×
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 371-380 of 796 items.
13.08.2018
№218.016.7ba0

Боевой элемент боеприпаса

Изобретение относится к области взрывной техники, в частности к боеприпасам, предназначенным для поражения бронированных целей и создания в запреградном пространстве осколочного поля. Боевой элемент боеприпаса включает корпус, заряд взрывчатого вещества (ВВ), систему инициирования и циркониевую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002663855
Дата охранного документа: 10.08.2018
25.08.2018
№218.016.7ecf

Ударный испытательный стенд

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания изделий на виброударные воздействия. Устройство содержит фундамент, на котором размещено устройство формирования ударного импульса, поддон, закрепленный на копре с возможностью перемещения и соударения с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664968
Дата охранного документа: 24.08.2018
25.08.2018
№218.016.7f00

Способ стабилизации длины волны узкополосного волоконного лазера и устройство для его осуществления

Изобретение относится к лазерной технике. Способ стабилизации длины волны узкополосного волоконного лазера заключается в том, что подавляют возникающий модовый перескок, выравнивая скорости изменения собственной частоты кольцевого резонатора узкополосного волоконного лазера и центральной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664758
Дата охранного документа: 22.08.2018
25.08.2018
№218.016.7f17

Способ гидролокации в мелководных областях с оперативным контролем изменчивости условий обнаружения подводной цели

Изобретение относится к области гидролокации, может быть использовано при проведении подводных работ, контроле подводной обстановки, при охране различных объектов со стороны водной среды и обеспечивает достижение постоянной максимально возможной дальности обнаружения подводных целей, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664869
Дата охранного документа: 23.08.2018
25.08.2018
№218.016.7f71

Стенд для исследования параметров взаимодействия лазерного излучения с конструкционными материалами

Изобретение относится к области измерительной техники и касается стенда для исследования параметров взаимодействия лазерного излучения (ЛИ) с конструкционными материалами (КМ). Стенд включает в себя лазер, оптическую систему, светоделительный элемент, систему контроля параметров ЛИ, систему...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664969
Дата охранного документа: 24.08.2018
28.08.2018
№218.016.7fb2

Стеклокерамический композиционный электроизоляционный материал и способ его изготовления

Изобретение относится к стеклокерамическому композиционному электроизоляционному материалу. Шихта содержит следующие совместно измельченные и механоактивированные компоненты, мас.%: стекло СЛ2-1 50-70; фторфлогопит – остальное. Перемешивание компонентов проводят за два интервала не менее чем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664993
Дата охранного документа: 24.08.2018
28.08.2018
№218.016.7fe3

Способ изготовления полых микросфер из вспучивающегося порошкового материала

Изобретение относится к области производства неорганических высокодисперсных наполнителей, а именно полых микросфер, используемых в производстве композиционных материалов различного назначения. В способе изготовления полых микросфер из вспучивающегося порошкового материала, включающем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664990
Дата охранного документа: 24.08.2018
29.08.2018
№218.016.807a

Формирователь меток времени

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике. Технический результат заключается в увеличении информационной емкости кода номера меток времени. Технический результат достигается за счет формирователя меток времени, который содержит выходную шину, первый генератор, первый счетчик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665283
Дата охранного документа: 28.08.2018
29.08.2018
№218.016.8096

Дифференциальный измерительный преобразователь

Изобретение относится к области измерительной техники. Технический результат – повышение точности дифференциального измерительного преобразователя за счет введения блока коррекции, осуществляющего корректировку выходной характеристики преобразования. Дифференциальный измерительный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665219
Дата охранного документа: 28.08.2018
29.08.2018
№218.016.80f5

Генератор высоковольтных импульсов с оптическим управлением

Изобретение относится к импульсной высоковольтной технике. Технический результат заключается в повышении стабильности работы генератора высоковольтных импульсов с оптическим управлением. Это достигается за счет генератора высоковольтных импульсов с оптическим управлением, относится к импульсной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665277
Дата охранного документа: 28.08.2018
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