×
13.12.2019
219.017.ed1f

Результат интеллектуальной деятельности: Способ определения систематических составляющих смещений нулей трехосного лазерного гироскопа

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области гироскопического приборостроения и предназначено для определения величин систематических (постоянных) составляющих смещений нулей трехосного лазерного гироскопа (ТЛГ) при проведении калибровок (паспортизации) бесплатформенных инерциальных навигационных систем, построенных на основе ТЛГ, или их составных частей. Способ определения систематических составляющих смещений нулей ТЛГ заключается в том, что предварительно задают условие ортогональности осей чувствительности ТЛГ, затем лазерный гироскоп устанавливают на планшайбу поворотного стола так, чтобы ось вращения планшайбы была коллинеарна главной диагонали трехгранного угла, образованного осями чувствительности ТЛГ, и в данном положении определяют проекции скорости вращения Земли на оси чувствительности ТЛГ. Затем планшайбу последовательно поворачивают сначала на угол 120°, затем 240° относительно первоначального положения и в каждом положении ТЛГ определяют проекции скорости вращения Земли на оси чувствительности ТЛГ. Затем рассчитывают величину систематической составляющей смещения нуля соответствующей оси чувствительности ТЛГ из соотношения: где i=1, 2, 3 - номер оси чувствительности лазерного гироскопа; Ω - полный вектор скорости вращения Земли (15,041°/ч). Техническим результатом является снижение трудоемкости, расширение технологических возможностей и повышение точности определения систематических составляющих смещений нулей ТЛГ.

Изобретение относится к области гироскопического приборостроения и предназначено для определения величин систематических (постоянных) составляющих смещений нулей трехосного лазерного гироскопа (ТЛГ) при проведении калибровок (паспортизации) бесплатформенных инерциальных навигационных систем, построенных на основе ТЛГ, или их составных частей.

ТЛГ содержит три оси чувствительности, величины систематических составляющих смещений нулей которых необходимо определить. Отметим, что ТЛГ может содержать или три отдельных чувствительных элемента, или один, выполненный в виде моноблока.

Известен способ определения значений систематических, составляющих смещений нулей ТЛГ моноблочной конструкции в составе блока чувствительных элементов (Федоров А.Е., Рекунов Д.А., Переляев С.Е., Челноков Ю.Н. Калибровка блока инерциальных чувствительных элементов и моделирование автономного режима функционирования инерциальной системы на базе монолитного трехкомпонентного лазерного гироскопа// Новости навигации, №3, 2010, стр. 20-25). Данный способ основан на предположении ортогональности осей чувствительности ТЛГ и соосности главной диагонали трехгранника (оси симметрии трехгранного угла ТЛГ, образованного его осями чувствительности) вертикальной оси Y приборной системы координат, образованной строительными осями блока чувствительных элементов (БЧЭ). При этом две горизонтальные оси X и Z приборной системы координат БЧЭ образуют плоскость, которая номинально расположена под одинаковым углом γ=35°15'52ʺ к осям чувствительности ТЛГ.

Сущность данного способа заключается в следующем. БЧЭ закрепляют на планшайбе наклонно-поворотного стола (двухосного или трехосного) в некотором произвольном положении.

Сначала проводят определение компонент скорости вращения Земли (здесь i=1, 2, 3 - номер оси чувствительности ТЛГ, α - обозначение первоначального положения, в котором проводится определение). При этом полагают, что:

где - результат определения в положении а проекций скорости вращения Земли на i-ю ось чувствительности ТЛГ;

Δωi - систематическая составляющая смещения нуля по i-й оси чувствительности ТЛГ.

Затем планшайбу поворачивают на произвольный угол α0. В данном положении проводят определение компонент скорости вращения Земли , полагая, что

где - результат определения в положении α+α0 проекций скорости вращения Земли на i-ю ось чувствительности ТЛГ.

Составляют систему уравнений:

где ΩЕ≈15,041°/ч - полный вектор скорости вращения Земли;

- компоненты скорости вращения Земли в положении α и α+α0 соответственно;

- матрица азимутального поворота БЧЭ на угол α0 в приборной системе координат;

А - матрица перехода от системы координат, образованной осями чувствительности ТЛГ, к приборной системе координат БЧЭ. Значения элементов матрицы задаются в первом приближении, исходя из параметров ТЛГ и БЧЭ, заданных в конструкторской документации.

Подставив в систему уравнений (3) значения(в соответствии с выражениями (1) и (2) соответственно), находят значения Δωi, в первом приближении. При этом один набор решений квадратных уравнений, не имеющий физического смысла, отбрасывают.

Затем проводят уточнение матрицы перехода А. Данная процедура проводится последовательно, итерационным способом. На первой итерации выполняют поворот БЧЭ на произвольный угол, например, вокруг оси Y его приборной системы координат. При этом предполагается, что в начальном положении оси приборной системы координат БЧЭ (X, Y и Z), совпадают с осями наклонно-поворотного стола. При точном соответствии оси поворота стола и оси Y, компоненты вектора поворота относительно осей X и Z должны равняться нулю. Отклонение их от нуля устраняется умножением матрицы перехода А на «уточняющую» матрицу Т, которую можно определить из выражения:

где (λ1, λ2, λ3) и (λx, λyz) - компоненты вектора поворота (векторные части кватерниона конечного поворота) в трехгранниках осей чувствительности ТЛГ и приборной системы координат БЧЭ соответственно;

А - матрица, полученная на предыдущей итерации;

T - «уточняющая» матрица для текущей итерации.

После определения «уточняющей» матрицы Т она умножается на первоначальную матрицу перехода А (Т⋅А) и значения элементов матрицы А заменяются значениями, полученными после перемножения матриц.

На двух следующих итерациях аналогичным образом последовательно выполняют повороты БЧЭ вокруг других осей приборной системы координат (Х и Z), каждый раз определяя «уточняющую» матрицу T по выражению (4) и заменяя значения элементов матрицы перехода А значениями, полученными после перемножения матриц (Т⋅А).

Действительные значения систематических составляющих смещения нуля определяют умножением матрицы А, полученной на последней итерации заменой на матрицу (Т⋅А), на вектор-столбец Δωi - (значения систематических составляющих смещений нуля в первом приближении).

Указанное решение является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и взято в качестве наиболее близкого аналога.

Данный способ имеет следующий недостатки:

- при определении предварительных значений систематических составляющих смещений нулей ТЛГ необходимо решать задачу оптимизации с нелинейными ограничениями, используя показания гироскопа по трем осям чувствительности (определенные проекции скорости вращения Земли), что существенно усложняет вычислительный алгоритм и может приводить к увеличению погрешности;

- для определения действительных значений систематических составляющих смещений нулей ТЛГ необходимо осуществлять три плоских поворота ТЛГ вокруг осей приборной системы координат, что требует использования двухосного (как минимум) поворотного стола.

Решаемой технической проблемой является создание способа определения систематических составляющих смещений нулей ТЛГ, реализация которого не требует разработки сложных вычислительных алгоритмов и применения двухосного поворотного стола.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является снижение трудоемкости, расширение технологических возможностей и повышение точности определения систематических составляющих смещений нулей ТЛГ.

Данный технический результат достигается следующим образом. Предварительно задают условие ортогональности осей чувствительности ТЛГ. Затем ТЛГ закрепляют на планшайбе одноосного поворотного стола так, чтобы ее ось вращения была коллинеарна главной диагонали трехгранного угла, образованного осями чувствительности ТЛГ. Определяют величины проекций скорости вращения Земли на оси чувствительности ТЛГ Поворачивают планшайбу на угол 120° относительно первоначального положения и определяют проекции скорости вращения Земли на оси чувствительности ТЛГ Затем поворачивают планшайбу на угол 240° относительно первоначального положения, определяют проекции скорости вращения Земли на оси чувствительности ТЛГ и рассчитывают величины систематических составляющих смещений нулей Δωi каждой оси чувствительности ТЛГ из соотношения:

где i=1, 2, 3 - номер оси чувствительности ТЛГ;

ΩE≈15,041°/ч - полный вектор скорости вращения Земли;

знак «-» перед квадратным корнем используют, когда в трех заданных положениях у двух или трех осей чувствительности ТЛГ значения угловой скорости имеют положительные значения;

знак «+» перед квадратным корнем используют, когда в трех заданных положениях у двух или трех осей чувствительности ТЛГ значения угловой скорости имеют отрицательные значения.

Предлагаемый способ обеспечивает однозначное определение величины систематической составляющей смещения нуля каждой оси чувствительности ТЛГ, что позволяет упростить вычислительный алгоритм и повысить его точность. Кроме того, для реализации предлагаемого способа не нужен двухосный стол, а достаточно одноосного поворотного стола, что снижает требования к используемому технологическому оборудованию и, соответственно, расширяет технологические возможности изготовителя ТЛГ.

Отметим, что заявляемый способ также, как и его наиболее близкий аналог, основан на предположении ортогональности осей чувствительности ТЛГ.

Способ определение величин систематических составляющих смещения нуля осей чувствительности с использованием одноосного поворотного стола подробно поясняется на примере ТЛГ, моноблочная конструкция которого симметрична относительно главной оси симметрии трехгранного угла, образованного осями чувствительности ТЛГ.

Выполняют установку ТЛГ непосредственно на планшайбу одноосного поворотного стола так, что ось вращения планшайбы расположена под одинаковым углом 54°44'08ʺ к осям чувствительности ТЛГ. Горизонтирование планшайбы не требуется. В данном положении ТЛГ (условное обозначение «0°») определяют проекции скорости вращения Земли на оси чувствительности ТЛГ Планшайбу последовательно дважды поворачивают, сначала на угол 120°, потом на угол «240°», и в каждом положении ТЛГ («120°» и «240°») определяют проекции скорости вращения Земли на оси чувствительности ТЛГ: соответственно. Проекции скорости вращения Земли, определенные ТЛГ в трех указанных положениях, представляют в следующем виде:

где i=1, 2, 3 - номер оси чувствительности ТЛГ;

- «истинные» значения компонент скорости вращения Земли, определяемые i-й осью чувствительности ТЛГ в трех указанных положениях «0°», «120°» и «240°» соответственно;

Δωi - систематическая составляющая смещения нуля по i-й оси чувствительности ТЛГ.

Учитывая, что из системы (2) составляют следующие уравнения:

где ΩE≈15,041°/ч - полный вектор скорости вращения Земли.

Решая квадратные уравнения (7) относительно неизвестных величин Δωi, получают выражения (5) для определения систематических составляющих смещений нулей ТЛГ.

Авторами разработана и экспериментально проверена методика определения систематических составляющих смещений нулей ТЛГ заявляемым способом. При проверке использовали датчик угловых скоростей, построенный на базе ТЛГ моноблочного типа. Результаты испытаний показали работоспособность заявляемого способа и подтвердили достижение заявленного технического результата.


Способ определения систематических составляющих смещений нулей трехосного лазерного гироскопа
Способ определения систематических составляющих смещений нулей трехосного лазерного гироскопа
Способ определения систематических составляющих смещений нулей трехосного лазерного гироскопа
Способ определения систематических составляющих смещений нулей трехосного лазерного гироскопа
Способ определения систематических составляющих смещений нулей трехосного лазерного гироскопа
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 141-150 of 796 items.
25.08.2017
№217.015.a96e

Тензопреобразователь

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения относительной деформации. Сущность: тензопреобразователь содержит гибкую диэлектрическую подложку и, по крайней мере, четыре тензорезистора с токоподводящими дорожками, размещенных на одной стороне подложки с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611894
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.a981

Способ трехмерного моделирования заданного гидрогеологического объекта, реализуемый в вычислительной системе

Изобретение относится к области моделирования 3D (трехмерных) объектов. Способ трехмерного моделирования заданного гидрогеологического объекта, реализуемый в вычислительной системе, заключается в том, что предварительно моделируемый объект виртуально разбивают на определенное количество слоев,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611892
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.a98c

Газодинамический источник давления

Изобретение относится к газодинамическим устройствам, источником энергии которых являются газогенерируюшие заряды, в частности, взрывчатого вещества (ВВ). Газодинамический источник давления содержит камеру высокого давления с внутренней полостью, в которую помещен газогенерирующий заряд ВВ. На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611852
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.aa18

Способ определения масштабных коэффициентов лазерного гироскопа

Изобретение относится к области гироскопического приборостроения и предназначено для определения величин масштабных коэффициентов лазерного гироскопа при проведении калибровок (паспортизации) бесплатформенных инерциальных навигационных систем. Способ определения масштабных коэффициентов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611714
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.aa2f

Устройство для измерения перемещений объекта

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения траектории движения транспортных средств и знакопеременных перемещений объектов. Устройство для измерения перемещений объекта содержит акселерометр 1, реверсивный счетчик 2, регистр 3, вычислитель 4. Введены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611895
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.aa4f

Способ установки оборудования в перчаточный бокс, загрязненный токсичными веществами

Изобретение относится к области обращения с токсичными, в том числе радиоактивными веществами. Способ установки оборудования в перчаточный бокс, загрязненный токсичными веществами, заключается в том, что часть внутренней стенки бокса предварительно дезактивируют. Устанавливают изолирующий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611576
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.aa61

Устройство комплексного контроля волоконно-оптических линий

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для контроля волоконно-оптических линий (ВОЛП) методами интегральной рефлектометрии и прямого детектирования . Технический результат состоит в повышении качества контроля и обеспечении работы устройства в широком динамическом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611588
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.aac3

Способ генерации электромагнитного излучения свч диапазона

Способ генерации электромагнитного излучения СВЧ диапазона относится к технике СВЧ и может быть использован при разработке генераторов мощных широкополосных электромагнитных импульсов в сантиметровом, миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн. На электроды фотодиода подают импульс...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611574
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.ab0a

Установка для исследования твердости образца из токсичного материала

Изобретение относится к механическим испытаниям, а конкретно к исследованиям твердости образцов из токсичных материалов. Установка содержит вакуумируемую рабочую камеру с захватами, один из которых активный, а второй пассивный захват-тензодинамометр, механизм нагружения, регистрирующую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612197
Дата охранного документа: 03.03.2017
25.08.2017
№217.015.ab12

Преобразователь сопротивления и термо-эдс в напряжение

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования изменения сопротивления резистивного первичного преобразователя температуры или деформации в напряжение и преобразования термо-ЭДС. Преобразователь сопротивления и термо-ЭДС в напряжение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612200
Дата охранного документа: 03.03.2017
Showing 1-7 of 7 items.
13.01.2017
№217.015.798c

Способ определения масштабных коэффициентов трехосного лазерного гироскопа

Изобретение относится к области гироскопического приборостроения и предназначено для определения величин масштабных коэффициентов трехосных лазерных гироскопов (ТЛГ) с взаимно ортогональными осями чувствительности при проведении калибровки (паспортизации) бесплатформенных инерциальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599182
Дата охранного документа: 10.10.2016
25.08.2017
№217.015.9632

Оптический блок для обнаружения цели

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано в неконтактных взрывателях различных боеприпасов. Оптический блок для обнаружения цели содержит последовательно установленные по ходу излучения источник оптического излучения, светоделитель, выполненный в виде двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608963
Дата охранного документа: 27.01.2017
25.08.2017
№217.015.aa18

Способ определения масштабных коэффициентов лазерного гироскопа

Изобретение относится к области гироскопического приборостроения и предназначено для определения величин масштабных коэффициентов лазерного гироскопа при проведении калибровок (паспортизации) бесплатформенных инерциальных навигационных систем. Способ определения масштабных коэффициентов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611714
Дата охранного документа: 28.02.2017
18.05.2019
№219.017.5468

Приемо-передающий канал неконтактного датчика цели

Изобретение относится к области вооружения, в частности к оптическим неконтактным взрывателям. Сущность изобретения заключается в том, что приемо-передающий канал неконтактного датчика цели включает источник оптического излучения, фокусирующий объектив, фотоприемник, установленный в фокальной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002280235
Дата охранного документа: 20.07.2006
18.05.2019
№219.017.5856

Способ неконтактного подрыва заряда

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано в неконтактных взрывателях боеприпасов. Способ неконтактного подрыва заряда основан на обнаружении цели посредством лазерного зондирования пространства двумя световыми пучками и регистрации отраженного излучения двумя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002300729
Дата охранного документа: 10.06.2007
24.07.2020
№220.018.378f

Способ определения неортогональности осей чувствительности лазерного гироскопа

Изобретение относится к области гироскопического приборостроения. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения неортогональности осей чувствительности трехосного лазерного гироскопа (ТЛГ) содержит этапы, на которых установку ТЛГ на планшайбу осуществляют в произвольном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727318
Дата охранного документа: 21.07.2020
31.07.2020
№220.018.390e

Импульсный стабилизатор тока

Изобретение относится к области электротехники и может применяться для формирования стабилизированных разрядных токов кольцевого лазера, входящего в состав лазерного датчика угловых скоростей, который является частью бесплатформенной инерциальной навигационной системы летательных аппаратов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002728284
Дата охранного документа: 29.07.2020
+ добавить свой РИД