10.07.2019
219.017.abef

СПОСОБ НАЧАЛЬНОЙ ВЫСТАВКИ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
02215994
Дата охранного документа
10.11.2003
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области инерциальных навигационных систем и может быть использовано для реализации режима их начальной выставки. Гиростабилизированную платформу инерциальной навигационной системы стабилизируют неподвижно относительно инерциальной системы координат. Измеряют сигналы с акселерометров в начальный момент времени, затем измерения повторяют через малый зафиксированный интервал времени. Вычисляют элементы матрицы направляющих косинусов между инерциальной и нормальной системами координат. На основе вычисленных элементов матрицы направляющих косинусов определяют ориентацию инерциальной системы координат, связанной с гиростабилизированной платформой, относительно нормальной системы координат. Технический результат состоит в повышении точности и сокращении продолжительности начальной выставки инерциальной навигационной системы.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области инерциальных навигационных систем (ИНС) и может быть использовано для реализации режима их начальной выставки.

Известен способ начальной выставки платформенных ИНС (например, полуаналитической ИНС), заключающийся в физическом приведении гиростабилизированной платформы (ГСП) в плоскость горизонта (горизонтировании) и последующем гирокомпасировании на основе измеряемых сигналов с акселерометров и управления ГСП посредством датчиков моментов гироскопов [1, с. 354-371].

От точности начальной выставки зависит, как известно, и точность вычисления выходных параметров ИНС. При этом очевидно, что применение датчиков моментов гироскопов является неизбежным источником погрешностей начальной выставки. Причина этого заключается в неидеальности электромеханических характеристик датчиков момента. Кроме того, процедура физического горизонтирования ГСП увеличивает время начальной выставки, а погрешность "аналитического" гирокомпасирования, основанного на вычислении азимутального угла, определяется многими факторами, зависящими от погрешностей горизонтирования ГСП [1, с. 371, последний абзац].

Для повышения точности начальной выставки платформенной ИНС и сокращения ее продолжительности предлагается использование платформенной ИНС в неуправляемом режиме работы гироскопов, при котором ГСП стабилизируется неподвижно в инерциальном пространстве, а процедура физического горизонтирования ГСП отсутствует. В этом случае реализуется режим работы ИНС аналитического типа [2, с. 142, 2 абзац сверху; с. 178].

Данный технический результат достигается тем, что ГСП инерциальной навигационной системы стабилизируется неподвижно относительно инерциальной системы координат, затем измеряют сигналы с акселерометров в начальный момент времени t0, затем в моменты времени t=t0+δt, где δt- малый фиксированный интервал времени, и определяют ориентацию инерциальной системы координат, связанной с гиростабилизированной платформой, относительно нормальной системы координат с помощью матричного соотношения

где М - матрица направляющих косинусов между нормальной XgУgZg и инерциальной XiYiZi системами координат; ось Yg направлена на север, ось Xg - на восток, ось Zg - по местной вертикали вверх.

Рассмотрим стандартные системы координат: нормальную XgYgZg, две ортогональные оси которой связаны с плоскостью горизонта и ориентированы на север Yg и восток Xg, а третья направлена по местной вертикали вверх Zg, и инерциальную систему координат XiYiZi, связанную с осями ГСП [3, с. 38]. Зададим матрицу направляющих косинусов между этими двумя системами координат

Для решения задачи начальной выставки ИНС необходимо определить матрицу М в виде ее элементов mij (i, j=1, 2, 3) с тем, чтобы в дальнейшем эту информацию можно было использовать в рабочем режиме ИНС. Это можно сделать на основе измерений сигналов с акселерометров в два фиксированных момента времени по следующим формулам:


m21 = m32m13-m12m33;
m22 = m11m33-m31m13; (1)
m23 = m31m12-m11m32,
где A01, A02, A03 - сигналы, измеренные с акселерометров, расположенных на ГСП соответственно по осям Хi, Yi, Zi, в начальный момент времени t0,
g - ускорение свободного падения (g=const для заданного местоположения системы), малый фиксированный интервал времени, Ω- угловая скорость вращения Земли, ϕ- широта местоположения навигационной системы;



A11, A12, A13 - сигналы, измеренные с акселерометров в момент времени t= t0+δt;
a = Ω2cosϕsinϕ; b = Ω2cos2ϕ.
Таким образом, связь между нормальной системой координат и инерциальной будет иметь вид:

Соотношение (2) полностью решает задачу начальной выставки инерциальной навигационной системы, поскольку однозначно определяет взаимную ориентацию инерциальной системы координат, физически реализуемой с помощью ГСП, и нормальной системы координат с направлениями осей на север, восток и по местной вертикали вверх.

Способ начальной выставки инерциальной навигационной системы реализуется следующим образом: ГСП инерциальной навигационной системы (например, в четырехосном кардановом подвесе) стабилизируют неподвижно в инерциальном пространстве, измеряют сигналы с акселерометров в начальный момент времени t0, затем измерения повторяют для момента времени t=t0+δt c малым фиксированным интервалом времени δt (например, 5 с), вычисляют по формулам (1) элементы матрицы направляющих косинусов М и определяют ориентацию инерциальной системы координат относительно нормальной системы координат с помощью матричного соотношения (2).

Источники информации
1. Гироскопические системы. Гироскопические приборы и системы: Учеб. для вузов по спец. "Гироскоп, приборы и устройства" / Д.С.Пельпор, И.А.Михалев, В.А.Бауман и др.; под ред. Д.С.Пельпора. - М.: Высш. шк., 1988. - 424 с.

2. Бромберг П.В. Теория инерциальных навигационных систем. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979. - 296 с.

3. Микеладзе В.Г., Титов В.М. Основные геометрические и аэродинамические характеристики самолетов и ракет: Справочник. - М.: Машиностроение, 1990. - 144 с.

Способначальнойвыставкиинерциальнойнавигационнойсистемы,включающийизмерениясакселерометров,установленныхнагиростабилизированнойплатформе,отличающийсятем,чтогиростабилизированнуюплатформуинерциальнойнавигационнойсистемыстабилизируютнеподвижноотносительноинерциальнойсистемыкоординат,измеряютсигналысакселерометроввначальныймоментвремениt,азатемвмоментвремениt=t+δt,гдеδt-малыйфиксированныйинтервалвремени,иопределяюториентациюинерциальнойсистемыкоординат,связаннойсгиростабилизированнойплатформой,относительнонормальнойсистемыкоординатспомощьюматричногосоотношениягдеМ-матрицанаправляющихкосинусовмеждунормальнойXYZиинерциальнойXYZсистемамикоординат;осьYнаправленанасевер,осьX-навосток,осьZ-поместнойвертикаливверх.
Источник поступления информации: Роспатент

Всего документов: 19
Всего документов: 16

Похожие РИД в системе