БЕСПЛАТФОРМЕННАЯ СИСТЕМА ОРИЕНТАЦИИ
STRAP-DOWN ATTITUDE REFERENCE SYSTEM

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в бесплатформенных инерциальных системах ориентации и навигации.
Известны бесплатформенные системы ориентации, имеющие в своем составе измерительный блок, состоящий из трех одноосных датчиков угловой скорости и вычислитель [Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов. Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. - С.-Петербург: ЦНИИ «Электроприбор», 1999 г.]. В таких системах для повышения точности применяется фильтрация Калмана, которая требует значительных вычислительных ресурсов и может применятся не ко всем типам подвижных объектов.
Известны бесплатформенные системы ориентации, имеющие в своем составе измерительный блок, состоящий из трех одноосных датчиков угловой скорости, и вычислитель [Гироскопические системы. Гироскопические приборы и системы: Учеб. для вузов по спец. «Гироскопические приборы и устройства» / Д.С.Пельпор, И.А.Михалев, В.А.Бауман и др.; под ред. Д.С.Пельпора. - 2-е изд., перераб. доп. - М.: Высш. шк., 1988. - С.316-336].
Такие бесплатформенные системы ориентации предназначены для определения параметров ориентации подвижного объекта. В них датчиками угловой скорости измеряется угловая скорость объекта в связанной с ним системе координат и с помощью вычислителя осуществляется аналитическое построение базовой системы координат (например, нормальной земной системы координат), по отношению к которой определяют параметры ориентации подвижного объекта.
Недостатком является недостаточная точность системы ориентации и то, что такие устройства не учитывают влияние мультипликативных погрешностей датчиков угловой скорости, что приводит к дрейфу аналитически построенной базовой системы координат, при этом скорость дрейфа зависит от частот, амплитуд и фаз колебаний подвижного объекта.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение точности бесплатформенной системы ориентации за счет уменьшения погрешностей в определении параметров ориентации подвижного объекта, обусловленных влиянием мультипликативных погрешностей датчиков угловой скорости.
Поставленная задача достигается тем, что в бесплатформенную систему ориентации, состоящую из первого, второго и третьего одноосных датчиков угловой скорости и вычислителя, причем выход первого датчика угловой скорости соединен с первым входом вычислителя, выход второго датчика угловой скорости соединен с вторым входом вычислителя, выход третьего датчика угловой скорости соединен с третьим входом вычислителя, дополнительно введен блок вычисления компенсационных сигналов, при этом выход первого датчика угловой скорости соединен с первым входом блока вычисления компенсационных сигналов, выход второго датчика угловой скорости соединен с вторым входом блока вычисления компенсационных сигналов, выход третьего датчика угловой скорости соединен с третьим входом блока вычисления компенсационных сигналов, первый выход блока вычисления компенсационных сигналов соединен с четвертым входом вычислителя, второй выход блока вычисления компенсационных сигналов соединен с пятым входом вычислителя, третий выход блока компенсационных сигналов соединен с четвертым входом вычислителя.
На фигуре приведена конструктивная схема бесплатформенной системы ориентации.
Бесплатформенная система ориентации состоит из первого - 1, второго - 2 и третьего - 3 одноосных датчиков угловой скорости, блока вычисления компенсационных сигналов - 4 и вычислителя - 5. Выход первого датчика угловой скорости соединен с первым входом 9 вычислителя и с первым входом 6 блока вычисления компенсационных сигналов. Выход второго датчика угловой скорости соединен с вторым входом 10 вычислителя и с вторым входом 7 блока вычисления компенсационных сигналов. Выход третьего датчика угловой скорости соединен с третьим входом 11 вычислителя и с третьим входом 8 блока вычисления компенсационных сигналов. Первый выход блока вычисления компенсационных сигналов соединен с четвертым входом 12 вычислителя, второй выход блока вычисления компенсационных сигналов соединен с пятым входом 13 вычислителя, третий выход блока вычисления компенсационных сигналов соединен с четвертым входом 14 вычислителя.
Бесплатформенная система ориентации работает следующим образом.
Сигналы с датчиков абсолютной угловой скорости поступают в вычислитель, а также в дополнительно введенный блок вычисления компенсационных сигналов.
В дополнительно введенном блоке вычисления компенсационных сигналов на основании сигналов, поступающих с датчиков абсолютной угловой скорости, вычисляются скорости нарастания погрешностей в определении параметров ориентации подвижного объекта, обусловленных влиянием мультипликативных погрешностей датчиков угловой скорости по следующим формулам:
где
- скорость нарастания погрешности в определении угла курса, обусловленная влиянием мультипликативных погрешностей датчиков угловой скорости;
- скорость нарастания погрешности в определении угла тангажа, обусловленная влиянием мультипликативных погрешностей датчиков угловой скорости;
- скорость нарастания погрешности в определении угла курса, обусловленная влиянием, мультипликативных погрешностей датчиков угловой скорости;
1
2
3
1
2
3
, , ; K, K, K - номинальные значения коэффициентов передачи датчиков угловых скоростей, первого, второго и третьего соответственно; ΔK, ΔK, ΔK - изменения коэффициентов передачи датчиков угловых скоростей первого, второго и третьего соответственно, определяющие мультипликативные погрешности датчиков угловой скорости;
m
m
m
ψ
υ
γ
ψ, υ, γ, ν, φ, φ, φ - амплитуды, частота и фазы колебаний подвижного объекта по курсу, тангажу и крену.
Далее сигналы с блока вычисления компенсационных сигналов поступают в вычислитель, где учитываются при вычислении параметров ориентации.
Проведенное моделирование показало, что при построении бесплатформенной системы ориентации на указанных принципах погрешности в определении параметров ориентации, обусловленные влиянием мультипликативных погрешностей датчиков угловой скорости, значительно уменьшаются, то есть точность повышается.
Таким образом, использование изобретения позволяет определять угловые скорости в базовой системе координат и параметры ориентации объекта, не содержащие погрешностей, обусловленных влиянием мультипликативных погрешностей датчиков угловой скорости.