Способ начальной выставки в азимуте самоориентирующегося указателя курса с каналами горизонтальной коррекции с невертикальной осью наружной рамки Советский патент 1993 года по МПК G01C19/18 G01C19/00 G01C19/38 

Изобретение относится к навигационному приборостроению и может быть использовано для определения ориентации в азимуте неподвижных относительно Земли объектов.

Целью изобретения является повышение точности выставки в азимуте.

Это достигается тем, что в способе начальной выставки в азимуте самоориентиру- ющегося указателя курса с каналом горизонтальной коррекции и невертикальной осью наружной рамки, состоящем в определении положения платформы в азимуте по результатам измерения, запоминания и обработки сигналов, поступающих на датчик момента горизонтального канала коррекции гироскопического чувствительного элемента, установленного на платформе указателя курса, в нескольких заданных положениях платформы в азимуте, отстоящих на фиксированный угол, формируют сигналы в канале горизонтальной коррекции в соответствии со следующей зависимостью

.W

КгГ - - ад sin cos /% - sin yn

Дм

где Uri - напряжение управления датчиком момента горизонтального канала коррек 5

сл ел чэ сь

ции для 1-го положения платформы в азимуте (I 1,2,3);

ki - коэффициент передачи горизонтального канала коррекции;

кдмг - коэффициент передачи датчика момента горизонтального канала коррекции; Н - кинетический момент гироскопического чувствительного элемента;

/Й-измеренный угол отклонения продольной оси платформы от плоскости горизонта; УП - измеренный угол отклонения поперечной оси платформы от плоскости горизонта; yVi - широта места положения объекта; соз -угловая скорость вращения Земли, преобразовывают сформированные сигналы в соответствии со следующей зависимостью:

Si

Н

и запоминают преобразованные сигналы последовательно в первом, втором и третьем положениях платформы в азимуте, отстоящих на фиксированный угол, определяют разность между запомненным сигналом в первом положении платформы и втором, втором и третьем определяют коэффициенты при слагаемых запомненных сигналов, содержащих искомый угол положения в азимуте

am 0уп cos (. 6 ( - 1)) cos yЈ - sln(5(i -1 ))sintfsln/ft , Ьщ Муп sin ( 5(i - 1))cosyЈ +

+ cos((5(i -.1 )) sin y8 sin/88,

где Wnnrr приборное значение горизонтальной составляющей угловой скорости вращения Земли; д - фиксированный угол разворотов платформы в азимуте, используя значения углов наклона платформы, из- меренных при помощи индикатора горизонта, значения широ ты места объекта и угла разворотов платформы в азимуте д , по вычисленным коэффициентам и разностным сигналам определяют начальное положение платформы в азимуте в соответствии со следующими зависимостями:

sin Ct о (si - S0 ( Ь2п - ЬЗп ) - (s2 - S3.) ( Ь1гу - b2n) 55 (Bin - Э2п) (tin - ЬЗгТ) - ( -a3n)(bln -32n )

a°- (.Z-s2lilln..iri5.Lr.)(a2n ..

lain - a2n Jtb2n - b3nj -(а&гГ- азп)ьТгГ- b2np

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

a°sarctg(-s). coscr

На фиг, 1 показана связь земной географической системы координат О и системы координат OXnYnZn, связанной с платформой указателя курса; на фиг. 2 - пример реализации способа.

Земная географическая опорная система координат О , ось 0Ј которой направлена на восток, ось О / - на север, ось О Ј - по вертикали. Система координат OXnYnZn связана с платформой, ось ОХП совпадает с осью подвеса платформы, ось OYn лежит в плоскости платформы и перпендикулярна оси ОХП, ось OZn перпендикулярна плоскости платформы. Угол (f характеризует отклонение оси OYn от плоскости меридиана, угол /3° - от плоскости горизонта, а

угол f характеризует отклонение оси OZn от вертикальной плоскости О Ј Yn.

Самоориентирующийся указатель курса, представленный на фиг. 2, представляет собой гиростабилизатор с невертикальной осью стабилизации и состоит из корпуса 1, азимутальной рамы 2, установленной в корпусе 1 на.азимутальной оси 3, платформы 4 с перпендикулярной оси 3 осью подвеса 5, размещенной в раме 2. На платформе 4 установлен гироскопический чувствительный элемент 6 с горизонтальной главной осью, первая входная ось которого параллельна оси подвеса 5 платформы 4, а вторая перпендикулярна последней и главной оси, снабженной первым 7 и вторым 8 датчиками угла (ДУ), первым 9 и вторым 10 датчиками момента (ДМ) по входным осям. Кроме того, на платформе 4 закреплены первый 11 и второй 12 индикаторы горизонта ИГ, причем ось чувствительности первого перпендикулярна азимутальной оси 3 и оси подвеса 5 платформы 4, а второго - параллельна последней. По оси подвеса 5 платформы 4 установлен первый серводвигатель 13, вход которого через первый сервоусилитель 14 подключен к выходу первого ДУ 7. По азимутальной оси 3 установлен второй серводвигатель 15, вход которого через второй сервоусилитель 16 подключен к выходу второго ДУ 8. На оси 3 установлен азимутальный датчик угла 17, выход которого является выходом указателя. Для формирования уп- равляющих сигналов, подаваемых на первый ДМ 9, в схеме содержится

вычислительное устройство 19, а для управления вторым ДМ 10 - вычислительное устройство 18. Для измерения и преобразования сигналов управления горизонтальным каналом коррекции гироскопи- ческого чувствительного элемента 6 служит вычислительное устройство 20, Запоминающее устройство 21 запоминает сигналы, полученные в устройстве 20. На вход вычислительного устройства 23, определяющего положение платформы в азимуте, поступают сигналы с запоминающего устройства 21 и вычислительного устройства 22, производящего расчет коэффициентов;Вычислитель- ные и запоминающие устройства могут быть выполнены либо на отдельных микросхемах, реализующих операции сложения, умножения, функциональных преобразований, запоминания, либо р виде микропроцессора, выполняющего все необходимые алгоритмы предлагаемого способа.

Рассмотрим обоснование предлагаемого способа начальной выставки в азимуте. Аналитическое гирокомпасирование производится по результатам измерения види- мых уходов платформы от плоскости горизонта. На ДМ 10 азимутального канала коррекции подается с вычислительного устройства 18 сигнал

UAik -k2( о TI- о°д),

где к 2 - коэффициент передачи азимутального канала коррекции гироскопического

чувствительного элемента 6; о° TI - требуемый угол положения платформы 4 в азимуте

относительно корпуса; of3 д - угол положения платформы в азимуте относительно корпуса, измеренный датчиком угла 17.

Значение угла cf TI формируется в вычислительном устройстве 18 по формуле

0°Т| 0°о +0-1) б ,1 1,2,3,

где ct° о - угол начального положения платформы в азимуте относительно корпуса, измеренный датчиком угла 17; i - номер положения платформы в азимуте.

Сигнал управления датчиком момента 9 для 1-го положения платформы в азимуте формируется вычислительным устройством 19 и имеет следующий вид:

UriK - -k 1

И

кЈ

( COS/%

.дм

гдеki -коэффициентпередачи горизонтального канала коррекции;

- коэффициент передачи ДМ 9;

р п,{3 п°,у п° - приборные (измеренные) значения соответствующих углов.

Вычислительное устройство 20 производит измерение и преобразование сигналов Urik по следующему алгоритму:

S, %Ukr,

Запоминающее устройство 21 запоминает значения преобразованных сигналов Si, 82, 5з последовательно в первом, втором и третьем положениях платформы в азимуте, отстоящих на фиксированный угол д . Из уравнений движения платформы выведена следующая зависимость для сигналов Si, запомненных в устройстве 21

sj а)„ sin ( а° + (i - 1) д) cos у3 + + cos(o°+(i-1 )5)sln} sin/30 -м cos/30 sin f - afd 1;

Q)h - 0)3 cos p: o) ад sin f.

где (О 1е - систематическая составляющая горизонтального дрейфа гироскопического чувствительного элемента 6.

В первом положении платформы (i 1)

2°n о° о° TI , следовательно, сигнал UAI равен нулю и ДМ 10 препятствует каким-либо движениям платформы в азимуте. Сигнал S1, запомненный в устройстве 21, определяется формулой 51 COg 6incs60co5y0+C050C03iny0sinfb0J,-eGj co5 bVinjp0-Q9{ aiS n(,CoSOt ;-cofcoS b°s a4(, . гдеа1 yu, bi « sin у sin °.

После получения сигнала Si вычислительное устройство 18 формирует и подает на ДМ сигнал (i 2)

UA2k -k2( 0° Т2 - Cf д ),

0° Т2 0° 0+ д ,

под действием которого платформа разворачивается относительно начального поло

жения в азимуте о° о на угол д и удерживается в этом «сложении. Для второго поло- ain УЛ ( 5 (I - 1))cos у° п- sln(5yt жения платформы сигнал S2 имеет вид(1 - у п° sin ff n,

51Е«гГ5Х в 8 со5ув соз(огч8)яуч;п|1 - i 5

-w cosjb ;nye- D|,-aas;n Vbi :o9«1 - ibin w Ј ( 5 (1 - 1)i)cos y° n + cos( 6 (h

-Ofcosp f-co,, - f))sin у n° sin /8° n,

где :;..- ...: .. .; - .-: / ..-.; -. . ;, :

(cos 5 cosy0-sin(5 sin у°sln/3°)1ПгАе °tn™ « зсоз y n - приборное зна . . ло vuчение горизонтальной составляющей углоb2 ft fc(sln бсозу + cos(J sin уsin/3°).вой скорости вращения Земли, В вычислительном устройстве 23 по выАналогично производится поворот численным коэффициентам и разностным платформы в третье-положение.сигналам определяют начальное положение На ДМ 10 (1 3) поступает с вычисли- 15 платформы в азимуте в соответствии со еле- тельного устройства 18 сигнал дующими зависимостями:

UA3k--ka( 0° тз- 0° Д), 0°ТЗ 0° + 2 6 . ..о)&«- иЦп-Ь.м)-Свг-5а)(Ь|П-1 гг(Т

I. .(aw- nVCWn-b -t n-oi.jnKbin-Wn)

Сигнал 5з, запомненный в устройстве 20 I . ;: . л.

21, определяется формулойсо о.г а а п а2п1 Ь Ьг с 2 0| п }1

ss.(2S)co5y 4cos .2S).s;r.r0s;np -: / ,(а,п-а2п1(Ьгп-Ь5п)-(а2п-а%„)(Ь10-ЬгпУ

(3e6;njf -coc3, aisino(04- ЦсобйГ - . .

-Q co5|i 5;nr-,, .25 a0 arctg(slna° ). (

где ; . v . . . ... :. . .-,. - .- :,;......-:..; coso:0 ; :;,.;

аз и (cos2 и cosy0 -sin2 3 sln/3°),Изобрегёние позволяет значительно Ьз Wh(s1n2 (3 cosy0 +cos2 д si /У). повысить точность начальной выставки в

30 азимуте самоориентирующегося указателя

Слагаемое G)-r cos/3° sin у° в сиг- курса с каналом горизонтальной коррекции налах Si определяет уход платформы от пло- и невертикальной осью наружной рамки, так скости горизонта, вызванный вертикальной как устраняет погрешность из-за еистемати- составляющей со вращения Земли, воз- ческого горизонтального дрейфа гироскопй- никающей из-за невёртик льной оси стаби- 35 ческого чувствительного элемента, о i о j. п пявляющуюся самой существенной погреш- лизации 3 ( f f 0). Для компенсации этого ностью Уаналитического гирокомпасирова- ухода сформировано второе слагаемое сиг- Ния

нала управления датчиком момента9 гори- ф 0 р „у л а и зоб ре те ни я зонтального канала коррекции -Un ..-- 4Способ начальной выставки в азимуте

После запоминания сигналов S,,S2 и 8з , самоориентирующегося указателя курса с вычислительное устройство 23 определяет каналами горизонтальной коррекции с неразностные сигналывертикальной осью наружной рамки, состоящий в определении положения платформы

Si-S2 (ai-a2)sin о° +(bi-b2)cos. о° , 45 в азимуте по результатам измерения, запо- S2 - S3 (аз - аз)з1п й° + (Ь2 - Ьз)соз о° . минания и обработке сигналов, поступающих на датчик момента горизонтального

Используя для вычисления начального канала коррекции гироскопического чувст- положения платформы в азимуте разност- вительного элемента; установленного на ные сигналы, удается произвести автоком- 50 платформе указателя курса, в нескольких за- пенсацию погрешности из-за данных положениях платформы в азимуте, горизонтального дрейфа гироскопического отстоящих на фиксированный угол, о т л и - чувствительного элемента,ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения

Для определения начального положе- точности выставки в азимуте, формируют ния платформы в азимуте в устройстве 22 55 сигналы в канале горизонтальной коррек- вычисляются значения коэффициентов ain ции в соответствии со следующей зависимо- и bin при слагаемых запомненных сигналов, стью: содержащих искомый угол положения в азимуте, по следующим формулам:

Uri -Ki/$ -f--шз sin cos/ sinyS

Кдм

где Uri - напряжение управления датчиком момента горизонтального канала коррекции для i-ro положения платформы в азимуте, , 2,3;

К.1 - коэффициент передачи горизонтального канала коррекции;

Кдмг - коэффициент передачи датчика момента горизонтального канала коррекции;

Н - кинетический момент гироскопического чувствительного элемента;

ft п° - измеренный угол отклонения продольной оси платформы от плоскости горизонта;

у п° - измеренный угол отклонения поперечной оси платформы от плоскости горизонта;

рт - широта места положения объекта; со з - угловая скорость вращения Земли,

преобразовывают сформированные сигнэ1 лы в соответствии со следующей зависимостью:

К 1 1Чдм

SiН

Uri

ляют разность между запомненным сигналом в первом положении платформы и втором, втором и третьем, определяют коэффициенты при слагаемых запомненных сигналов, содержащих искомый угол положения в азимуте.

(5.:5t(bw-bsl,))(bin-bM)

smui

0 cos

(аш-агпНЬгп-Ьэп)-(«211-0 jnKbjn-Wn) „ (51-51)(а„,-а2„)-(5|-5)(агп-С11п)

5

0

5

X ----------------------------------------------------------------------------------------- J

(a,a-ain)(b2n-b3n)-(a4n-3,,n)(bin-b2r,) где а)р п - приборное значение горизонтальной составляющей угловой скорости вращения Земли;

б - фиксированный угол разворота платформы в азимуте,

используя значения углов наклона платформы, измеренных при помощи индикаторов горизонта, значения широты места объекта . и угла разворота платформы в азимуте д , по вычисленным коэффициентам и разностным сигналам определяют начальное положение платформы в азимуте в соответствии со следующей зависимостью:

q;e.(s(;-o}cosyJ.-5in((H;-Mb;nyS5-.

bin (Sti-0 co5jf0nvC05( Г Р«3 ,

Изобретение относится к навигационному приборостроению и может быть использовано для определения ориентации в азимуте неподвижных относительно Земли объектов. Целью изобретения является повышение точности выставки в азимуте. Способ включает измерение и запоминание сигналов поступающих на датчик момента горизонтального канала коррекции в нескольких заданных положениях, при этом сигнал в канале коррекции формируется по определенному закону, определение разности между запомненными сигналами в первом положении платформы и втором и третьем и определение начального положения платформы в азимуте по определенным зависимостям на основе информации о значениях углов наклона платформы в азимуте, измеренных с помощью индикатора горизонта, значения широты места объекта, углов разворота платформы в азимуте вычисленным коэффициентам и разностным сигналам. 2 ил.

и запоминают преобразованные сигналы последовательно в первом, втором и третьем положениях платформы в их азимуте, отстоящих на фиксированный угол, опредеa° artctg( o° /cos a° ).

Фиг. 1