Способ автономной азимутальной ориентации платформы трехосного гиростабилизатора по изменяющимся видимым уходам

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в высокоточных навигационных системах различного назначения для определения положения платформы трехосного гиростабилизатора в азимуте. Технический результат – расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности определения азимутального положения гиростабилизированной платформы в условиях азимутальных смещений основания, а также сокращения времени и повышения точности определения азимута. Для этого измерения производятся в инерциальном управляемом режиме движения платформы относительно вертикальной оси и инерциальном режиме относительно двух или одной из горизонтальных осей. Перед началом измерений платформа горизонтируется точной системой приведения и грубо устанавливается и удерживается в требуемом исходном положении по азимуту. Затем система удержания платформы по азимуту и система точного приведения платформы в горизонт по двум или одной из горизонтальных осей отключается, а в датчик моментов азимутального гироблока подаются расчетные сигналы, увеличивающие скорость и угол поворота платформы по азимуту. Азимут исходного положения платформы определяют путем обработки сигналов с акселерометров об изменяющихся видимых уходах платформы относительно двух или одной горизонтальных осей, а также информации о видимых уходах по азимуту и об углах поворота гироскопов систем стабилизации платформы относительно двух или одной горизонтальных осей. 1 з.п. ф-лы.

 

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

Известен способ автономного азимутального ориентирования платформы трехосного гиростабилизатора (ТГС), установленного на неподвижном относительно Земли основании, основанный на измерении видимых уходов [1]. С этой целью платформа ТГС с помощью системы приведения предварительно горизонтируется по осям хп, zп и выставляется по азимуту в фиксируемое положение, характеризуемое углом A, который требуется определить. Затем система горизонтирования отключается, платформа отклоняется (уходит) по осям хп и zп от первоначального положения.

Угловые скорости , видимых уходов платформы относительно Земли определяются из выражений для проекций абсолютных угловых скоростей платформы на оси хп, zп:

где ωБх, ωБz - проекции угловой скорости вращения Земли на оси хп, zп.

В общем случае расположения платформы по азимуту

где ωг - горизонтальная составляющая угловой скорости вращения Земли. Скорость собственных уходов (дрейфа) ωдр платформы в абсолютном (инерциальном) пространстве зависит от возмущающих моментов Мх и Mz, действующих на осях прецессии соответствующих гироскопов системы стабилизации. Поэтому при совпадении входных осей гироскопов с соответствующими осями платформы можно представить

где H - кинетический момент гироскопов. Из (1), (2) и (3) следует

Отсюда находим

При отсутствии возмущений, действующих по осям прецессии гироскопов (ωдр=0), азимут платформы можно определить, измеряя видимые уходы вокруг одной или одновременно вокруг двух горизонтальных осей:

Значения видимых уходов и определяются по сигналам с акселерометров системы приведения или, учитывая малость углов и угловых скоростей видимых уходов, со специальных узкодиапазонных высокоточных наклономеров.

Приведенные исходные выражения (4) являются приближенными, так как не учитывают влияние углов отклонений платформы от горизонта и углов поворота β2 и β3 гироскопов систем стабилизации платформы относительно горизонтальных осей. При малых углах и угловых скоростях видимых уходов выражения (1) для проекций абсолютных угловых скоростей платформы на оси хп, zп предстанут в виде

где ωв - вертикальная составляющая угловой скорости вращения Земли. При этом скорости собственного дрейфа платформы можно представить в виде

Из уравнений (7) и (8) можно найти выражения для cosA и sinA, а затем и формулы для определения азимута A, аналогичные формулам (6).

Для учета влияния возмущающих факторов и калибровки акселерометров в данном способе необходимо произвести измерения видимых уходов в двух или трех фиксированных положениях платформы по азимуту, отличающихся друг от друга на известные углы.

Недостатками способа является следующее.

1. Сложность применения в условиях азимутальных смещений основания ТГС, так как при этом возникают ошибки установки углов переориентации платформы в требуемые положения в процессе измерений, которые снижают точность определения азимута.

2. Переориентация платформы связана с переходными процессами в системе приведения и стабилизации платформы, а также в поплавковых гироскопах, что увеличивает время и снижает точность определения азимута.

3. Переориентация платформы в несколько фиксируемых относительно Земли положений с целью снижения влияния возмущений увеличивает время определения азимута.

Целью настоящего изобретения является устранение этих недостатков, сокращение времени и повышение помехозащищенности и точности системы определения азимута.

Для обеспечения возможности применения способа на подвижном основании определение азимута платформы осуществляется при выключенной системе приведения по азимуту без связи платформы с Землей, что обеспечивает защищенность от влияния азимутальных смещений.

Для повышения точности определения азимута и сокращения времени обработки измерительной информации увеличиваются скорость и угол поворота платформы по азимуту относительно Земли путем подачи в датчик моментов азимутального гироблока заранее рассчитанного управляющего сигнала, обеспечивающего необходимую скорость ωупр азимутального вращения платформы.

Изменяющиеся из-за видимых поворотов платформы в азимуте сигналы с акселерометров снимаются непрерывно, что дает избыточную информацию для определения азимута и калибровки параметров системы, а также сокращает время определения азимута.

Текущий азимут платформы будет определяться выражением

где A0 - азимут исходного положения платформы.

Из выражений (7) и (8) с учетом (9) можно получить формулы для определения азимута исходного положения

где ϕ - широта места установки ТГС:.

Для определения азимута необходимо измерять видимые уходы по двум горизонтальным осям и углы поворота β2 и β3 гироскопов систем стабилизации платформы относительно горизонтальных осей. Наличие избыточной информации о сигналах, снимаемых в определенные дискретные моменты времени, позволит, используя известные методы обработки измерительной информации, определить азимут исходного и текущего положения платформы, а также точностные параметры гироскопов.

Если использовать измерение видимых уходов только относительно одной из горизонтальных осей, то одна из вышеприведенных формул (10) примет вид

При этом алгоритмы и система азимутального ориентирования упрощаются при некотором снижении точности определения азимута.

Сравнительный анализ существенных признаков известного способа определения азимута по видимым уходам и предлагаемого способа показывает, что предлагаемый способ азимутальной ориентации отличается тем, что определение азимутального положения платформы осуществляется без связи с заданным базовым направлением, фиксированным на Земле. Перед началом измерений платформа горизонтируется точной системой приведения и грубо устанавливается и удерживается в требуемом исходном положении по азимуту. Затем система удержания платформы по азимуту и система точного приведения платформы в горизонт по двум или одной из горизонтальных осей отключается, а в датчик моментов азимутального гироблока подаются расчетные сигналы, увеличивающие скорость и угол поворота платформы по азимуту. Азимут исходного положения платформы определяют путем обработки сигналов с акселерометров об изменяющихся видимых уходах платформы относительно двух или одной горизонтальных осей, а также информации о видимых уходах по азимуту и об углах поворота гироскопов систем стабилизации платформы относительно двух или одной горизонтальных осей.

Таким образом, предложенный способ азимутальной ориентации платформы ТГС имеет новизну. Авторам неизвестна совокупность существенных признаков, применяемых для решения данной технической задачи, что соответствует критерию «изобретательский уровень».

Источники информации

1. Командно-измерительные приборы. Под ред. Б.И. Назарова. - М: МО СССР, 1975, с. 369-370.

1. Способ автономной азимутальной ориентации платформы трехосного гиростабилизатора, заключающийся в том, что определение азимута платформы производится по видимым уходам платформы относительно горизонтальных осей при отключенной системе приведения платформы в горизонт, отличающийся тем, что предварительно платформу горизонтируют точной системой приведения, грубо устанавливают и удерживают в требуемом исходном положении по азимуту, затем систему удержания платформы по азимуту и систему точного приведения платформы в горизонт по обеим горизонтальным осям отключают, в датчик моментов азимутального гироблока подают расчетные сигналы, азимут исходного положения платформы определяют путем обработки сигналов с акселерометров о видимых уходах платформы относительно горизонтальных осей, видимых уходах по азимуту и об углах поворота гироскопов систем стабилизации платформы относительно ее горизонтальных осей.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение видимых уходов платформы и угла поворота гироскопа системы стабилизации платформы проводят относительно одной из горизонтальных осей платформы.



 

Похожие патенты:

Изобретения относятся к точному приборостроению, а именно к гироскопической технике, и могут быть использованы в гироскопических стабилизаторах. Способ стабилизации гироскопической платформы заключается в подаче сигнала с датчика угла прецессии гироскопа через усилитель стабилизации на стабилизирующий двигатель, при этом при настройке устойчивости контура стабилизации определяют фактический коэффициент контура стабилизации путем завала ротора гироскопа на известный угол с помощью подачи управляющего сигнала на датчик момента гироскопа при отключенном стабилизирующем двигателе, измеряя при этом напряжение на выходе усилителя стабилизации.

Изобретение относится к области гироскопии и может быть использовано для выставки в плоскость горизонта и на заданный азимут стабилизированной платформы (СП) трехосного гиростабилизатора (ТГС) системы управления ракет-носителей и разгонных блоков космического назначения, запускаемых со стартовых комплексов наземного базирования и морских платформ.

Изобретение относится к судовым системам ориентации и может найти применение в системах угловой ориентации устройств корабля с учетом статических и динамических деформаций корпуса корабля, а также ошибок установки систем на корабле.

Группа изобретений относится к установке и работе инерционных датчиков, таких как, например, датчики пространственного положения (гироскопы) или датчики движения (акселерометры) на борту транспортного средства.

Изобретение относится к области гироскопических систем и может быть использовано в навигационных системах. Технический результат - расширение функциональных возможностей.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано для определения положения платформы трехосного гиростабилизатора в азимуте, например, в высокоточных навигационных системах различного назначения.

Изобретение относится к системам автоматического регулирования, а конкретно к двухосным управляемым гиростабилизаторам оптической линии визирования, работающим на подвижных объектах и предназначенным для стабилизации и наведения линии визирования.

Способ коррекции дрейфа микромеханического гироскопа, используемого в системе дополненной реальности на движущемся объекте. Изобретение относится к области навигационного приборостроения.

Изобретение относится к области гироскопических систем и может быть использовано для определения азимутального положения платформы трехосного гиростабилизатора, например, в высокоточных навигационных системах различного назначения.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для определения азимутального положения платформы трехосного гиростабилизатора, например, в высокоточных навигационных системах различного назначения.

Изобретение относится к гироскопической технике, а конкретно к двухосным гироскопическим стабилизаторам оптических элементов, работающим на подвижных объектах и предназначенным для стабилизации и управления оптическими элементами, и может найти применение в создании систем типа бинокль, перископ, лазерный дальномер. Заявленный гиростабилизатор оптических элементов, содержащий трехстепенной гироскоп, у которого во внешней рамке установлен гироузел, с которым кинематически шарнирно связан оптический элемент, и коррекционный двигатель, при этом оптический элемент представляет два зеркала, установленные во внешней рамке гироскопа симметрично относительно оси подвеса гироузла, а в кинематические шарнирные связи введены пружины, причем оси вращения зеркал параллельны оси подвеса гироузла, на котором с одной стороны в направлении оси ротора гиромотора установлена штанга с закрепленным на ее конце шарикоподшипнике, а на противоположном конце закреплена направляющая механического арретира, при этом шарикоподшипник штанги может перемещаться по направляющей бугеля, которая имеет П-образное сечение и средний радиус, равный длине штанги от центра подвеса гироузла до шарикоподшипника, при этом ось вращения бугеля находится в корпусе прибора и перпендикулярна оси подвеса внешней рамки. Технический результат состоит в увеличении угла обзора и угловых скоростей слежения с увеличением точности управления оптическими элементами с уменьшением массы и габаритов. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к системам автоматического управления и регулирования, в частности к гиростабилизирующим устройствам, и используется для обеспечения стабилизации поля зрения и управления линией визирования оптических приборов (прицелов), размещаемых на подвижных объектах военного назначения (ОВН) типа танков, БМП, БМД, БТР и т.п. Техническим результатом является повышение эксплуатационных возможностей за счет сохранения конструктивных установочных размеров в модернизируемом ОВН при установке на него нового прицельного комплекса (ПК) с независимой линией визирования (ЛВ), улучшение ремонтопригодности ОВН в условиях эксплуатации при установке модернизированного ПК с независимой ЛВ. Система стабилизации содержит прицельный комплекс с управляющей и силовой электроникой, связанной с внешним управляющим сигналом, датчики, двигатель, электрически связанный с первым выходом управляющей и силовой электроники, оптические узлы и механизмы. При этом система разделена на электроблок, размещенный в ОВН и содержащий управляющую и силовую электронику, и блок электромеханический, размещенный в прицельном комплексе, устанавливаемом на ОВН и содержащий датчики, двигатель, оптические узлы и механизмы, а также блок памяти и последовательный порт памяти. Элементы системы стабилизации соединены согласно блок-схеме на фиг. 1. 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 - повышение точности и сокращение времени определения азимута. Предложенный способ азимутальной ориентации платформы трехосного гиростабилизатора заключается в том, что используют один из гироблоков системы стабилизации гиростабилизированной платформы, при этом горизонтирование платформы относительно одной из осей осуществляют путем отключения акселерометра от датчика моментов гироблока контура стабилизации по этой оси и подключения его к соответствующему двигателю стабилизации через усилитель стабилизации, а азимут платформы определяют по информационным сигналам, равным разности между номинальными значениями угла прецессии гироблока и соответствующими значениями широкодиапазонного кодового датчика угла этого гироблока. При этом одновременно с определением разностного угла измеряют акселерометром угол отклонения платформы от горизонта, осуществляют дифференцирование измеренного угла, рассчитывают текущие значения тока компенсации, который после преобразования из цифровой формы в аналоговую подают на датчик моментов данного гироблока. 1 ил.

Группа изобретений относится к средствам для определения положения объектов в заданной системе координат. Инерциальный блок для закрепления на вращающемся узле транспортного средства, сочлененный с его силовым оборудованием, содержит по меньшей мере один датчик ускорения, и/или по меньшей мере один магнитометр, выполненный с возможностью определения угла наклона вращающегося узла, и/или по меньшей мере одно счетное устройство, выполненное с возможностью определения количества вращений вращающегося узла, и два гироскопа, выполненные с возможностью определения направления на уровне обода вращающегося узла в целях предоставления информации об углах для определения положения, при этом данные первого гироскопа умножаются на ряд синусов, а данные второго гироскопа умножаются на ряд косинусов, причем оба ряда выбираются таким образом, чтобы обеспечить максимально точное представление рядов значений акселерометра, и чтобы сумма ряда была равна нулю с максимально возможной точностью. Также предложено устройство, содержащее множество инерциальных датчиков, которое крепится к транспортному средству. Указанный инерциальный блок реализует соответствующий способ определения координат транспортного средства. Описанная выше группа изобретений позволяет с высокой точностью определять координаты транспортных средств. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано для создания прецизионных систем инерциальной навигации подвижных объектов. Опора карданова подвеса гиростабилизатора содержит стабилизирующий двигатель, преобразователь координат, цапфу оси подвеса, шарикоподшипник, редуктор, корпус, токоподвод коллекторного типа. Особенность конструкции опоры карданова подвеса гиростабилизатора состоит в том, что в нее введены: косозубое люфтовыбирающее колесо с фланцем, четыре люфтовыбирающие пружины, дополнительный фланец опоры, при этом шарикоподшипник выполнен в виде дуплексного шарикоподшипника, цапфа выполнена с косозубым зубчатым венцом, редуктор представляет собой два конических зубчатых колеса и червяк, который находится в зацеплении с косозубым венцом цапфы и косозубым венцом люфтовыбирающего колеса, токоподвод расположен внутри цапфы. Техническим результатом является повышение точности разворота рамок карданова подвеса, уменьшение массы и габаритов конструкции опоры, улучшение технологичности конструкции опоры карданова подвеса гиростабилизатора. 3 ил.

Изобретение относится к области навигации наземных транспортных средств и может найти применение в комплексной навигационной аппаратуре на основе аппаратуры счисления координат и спутниковой навигационной системы. Технический результат – повысить целостность системы навигации. Для этого автоматизированная система навигации с контролем целостности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем состоит из аппаратуры счисления координат, в качестве основного элемента которой используется бесплатформенная инерциальная навигационная система (БИНС), оснащенной датчиком скорости механическим (ДСМ), датчиком скорости доплеровским (ДСД) и барометрическим высотомером (БВ), спутниковой навигационной аппаратуры (СНА), бортовой ЭВМ, выносного комплекса спутниковой навигационной аппаратуры (ВК СНА), устройства контроля качества (УКК) навигационных полей спутниковых систем и формирования корректирующей информации. Бесплатформенная инерциальная навигационная система (БИНС) оснащена вычислителем навигационных параметров (ВНП), выполненным с возможностью автоматического учета температурных поправок, а в качестве датчиков первичной информации БИНС используются инерциальные датчики: лазерные гироскопы (ЛГ) и кварцевые акселерометры (КА). Спутниковая навигационная аппаратура (СНА), основой которой является приемоиндикатор (ПИ), оснащена антенной системой (АС), состоящей из четырех антенных модулей (AM). Бортовая ЭВМ связана с барометрическим высотомером (БВ), состоящим, в свою очередь, из датчика температуры (ДТ), измерителя цифрового атмосферного давления (ИЦАД) и блока обработки данных (БОД), а через блок согласования (БС) - с датчиком скорости механическим (ДСМ) и датчиком скорости доплеровским (ДСД). Кроме того, она оснащена периферийными устройствами: клавиатурой (К), видеомонитором (ВМ), устройством документирования (УД), манипулятором графической информации (МГИ). Выносной комплекс спутниковой навигационной аппаратуры (ВК СНА), состоящий из носимого приемоиндикатора (НПИ) и антенны геодезической (АГ), оснащен переносным накопителем навигационной информации (ННИ). Бортовая ЭВМ связана по соответствующим каналам обмена и управления с вышеперечисленной аппаратурой, дополнительно - с аппаратурой передачи данных (АПД). При этом схема разрешения использования сигналов спутников (СРИСС) функционирует на основе алгоритма контроля целостности навигационного обеспечения спутниковых радионавигационных систем. В ее состав входят сумматор, пороговое устройство (ПУ) и ключевое устройство (КУ). 1 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в высокоточных навигационных системах различного назначения для определения положения платформы трехосного гиростабилизатора в азимуте. Технический результат – расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности определения азимутального положения гиростабилизированной платформы в условиях азимутальных смещений основания, а также сокращения времени и повышения точности определения азимута. Для этого измерения производятся в инерциальном управляемом режиме движения платформы относительно вертикальной оси и инерциальном режиме относительно двух или одной из горизонтальных осей. Перед началом измерений платформа горизонтируется точной системой приведения и грубо устанавливается и удерживается в требуемом исходном положении по азимуту. Затем система удержания платформы по азимуту и система точного приведения платформы в горизонт по двум или одной из горизонтальных осей отключается, а в датчик моментов азимутального гироблока подаются расчетные сигналы, увеличивающие скорость и угол поворота платформы по азимуту. Азимут исходного положения платформы определяют путем обработки сигналов с акселерометров об изменяющихся видимых уходах платформы относительно двух или одной горизонтальных осей, а также информации о видимых уходах по азимуту и об углах поворота гироскопов систем стабилизации платформы относительно двух или одной горизонтальных осей. 1 з.п. ф-лы.

Наверх