Устройство начальной выставки инерциальной навигационной системы

УСТРОЙСТВО НАЧАЛЬНОЙ ВЫСТАВКИ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к области приборостроения и может найти применение для измерения азимута (т.е. определения направления на истинный северный полюс Земли), а также решения задач топогеодезической привязки позиций, ориентирования на местности, ведения целеуказания, решения навигационных задач.
Особенностью устройств начальной выставки является использование инерциальных чувствительных элементов, в частности, датчиков угловой скорости.
Известно техническое решение Назаров Б.И. и др. Командно-измерительные приборы. М., МО СССР, 1987, с. 536, в котором устройство для определения направления на истинный северный полюс Земли содержит корпус, датчик угловой скорости, закрепленный на корпусе, вьиислительное устройство, вход которого подключен к выходу датчика угловой скорости, и индикаторный прибор, вход которого подключен к выходу вычислительного устройства.
Недостатком этого решения является невысокая точность устройства. Любой реальный датчик угловой скорости обладает собственной скоростью дрейфа, которая приводит к погрешности определения азимута. Известно, что величина скорости дрейфа может быть измерена заранее по результатам испытаний датчика угловой скорости, а затем использована с целью компенсации вносимой погрешности определения азимута. Однако, для этого необходима высокая стабильность скорости дрейфа от запуска к запуску. В существуюших датчиках угловых скоростей указанная нестабильность достигает величины 0,1 угл.сек/сек и более, что приводит к неприемлемо большой погрешности определения азимута.
Известно техническое решение Redkin S.P. ANALYTICAL GYROCOMPASSING BY ANGULAR RATE SENSOR BASED ON DYNAMICALLY TUNED GYRO. I SAINT PETERSBURG INTERNATIONAL CONFERENSE ON GYROSCOPIC TECHNOLOGY, 1994, p. 98-109, в котором устройство для определения азимута, содержит корпус, платформу, установленную в подшипниках корпуса, двухкомпонентный датчик угловой скорости, датчик угла, приводной двигатель, вычислительное устройство, входы которого подключены к выходам двухкомпонентного датчика угловой скорости.
МПК GO 1C 23/00
(
Погрешность определения азимута при использовании подобного устройства зависит уже от нестабильности собственной скорости дрейфа датчика угловой скорости в одном и том же запуске, которая, как правило, на один - два порядка меньше соответствующей нестабильности от запуска к запуску. В результате погрешность определения азимута значительно уменьшается.
Недостатком этого решения являются большие габариты и масса устройства.
Другое известное техническое решение Патент Российской Федерации, .hf202115889, GO1C 19/38, 19/64, 1998, выбранное за прототип, содержит корпус, платформу с вертикальной осью врашения, установленной в подшипниках корпуса, на которой размешен датчик угловой скорости, приводной двигатель, статор которого закреплен на корпусе, а ротор связан с платформой, электронные блоки, токоподводы. Датчик угловой скорости выполнен в виде волоконно-оптического гироскопа. Поворот волоконно-оптического гироскопа, проводимый с целью автокомпенсации погрешности из-за дрейфа, осушествляется путем его врашения с постоянной скоростью. Азимут определяется посредством фазового детектирования сигнала с выхода волоконно-оптического гироскопа.
Недостатком этого решения является сложность процедуры вычисления азимута, а также большие габариты и масса устройства.
Задачей настояшего изобретения является упрощение процедуры определения азимута, а так же уменьшение габаритов и массы устройства.
Технический результат получен за счет того, что в устройство начальной выставки инерциальной навигационной системы, содержащее корпус, платформу с вертикальной осью вращения, установленной в подшипниках корпуса, на которой размешены первый и второй гироскопы, приводной двигатель, статор которого закреплен на корпусе, а ротор связан с платформой, датчик угла поворота платформы, первый и второй электронные блоки, токоподводы, введен вычислительный блок, первый вход которого через первый электронный блок может быть подключен к выходу первого гироскопа, второй вход через второй электронный блок может бьггь подключен к выходу второго гироскопа, третий вход может быть подключен к выходу датчика угла поворота платформы. Выход вычислительного блока, является выходом всего устройства. Первый и второй гироскопы могут быть выполнены в виде микромеханических датчиков угловой скорости.
через первый и второй электронные блоки могут быть подключены к выходам первого и второго гироскопа, соответственно, третий вход может быть подключен к выходу датчика угла поворота платформы, а гироскопы могут быть вьшолнены в виде микромеханических датчиков угловой скорости, упрощается процедура определения азимута, а также уменьшаются габариты и масса устройства.
Перечень фигур чертежей:
фиг. 1 - схема механической части устройства начальной выставки;
фиг. 2 - структурная схема электронной части устройства начальной выставки;
На фиг. 1 представлена схема механической части устройства начальной выставки инерциальной навигационной системы. На фиг. 2 показана структурная схема электронной части устройства начальной выставки инерциальной навигационной системы.
Устройство начальной выставки инерциальной навигационной системы (фиг. 1) содержит корпус 1. Платформа 2, ось вращения 3 которой расположена вертикально, установлена в подщипниках 4 корпуса 1. Платформа 2 приводится во вращение приводным двигателем, статор 5 которого закреплен на корпусе 1, а ротор 6 жестко связан с платформой 2. Поворот платформы 2 относительно корпуса 1 измеряется датчиком угла 7. На платформе 2 размещены первый 10 и второй 11 датчики угловых скоростей, и первый 9 и второй 8 электронные блоки, соответственно. Вычислительный блок 12 (фиг. 2) имеет три входа. Первый вход вычислительного блока 12 через первый электронный блок 9 подключен к выходу первого датчика угловой скорости 10. Второй вход вычислительного блока 12 через второй электронный блок 8 подключен к выходу второго датчика угловой скорости 11. Третий вход вычислительного блока 12 подключен в выходу датчика угла 7. Для передачи электрических сигналов от неподвижных частей устройства к подвижным установлены токоподводы 13. Оси чувствительности каждого из датчиков угловой скорости 10 и 11 установлены перпендикулярно оси 3 вращения платформы 2 и расположены под углом 90° друг к другу.
Предложенное устройство работает следующим образом. При включении питания платформа 2 вращается равномерно вокруг вертикальной оси 3 с зтловой скоростью ( с помощью приводного двигателя, состоящего из статора 5 и ротора 6. Выходные сигналы с первого 10 и второго 11 датчика угловой скорости будут изменяться по следующим законам:
Ш1
/,  ,fi  cos(A л- cogt); С/2  .  sin(A + (),
где С/, и С/, - выходные сигналы с первого 10 и второго 11 датчика угловой скорости;
масштабные коэффициенты;
Af - базовое направление;
(Ogt - угол поворота платформы 2 относительно корпуса 1;
О,,.  QJ cos - горизонтальная проекция угловой скорости суточного вращения
Земли;
(р - широта места.
Если ось вращения 3 платформы 2 расположена вертикально, то алгоритм определения азимута А базового направления может быть найден из соотношения (1) и примет вид:
A arctg- -(Ogt.(2)
Алгоритм (2) реализуется вычислительным блоком 12, на первый и второй входы которого поступают сигналы с первого 10 и второго 11 датчика угловой скорости, соответственно.
Третий вход вычислительного блока 12 обеспечивает поступление сигнала с датчика 7 угла поворота платформы 2 относительно корпуса 1.
На выходе вычислительного блока 12 формируется сигнал, характеризующий азимут базового направления. Кроме того, вычислительный блок 12 з итывает температурную и временную нестабильность первого и второго датчиков з ловой скорости, а также неравенство их масштабных коэффициентов.
Таким образом, может быть осуществлено измерение азимута базового направления.
Заявленное устройство начальной выставки позволяет упростить процедуру вычисления азимута, а также уменьшить габариты и массу устройства.
(1)