Устройство для определения азимута

 

Изобретение относится к технике автономной ориентации и может быть использовано при определении азимутального положения стационарных объектов на Земле. Цель изобретения - повышение точности измерения путем учета изменения величины кардановой ошибки. В устройство, содержащее две стабилизированные платформы 1 и 2, введен оптический канал измерения кардановой ошибки, содержащий оптический излучатель 5, зеркало 6 и координатно-чувствительньй фотоприемник 7. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Р1) С 01 C 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4370437/10 (22) 21. 12. 87 (46) 28. 02. 91. Бюл. N - 8 (72) С.В.Соколов и А.Н.Фальченко (53) 528.526(088.8) (56) Назаров В. И., Хлебников Г. А, Гидростабилизаторы ракет, N. Воениздат, 1975, с. 188-191.

Шилинский А.Ю. Ориентация, гироскопы и инерциальная навигация. М.:

Наука, 1980, с. 12-21. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗИМУТА

„„SU 1 1275 А1

2 (57) Изобретение относится к технике автономной ориентации и может быть использовано при определении азнмутального положения стационарных объектов на Земле. Цель изобретения — повышение точности измерения путем учета изменения величины кардановой ошибки. В устройство., содержащее две стабилизированные платформы 1 и 2, введен оптический канал измерения кардановой ошибки, содержащий оптический излучатель 5, зеркало 6 и ко" ординатно-чувствительный фотоприемник 7. 2 ил.

1631275

Изобретение относится к технике автономной ориентации и может быть использовано при определении азимутального положения стационарных объ5 ектов на Земле.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем учета изменения величины кардановой ошибки.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 — схема расположения системы кардановых подвесов относительно Земли.

Устройство содержит две стабилизированные платформы, каждая из которых состоит из первого 1 и второго 2 двухстепенного карданового подвеса, оси внешних колец которых взаимоперпендикулярны. Кольца 3 и 4 шарнирно закреплены на основании объекта, их плоскости в начальный момент времени параллельны плоскости горизонта — это легко обеспечивается перед началом работы системы использованием любой типовой систе- 25 мы горизонтирования. Плоскости внутренних колец платформ 5 и 6 стабилиэировавы в плоскости Ор ((О g P ) в инерциальном пространстве, взаимопараллельны и в исходном положении параллельны плоскостями внешних ко- . лец. Стабилизация колец 5 и 6 в плоскости О (макет быть осуществлена с помощью типовой системы стабилизации при соответствующем размещении по осям подвесов двигателей 7 стабилизации и гидроблоков 8 на платформах 5 и 6. Выход датчика угла гидроблока 8 ij подключен к управляющему входу двигателя 7ij i j = 1,2. 40

На платформе 5 расположен источник 9 точечного (с высокой степенью фокусировки) излучения, оптически связанный через зеркало 10, расположенное45 на платформе 6, с координатно-чувствительным фотоприемником (КЧФ) 11, также расположенным на платформе 6.

В качестве источника излучения может быть использован обычный лазер (диаметр луча 1-4 мкм), КЧФ может быть выполнен. в виде фотодиодной матрицы.

Шаг А между чувствительными элементами КЧФ 5 мкм при расстоянии между кольцами 1 м обеспечивает разрешающую

55 способность при измерении угла взаимного разворота платформ 5,6 1".

При g )5 мкм необходимо осуществлять разводку.оптических сигналов от зеркала 10 с помощью плотно упакованных оптических волокон (диаметр 3-4 мкм).

Устройство работает следующим образом.

Основание с закрепленными на нем подвесами 1, 2 вместе с Землей вращается вокруг оси О со скоростью (Д„ cos А, вокруг оси Π— со скоростью Я„а sin А, где A — угол между направлением меридиана и осью О (азимутальный угол), как показано на фиг. 2. По истечении заданного времени Т угол взаимного разворота х внутренних колец 5 и 6 — "кардановая"

1 Qi .ошибка — станет равным х = --- sin2A

2 Т и луч источника 9, отраженный от зеркала 10, переместится на соответствующий чувствительный элемент КЧФ

11, сигнал с которого определяет величину угла х, что позволяет определить угол А. При известном угле А информация о величине х делает возможным определение широты места СР.

В основу работы системы положены следующие соображения. При расположении на подвижном основании двух двухстепенных кардановых подвесов таким образом, что оси их внешних колец взаимноперпендикулярны, а плоскости внутренних колец стабилизированы в инерциальном пространстве и параллельны друг другу (фиг. 1), в процессе вращения основания вокруг осей Y и Х соответственно на углы 9 и Ц) возникает так называемая "кардановая ошибка — точнее взаимный разворот

Ф внутренний колец подвесов (осей, и, ) относительно вертикальной оси p/f P» на угол х. Угол х определяется при малых углах 8 и() следующим образом:

На чертежах система координат OXYZ связана с основанием, система

0Y) Х Zg (OX YzZ z) связана с внешним кольцом 1-го (2-го) подвеса, система

0(g fl(0($ P ) связана с внутренним кольцом I ãî (2-го) подвеса и инерциальным пространством при стабилизации внутренних колец.

В устройстве реализуется идея использования кардановой" ошибки для определения азимута (широты) объекта.

При расположении системы кардановых подвесов (фиг. 2) относительно Земли так, что плоскости их внешних колец

1б31275

25 (3) 1 . 2х

А = — ° arcsin

2 t Q

При известном угле А подобным образом можно измерять также неизвестное значение

30 (= arccos

С) 1 о

Выражение (4) упрощается при А=45 2х

35 (. = arccos

g t

Ограничения, накладываемые на точность и диапазон измерения А при использовании данного подхода, обуслов- 40 лены разрешающей способностью датчика, фиксирующего угол х, и временем измерения угла х, играющим для стационарных объектов второстепенную роль.

Из (3) очевидным образом опреде- 45 лится влияние разрешающей способности параллельны плоскости горизонта в начальный момент времени работы устройства, а взаимопараллельные плоскости внутренних колец стабилизированы в инерциальном пространстве и в начальный момент времени также параллельны плоскости горизонта, "кардановая" ошибка подвесов — угол х взаимного вращения внутренних колец, с течением 10 времени будет изменяться в соответствии с (1) по закону х = Я ° sin A cos А t

2 (2) где А — угол разворота плоскости

0XZ относительно плоскости меридиана (азимутальный угол);

Яг = (2 cosg скорость Вращения Земли 20

С вЂ” из ве стн ая широта места; текущее время, to = О.

Из (2) легко определяется угол А по измеренному х: датчика угла Д х на точность определения азимута Д А при фиксированном t:

Ьх

При заданных Q А и Д х ле гко определяется потребное минимальное значение измерения:

hx Лх

ЬА 1 6 А

" 4(4x)* +

t гЧИ 4 И

f о

Если ДА = 2, то при (g = 45 и ид= 45 мин, на экваторе с ир23 мин.

Таким образом, измерение "кардановой" ошибки — угла взаимного разворота х внутренних стабилизируемых колец, позволяет измерить азимутальное положение системы.

Формула изобретения излучения через введенное зеркало.

Устройство для определения азимута, содержащее две стабилизированные платформы, каждая из которых состоит иэ двухстепенного карданового подвеса с установленными в нем попарно гидроблоками, датчиками углов поворота гидроблоков и двигателями стабилизации, кинематически связанными с осями карданового подвеса, выходы датчиков углов поворота гидроблоков соединены с входами управления двигателей стабилизации, а оси внешних колец, кардановых подвесов взаимно перпендикулярны, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности путем учета изменения величины кардановой ошибки, оно снабжено источником излучения, закрепленным на одной из платформ, и координатно-чувствительным фотоприемником, закрепленным на другой платформе и оптически связанным с источником

Составитель Л. Корнеева

Редактор Е.Копча Техред Л.Сердюкоав Корректор М.Кучерявая

Заказ 533 Тираж 309 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, .Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101