Способ определения истинного азимута системой самоориентирующейся гироскопической



Способ определения истинного азимута системой самоориентирующейся гироскопической

 


Владельцы патента RU 2407989:

Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (ОАО "ВНИИ "Сигнал") (RU)

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение при разработке, изготовлении и эксплуатации самоориентирующихся гироскопических систем курсоуказания и курсокреноуказания. Технический результат - повышение точности. Для достижения данного результата включают режим гирокомпаса для приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в северном направлении. После приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в северном направлении и фиксации с курсового датчика угла значение AN азимута последовательно производят ускоренный разворот курсового гироскопа в азимуте на угол π и включают режим гирокомпаса для приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в южном направлении.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при разработке, изготовлении и эксплуатации систем самоориентирующихся гироскопических курсоуказания и курсокреноуказания, предназначенных для систем навигации и топопривязки, наведения и прицеливания подвижных объектов наземной техники.

Известна система самоориентирующаяся гироскопическая курсокреноуказания по патенту РФ на изобретение №2124184, в которой аппаратно, т.е. физически, реализованы различные режимы работы. Курсовой гироскоп может работать в двух режимах: в режиме хранения заданного азимутального направления или в режиме гироазимута (режим ГА) как при стоянке, так и при движении объекта; в режиме самоориентирования или в режиме гирокомпаса (режим ГК) при стоянке объекта. Горизонтальный гироскоп работает в режиме хранения плоскости горизонта или в режиме гирогоризонта (режим ГГ) как при стоянке, так и при движении объекта, при этом вертикальная ось подвеса курсового гироскопа удерживается по направлению местной вертикали. В системе реализована также аппаратно-программная компенсация широтной и систематической составляющих ухода курсового гироскопа относительно вертикальной оси подвеса.

Известна самоориентирующаяся гироскопическая система курсоуказания по патенту РФ на изобретение №2186338. Такая система отличается от системы по патенту РФ на изобретение №2124184 отсутствием реализации режима ГГ и содержит только курсовой гироскоп, при этом вертикальная ось подвеса курсового гироскопа при наличии наклона объекта не удерживается по направлению местной вертикали.

Известна система самоориентирующаяся гирокурсокреноуказания по свидетельству РФ на полезную модель №9521, отличающаяся от системы по патенту РФ на изобретение №2124184 наличием режима ускоренного разворота курсового гироскопа (режим РГ). В режиме РГ курсовой гироскоп разворачивается в азимуте с высокой скоростью.

Исходным режимом при включении систем самоориентирующихся гироскопических по патентам РФ №2124184, №2186338 и по свидетельству РФ на полезную модель №9521 является режим ГА, при этом главная ось курсового гироскопа удерживается в плоскости горизонта горизонтальной коррекцией и свободна в азимуте. При включении режима ГК крутизна горизонтальной коррекции курсового гироскопа уменьшается, при этом включается азимутальная косвенная коррекция курсового гироскопа для приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в северном направлении. Значение AN азимута фиксируется с курсового датчика угла системы самоориентирующейся гироскопической как значение Аист истинного азимута

Существенный недостаток систем самоориентирующихся гироскопических по патентам РФ №2124184, №2186338 и по свидетельству РФ на полезную модель №9521 заключается в следующем. Из-за действия моментов относительно вертикальной оси подвеса курсового гироскопа, возникающих от влияния различных внешних возмущающих факторов (от моментов трения в осях подвеса и других), а также из-за собственных уходов курсового гироскопа относительно горизонтальной оси подвеса, возникающих от влияния различных внутренних возмущающих факторов (от смещения центра тяжести чувствительного элемента и других), возрастает, а при изменении широты местоположения объекта - значительно, погрешность определения истинного азимута. При определенных значениях приращения широты местоположения объекта и определенных значениях возмущающих моментов погрешность может быть недопустимой. При этом определить явным способом, то есть прямыми или косвенными измерениями, уход курсового гироскопа относительно горизонтальной оси подвеса практически не представляется возможным.

В качестве прототипа принят способ определения истинного азимута в системе самоориентирующейся гироскопической курсокреноуказания по свидетельству РФ на полезную модель №9521. Способ определения истинного азимута реализован в системе следующим образом. При включении режима ГК главная ось курсового гироскопа приводится в плоскость меридиана в северном направлении.

Из-за действия моментов МВ относительно вертикальной оси подвеса курсового гироскопа, возникающих от влияния различных внешних возмущающих факторов, а также из-за собственных уходов ωГ курсового гироскопа относительно горизонтальной оси подвеса, возникающих от влияния различных внутренних возмущающих факторов, главная ось курсового гироскопа отклоняется от северного направления в зависимости от широты φ местоположения объекта на величину ΔAN

где Н - значение собственного кинетического момента курсового гироскопа.

Таким образом, при положительных значениях φ, ωГ и МВ главная ось курсового гироскопа отклоняется от северного направления к восточному направлению на угол ΔAN, при этом с курсового датчика угла системы самоориентирующейся гироскопической значение азимута AN, как значение Аист истинного азимута (1), фиксируется с погрешностью ΔAN

При определенных значениях приращения широты местоположения объекта и определенных значениях возмущающих моментов погрешность может быть недопустимой.

Изобретение направлено на повышение точности определения истинного азимута системой самоориентирующейся гироскопической.

Повышение точности определения истинного азимута достигается тем, что после включения режима гирокомпаса для приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в северном направлении, после приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в северном направлении и фиксации с курсового датчика угла значение AN азимута последовательно производят ускоренный разворот курсового гироскопа в азимуте на угол π и включают режим гирокомпаса для приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в южном направлении, а после приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в южном направлении фиксируют с курсового датчика угла значение AS азимута и определяют значение Аист истинного азимута как

При предлагаемом способе определения истинного азимута погрешность ΔAN (2), присущая прототипу, практически исключается следующим образом.

При приведении главной оси курсового гироскопа в режиме ГК в

плоскость меридиана в южном направлении значение AS азимута фиксируется с курсового датчика угла системы самоориентирующейся гироскопической, при этом

где ΔAS - погрешность определения истинного азимута в режиме ГК при приведении главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в южном направлении, при этом

Таким образом, при положительных значениях φ, ωГ и МВ главная ось курсового гироскопа отклоняется от южного направления также к восточному направлению на угол ΔAS, при этом

С учетом уравнений (7) уравнения (4) можно представить в виде

Заявленное определение значения Аист истинного азимута (4) получается при складывании второго уравнения из (3) с первым и вторым уравнениями из (8), при этом погрешности ΔAS и ΔAN, равные согласно (7) по модулю и противоположные по знаку, исключаются. Таким образом, при заявленном способе происходит автокомпенсация погрешностей, возникающих из-за действия моментов относительно вертикальной оси подвеса курсового гироскопа и из-за собственных уходов курсового гироскопа относительно горизонтальной оси подвеса.

Выбор знаков сложения или вычитания π в уравнениях (4), (5) и (8) связан с тем, что значения Аист, ΔAS и ΔAN азимута всегда находятся в диапазоне от 0 до 2π (от 0 до 3,60 градусов). При этом конкретный знак выбирается при сравнении значений азимута ΔAS и ΔAN.

Дополнительно в заявленном способе включение режима ускоренного разворота курсового гироскопа в азимуте на угол π позволяет сократить время определения истинного азимута, так как при этом время разворота курсового гироскопа в азимуте на угол π значительно ниже времени приведения главной оси гироскопа в азимуте на угол π в режиме гирокомпаса при приведении главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана с северного в южное направление.

Заявляемый способ промышленно применим, что подтверждается его успешной апробацией на опытных образцах систем самоориентирующихся гироскопических курсокреноуказания. При применении заявляемого способа на указанных образцах достигается повышение точности определения истинного азимута системами самоориентирующимися гироскопическими, в том числе при изменении широты местоположения системы.

Способ определения истинного азимута системой самоориентирующейся гироскопической с курсовым гироскопом и курсовым датчиком угла, заключающийся в том, что включают режим гирокомпаса для приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в северном направлении, после приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в северном направлении фиксируют с курсового датчика угла значение AN азимута и выключают режим гирокомпаса, отличающийся тем, что после фиксации с курсового датчика угла значения AN азимута последовательно производят ускоренный разворот курсового гироскопа в азимуте на угол π и включают режим гирокомпаса для приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в южном направлении, а после приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в южном направлении фиксируют с курсового датчика угла значение AS азимута и определяют значение Аист истинного азимута как
,
.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области наведения управляемых снарядов. .

Изобретение относится к способам определения угловых параметров движения крылатых беспилотных летательных аппаратов (далее БЛА) и может быть использовано при управлении БЛА, совершающего маневр с помощью различных режимов полета: рикошетирования, планирования и комбинированного режима.

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности к средствам прецизионного измерения курса объекта при контроле погрешности выработки курса системами навигации корабля при нахождении его у причала.

Изобретение относится к электромеханическим исполнительным органам систем ориентации искусственных спутников Земли. .

Изобретение относится к области определения азимута заданного направления и может быть использовано в геодезии, навигации, топографии, системах прицеливания и наведения.

Изобретение относится к области виброзащитной техники и может быть использовано для стабилизации в плоскости горизонта мобильных лидаров (объектов), расположенных на автомобилях, и для защиты их от внешних вибрационных механических воздействий, от работающего двигателя автомобиля, служащего генератором электропитания, а также функционально связанных с лидаром систем (навигации, телевизионных, газового анализа, метеосистем).

Изобретение относится к приборостроению, а именно к инерциальным системам навигации с гиростабилизированной платформой. .

Изобретение относится к области гироскопических систем и может быть использовано для определения азимута, например в высокоточных системах различного назначения.

Изобретение относится к навигационной технике. .

Изобретение относится к системам ориентации и навигации подвижных объектов, в частности к системам информационного обеспечения пилотажно-навигационных комплексов летательных аппаратов.

Изобретение относится к управляемым гиростабилизаторам линии визирования, работающим на подвижных объектах и предназначенным для стабилизации оптического изображения

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для определения азимута, например, в высокоточных системах различного назначения

Изобретение относится к области корректируемых по информации от навигационных спутников гироскопических систем навигации морских объектов

Изобретение относится к системам автоматического управления и может найти применение для стабилизации поля зрения и управления линией визирования оптических приборов, размещаемых на подвижных объектах

Изобретение относится к гироскопической технике, а именно к управляемым гиростабилизаторам с косвенной стабилизацией, работающим на подвижных объектах

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано для контроля гиростабилизированных платформ космического назначения

Азимутальная ориентация платформы трехосного гиростабилизатора по приращениям угла прецессии гироблока относится к области приборостроения и может быть использована для определения азимута, например, в высокоточных системах различного назначения. Технический результат - повышение точности и сокращение времени определения азимута базового направления, связанного с платформой трехосного гиростабилизатора. Для достижения данных целей используется один из гироблоков системы стабилизации гиростабилизированной платформы, при этом горизонтирование платформы относительно одной из осей осуществляется путем отключения акселерометра от датчика моментов гироблока системы стабилизации по этой оси и подключения его к соответствующему двигателю стабилизации через усилитель стабилизации. Перед началом измерений одну из осей, связанных с платформой трехосного гиростабилизатора, грубо приводят по азимуту к меридиану. Одновременно со считыванием информации с широкодиапазонного кодового датчика угла гироблока рассчитываются номинальные значения данного угла в соответствии с уравнением номинального движения, а азимут оси чувствительности гироблока определяют по информационным сигналам, равным разности между номинальными значениями угла прецессии гироблока и соответствующими значениями датчика угла этого гироблока. 1 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для определения азимутального положения платформы трехосного гиростабилизатора, например, в высокоточных навигационных системах различного назначения. Технический результат - расширение функциональных возможностей и повышение точности. Для этого определение азимута осуществляется без связи с заданным базовым направлением на Земле. Перед началом измерений платформа грубо приводится в требуемое положение по азимуту, при этом в датчик моментов азимутального гироблока подается расчетный управляющий сигнал. Азимутальное положение платформы определяется по информации о токах коррекции в датчиках моментов системы точного приведения платформы в горизонт.

Изобретение относится к области гироскопических систем и может быть использовано для определения азимутального положения платформы трехосного гиростабилизатора, например, в высокоточных навигационных системах различного назначения. Предлагаемый способ заключается в том, что корпус одного из гироблоков, вектор кинетического момента которого направлен примерно на запад или на восток, поворачивают относительно платформы трехосного гиростабилизатора в азимуте вслед за поворотом гироскопа к меридиану. Поворот корпуса осуществляется следящей системой, состоящей из шагового двигателя, на вход которого поступают импульсы, частота следования которых пропорциональна сигналу, снимаемому с датчика угла гироблока. Азимут платформы трехосного гиростабилизатора определяется путем обработки информации об угле поворота корпуса гироблока, который пропорционален числу импульсов на входе шагового двигателя.

Способ коррекции дрейфа микромеханического гироскопа, используемого в системе дополненной реальности на движущемся объекте. Изобретение относится к области навигационного приборостроения. Для повышении эффективности пространственной ориентации операторов, управляющих подвижными объектами (автомобилями, водными и воздушными судами) могут применяться системы дополненной реальности в виде наголовных модулей, включающие, в том числе, автономные подсистемы ориентации, обеспечивающие определение трех угловых координат положения линии наблюдения в пространстве. Недостатком подсистем ориентации, выполненных на микромеханических элементах (гироскопах, акселерометрах, магнитометрах) является значительный дрейф данных, особенно по углу рыскания, достигающий нескольких сотен градусов в час. Технический результат предлагаемого изобретения состоит в повышение точности пространственной ориентации посредством микромеханических гироскопов за счет коррекции их дрейфа с помощью данных спутниковой навигационной системы и оптического распознавания маркеров дополненной реальности. Технический результат достигается тем, что по данным бортового приемника спутниковой навигационной системы с помощью метода регрессионного анализа строится трехмерный вектор движения объекта и, при обнаружении участка прямолинейного движения, производится коррекция показаний гироскопа по углам рыскания и тангажа путем приведения их к угловым координатам текущего вектора движения. Для учета положения головы оператора относительно движущегося объекта применяется оптическое распознавание графических маркеров (четких изображений различных геометрических фигур), неподвижно размещенных на объекте в поле зрения видеокамеры, также входящей в наголовный модуль системы дополненной реальности. 1 ил.
Наверх