем, что управляющие сигналы гироплатформы или модели гироплатформы при аналитическом решении задач ориентации формируют таким образом, чтобы обеспечить связь между скоростной девиацией α и горизонтальной составляющей абсолютной угловой скорости объекта ,

,

где - горизонтальная составляющая абсолютной угловой скорости объекта;

ω₀ - частота Шулера;

n - параметр системы больше единицы.