Бескардановая инерциальная система угловой ориентации

Авторы патента:

G01C21 - Навигация; навигационные приборы, не отнесенные к предыдущим группам (измерение расстояния, пройденного наземным транспортным средством, G01C 22/00; измерение линейной и угловой скорости или ускорения G01P; управление курсом, высотой или положением транспортных средств G05D 1/00; системы управления движением транспорта G08G)

Изобретение относится к области инерциальной навигации и может быть использовано при определении угловой ориентации движущихся объектов. Сущность: система содержит три измерителя угловой скорости с взаимно ортогональными осями чувствительности и бортовую вычислительную машину, входы которой связаны с измерителями угловой скорости. Кроме того, в нее введен четвертый измеритель угловой скорости, выход которого соединен с входом бортовой вычислительной машины. Первый и четвертый измерители угловой скорости установлены в одноосные поворотные механизмы с осями поворотов, параллельными осям чувствительности второго и третьего измерителей угловой скорости. Входы поворотных механизмов соединены с выходами бортовой вычислительной машины. Технический результат: повышение точности определения ориентации объекта бескардановой инерциальной системой. 2 ил.

Изобретение относится к области инерциальной навигации и может быть использовано при определении угловой ориентации движущихся объектов.

Известны бескардановые инерциальные системы угловой ориентации, состоящие из трех измерителей угловой скорости, оси чувствительности которых образуют ортогональный трехгранник, неподвижный относительно осей объекта, и бортовой вычислительной машины, в которой по информации от измерителей угловой скорости математически моделируется угловое движение объекта (см. книгу М.И.Захарина, Ф.М.Захарина "Кинематика инерциальных систем навигации", Машиностроение, 1968, стр.173).

Наличие собственных уходов измерителей угловой скорости (ИУС) при достаточно высокой стабильности этих уходов в одном запуске приводит к накапливающейся со временем погрешности определения угловой ориентации объекта указанными бескардановыми инерциальными системами.

Целью настоящего изобретения является повышение точности определения ориентации объекта бескардановой инерциальной системой.

Поставленная цель достигается тем, что в состав бескардановой инерциальной системы введен четвертый измеритель угловой скорости, выход которого соединен с входом бортовой вычислительной машины, при этом первый и четвертый измерители угловой скорости установлены в одноосные поворотные механизмы с осями поворотов, параллельными осям чувствительности второго и третьего измерителей угловой скорости соответственно, позволяющие поворачивать и фиксировать оси чувствительности первого и четвертого ИУС параллельно, перпендикулярно и антипараллельно осям чувствительности третьего и второго измерителей угловой скорости соответственно, а управляющие входы поворотных механизмов соединены с управляющими выходами бортовой вычислительной машины.

На фиг.1 представлена блок-схема бескардановой инерциальной системы.

Бескардановая инерциальная система содержит четыре измерителя угловой скорости 1, 2, 3 и 4, два из которых 1 и 4, установлены в одноосные поворотные механизмы 5 и 6 соответственно, и бортовую вычислительную машину 7.

Функционирование бескардановой инерциальной системы приводится на примере определения ориентации объекта в условиях, когда систематические составляющие скоростей уходов ИУС не меняются со временем.

Обозначим через _x, _y, _z - проекции абсолютной угловой скорости объекта на оси правой ортогональной системы координат XYZ, оси X и Y которой совпадают с осями чувствительности измерителей угловой скорости 2 и 3 соответственно. Пусть ₁, ₂, ₃ и ₄ - систематические значения скоростей уходов, а d₁(t), d₂(t), d₃(t) и d₄(t) - значения выходных сигналов в момент времени t измерителей угловой скорости 1, 2, 3 и 4 соответственно.

В исходном положении оси чувствительности измерителей угловой скорости 2, 3 и 4 направлены по осям Х, Y и Z соответственно (см. фиг.2 а) и ориентация объекта определяется в бортовой вычислительной машине 7 по информации, поступающей от этих ИУС. Ось чувствительности ИУС1 параллельна оси чувствительности ИУС3 и на момент времени t₁, в бортовой вычислительной машине определяется разность (А) показаний измерителей угловой скорости 1 и 3

По сигналу бортовой вычислительной машины поворотный механизм 5 поворачивает и фиксирует ось чувствительности ИУС1 антипараллельно оси Y (см. фиг.2 б), и в бортовой вычислительной машине определяется сумма показаний (В) ИУС1 и 3, в момент времени t₂

Далее поворотный механизм 5 по сигналу бортовой вычислительной машины поворачивает и фиксирует ось чувствительности ИУС 1 параллельно оси Z, и вычислительная машина определяет ориентацию объекта по информации, поступающей от измерителей угловой скорости 1, 2, 3.

Затем по сигналу бортовой вычислительной машины поворотный механизм 6 поворачивает и фиксирует ось чувствительности ИУС 4 параллельно оси Х (см. фиг.2 в), при этом в бортовой вычислительной машине определяется разность показаний (С) измерителей угловой скорости 2 и 4 на момент времени t₃

После этого поворотный механизм 6 устанавливает ось чувствительности ИУС 4 антипараллельно оси Х (см. фиг.2 г) и бортовая вычислительная машина вычисляет сумму показаний (Д) измерителей угловой скорости 2 и 4 на момент времени t₄

По величинам А, В, С и Д бортовая вычислительная машина 7 вычисляет систематические значения скоростей уходов измерителей угловой скорости 1, 2, 3 и 4 по формулам

Предлагаемое устройство позволяет с точностью до случайных составляющих скоростей уходов исключить влияние систематических составляющих уходов измерителей угловой скорости на точность определения ориентации объекта бескардановой инерциальной системой.

Следует отметить, что выявление систематических составляющих уходов измерителей угловой скорости происходит в режиме определения бескардановой инерциальной системой угловой ориентации объекта.

Формула изобретения

Бескардановая инерциальная система угловой ориентации, содержащая три измерителя угловой скорости с взаимно ортогональными осями чувствительности и бортовую вычислительную машину, входы которой связаны с измерителями угловой скорости, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности определения ориентации объекта бескардановой инерциальной системой, в нее введен четвертый измеритель угловой скорости, выход которого соединен с входом бортовой вычислительной машины, первый и четвертый измерители угловой скорости уставлены в одноосные поворотные механизмы с осями поворотов, параллельными осям чувствительности второго и третьего измерителей угловой скорости, а входы поворотных механизмов соединены с выходами бортовой вычислительной машины.

РИСУНКИ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники

Двухосный гиростабилизатор // 1839933

Изобретение относится к приборам систем ориентации, а более точно к силовым гироскопическим стабилизаторам

Гироскопический стабилизатор // 1839920

Изобретение относится к гироскопическим приборам и может быть использовано в качестве исполнительного органа систем управления космических аппаратов

Гиростабилизатор // 1839899

Изобретение относится к гироскопическим устройствам и может быть использовано в авиационной и ракетно-космической технике

Гиростабилизатор // 1839898

Изобретение относится к гиростабилизаторам, применяющимся в прецизионных системах управления космическими аппаратами относительно их центра масс

Бескарданная инерциальная система угловой ориентации // 1839897

Изобретение относится к области инерциальной навигации и может быть использовано при определении угловой ориентации движущихся объектов

Силовое гироскопическое устройство // 1839791

Изобретение относится к электромеханическим исполнительным органам систем ориентации искусственных спутников Земли на основе спаренных гироскопов

Способ измерения дрейфа гироинерциальных систем // 1838761

Изобретение относится к области опре- , ;еления навигационных параметров при полощи гироинерциальных систем (ГИС) 1авигации и может быть использовано для ,1втономного измерения и коррекции дрейфа базовой и корректируемой ГИС на движущемся объекте, а также при создании инерциальных комплексов на базе нескольких ГИС с автономной коррекцией горизонтальных каналов

Многокоординатный измеритель // 1836623

Изобретение относится к точному машиностроению , а именно к приборам для многокоординатных измерений

Способ автоматической выставки по курсу инерциальной навигационной системы и устройство для его осуществления // 1835489

Изобретение относится к навигации, в частности к способам и устройствам автоматической выставки по курсу ИНС

Преобразователь инерциальной информации // 2100779

Устройство для дистанционного определения положения объекта (его варианты) // 2103664

Бесплатформенная инерциальная система // 2104492

Изобретение относится к гироскопической навигации и может быть использовано для морских, воздушных и наземных объектов

Устройство для выделения центра изображения объекта излучения // 2104493

Способ определения высоты полета летательного аппарата и устройство для его осуществления // 2107262

Изобретение относится к авиационному приборостроению и может быть использовано для определения высоты полета летательного аппарата и позволяет повысить точность и расширить диапазон определени высоты полета летательного аппарата

Способ инерциальной навигации // 2107897

Изобретение относится к области инерциальной навигации, в частности к способам определения текущих значений координат движущегося объекта

Способ выработки навигационных параметров и вертикали места // 2110769

Система индикации авиационного обзорно-прицельного комплекса // 2112212

Изобретение относится к бортовым самолетным системам отображения информации и может быть применено на различных типах самолетов штурмовой и бомбардировочной авиации

Определение долготы места на основе концепции р.м.магомедова (варианты) // 2112213

Изобретение относится к астрономии и может быть использовано для определения долготы места по наблюдению светил

Способ определения геометрических параметров опорно- поворотных устройств телескопов // 2112281

Изобретение относится к способу определения геометрических параметров опорно-поворотных устройств (ОПУ) телескопов различных типов монтировок с различным количеством исполнительных осей (осей вращения)