Способ измерения дрейфа гироинерциальных систем

СООЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСРЕСПУБЛИК 838 Тб 1 А 5 6 21/18 РЕТЕНИ ОПИС ТЕН К; ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) 1 (21) 4944461/22 22) 13,06.91 46) 30,08,93. Бюл, М 32 71) Государственный научно-исследоваельский институт автоматических систем 72) А,С,Волжин (73) Государственный научно-исследовагельский институт автоматических систем 56) Патент ФРГ ч. 3445463, л. 6 01 С 21/16, 1984.Самотокин Б,Б. и др, .Навигационныериборы и системы, Киев; Вища школа, 986, с. 220,рис. 16, 11, 54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДРЕЙФА ГИРОНЕРЦИАЛЬНЪХ СИСТЕМ 57) Изобретение относится к области опрееления навигационных параметров при поощи гироинерциальных систем (ГИС) авигации и может быть использовано для втономного измерения и коррекции дрейфа базовой и корректируемой ГИС на двиущемся объекте, а также при создании нерциальных комплексов на базе нескольИзобретение относится к области опрееления навигационных параметров при поощи гироинерциальных систем (ГИС) и ожет быть использовано для автономного измерения и .:оррекции дрейфа базовой и орректируемой ГИС на движущемся объеке, а также при создании инерциальных комлексов на базе нескольких ГИС с втономной коррекцией горизонтальных каалов,Целью изобретения является обеспечеие возможности автономного измерения рейфа горизонтальных каналов корректиких ГИС с автономнои коррекцией горизонтальных каналов. Целью изобретения является обеспечение возможности автономного измерения дрейфа горизонтальных каналов корректируемой и базовой ГИС на движущемся объекте и повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что осуществляют коррекцию одной ГИС (корректируемой) от другой ГИС (базовой), выравнивание горизонтальных каналов корректируемой ГИС относительно базовой, согласование в азимуте корректируемой ГИС относительно базовой: первое измерение и запоминание отфильтрованных сигналов коррекции горизонтальных каналов, разворот корректируемой гироплатформы (блока чувствительных элементов) в азимуте на 90. повторное выравнивание горизонтальных каналов и согласование в азимуте корректируемой ГИС относительно базовой; второе измерение и запоминание; определение дрейфов корректируемой и базовой ГИС по реэульта- У)С: вух измерений. 1 з.п. ф-лы, 7 ил,руемой гидроинерциальной системы и базового датчика скорости на движущемся объекте и повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что .в способе измерения дрейфа гидроинерциальных систем, включающем коррекцию гироинерциальной системы от базового датчика скорости путем подачи управляющих сигналов на гироскопы горизонтальных каналов, сформированных путем фильтрации разности скоростей гироинерциальной системы и датчика базовой скорости, выделение дрейфа гироинерциальной системы, вПроцесс согласования в азимуте закан чивается через 200 с при ошибках начального положения р 1 о=-2 10 радиго = 1,4510 рад, далее обе ГИСсогласованно уходят в азимуте с дрейфом базовой системы. В данном примере азимутальные дпей фы былиравныв 1=1:45 10 1/с, юг=4,35-710 1/с. На фиг,6 показанадинамика изменения сигналов с фильтров коррекциив левой части рисунка в первом измерении, в правой части рисунка во втором измерении. В данном случае переходный процесс заканчивается через 500-600 с, Заданные значения дрейфов по горизонтальным каналам 1 и 11 ГИС были равны;и= 2,4210 1/с, ву, = -1,96 10 40 1/с.в, =1 10 1/ч,вд =0,5 1071/с,45 к 50 55Ьв, =в, - в,л через 150-180 с из начального положения корректируемой ГИ С, равного по а 1 о= -1 10-э рад по 31 о = -1,2 10 рад, далее согласованное изменение вертикалей происходит с частотой Шулера, На фиг.4 показано это изменение на интервале с 300 с до 3000 с для первого измерения. Ошибка выравнивания вертикалей определяется разностью погрешностей в измерении ускорений и 11 ГИС, В приведенных графических иллюстрациях погрешности акселерометров составляли Ьа,= 2 104 м/сг, Дау= 3 10-4 м/сг Даг =1 104 м/с Лдхг=110 мс,В первом измерении а 1 =а 2,01 =рг, а во втором измерении (после поворота сопрягаемой ГИС на 90), а 1 =фг, Р 1 = - СФЭти результаты моделирования подтверждают аналитические выражения (35), (36), (38), (39), (55), (56), (59), (60). На фиг,5 показана динамика процесса согласования 1 и 11 ГИС в азимуте. В соответствии с выражением (50) в первом измерении идеальное значение суммарных дрейфов на выходе фильтров должно быть в, - 1,42 10 1/с,. од = -2,46 10 1/с и согласно (67) во втором измерении должно быть в, = 1,92 10И1/с. вз " -0,96 10 1/с. Сравнивая заданные идеальные значения с реальными установившимися значениями на выходе фильтров (см, фиг.6), увидим, что они очень близки. На фиг,7 показана динамика пол лгрешности измерения дрейфов и, и в эл(аналогичный вид она имеет и для в, и в), где обозначенолп 5 10 15 20 лЬв =вэ - вд,На фиг.7 после 600 с масштаб по вертикальной оси увеличен в 10 раз. Иэ фиг.7видно, что методические погрешности измерения дрейфов составляют Ьв, = 3,1 101/с, Ьв = -2,4 10 1/с на 600 с измерения и соответственно -2,6 10 1/с, и4,2 10 1/с на 900 с измерения, Таким-юобразом, доказано, что предлагаемый способ позволяет измерять дрейфы сопрягаемой.и базовой ГИС с потенциальноймето 4 дической погрешностью измерения 110 /с.ч. После измерения дрейфов производят их коррекцию известными путями, либо формируют корректирующий сигнал нагироскопы базовой системы, либо учитывают ошибку от дрейфа в выходных параметрах ГИС, причем, можно корректироватьошибки от дрейфа в координатах, накопленные в системе с начала ее работы, так каквремя работы системы до момента измерения дрейфов фиксируется и известен закон, .изменения ошибок в определении скоростии координат от дрейфа гироскопов,При длительных режимах работы ГИСизмерение и коррекцию дрейфов можно повторять периодически, путем циклическогоповорота корректируемой ГИС относительно базовой в положение 0 и 90 и последовательным повторением указанныхопераций в каждом положении. Измерениедрейфов в предыдущем положении корректируемой ГИС принимается за первое измерение, а в последующем положении завторое измерение. Минимальный периодизмерения и коррекции дрейфов может составлять 10-15 мин в зависимости от требуемойточности измерений,Использование данного способа можетобеспечить методическую погрешность вопределении координат от горизонтальныхдрейфов 2 км за несколько суток при начальном уровне дрейфов 0,01 о/ч,В существующих ГИС беэ использования автономного способа измерения и коррекции дрейфов, указанная погрешностьсоставляет 2 км за час при дрейфе 0,01 о/ч.Предлагаемый способ, кроме автономности измерения и коррекции дрейфов, имеет еще важное преимущество, посравнению с известными способами измерения и коррекции дрейфов с помощью радиотехнических средств, в качестве иточности измерений дрейфов, так как сигналы инерциальных систем являются гладкими по сравнению с сигналамирадиотехнических систем,Предлагаемый способ измерения и коррекции дрейфов может быть реализован и вплатформенных инерциальных систе, в которых горизонтальные каналы с иодом Шулера реализованы в ЦВМ. При ользовании способа в бесплатформенсистемах исключается операция соглаания в азимуте, так как измерительные горизонтальных акселерометров двух ков чувствительных элементов не расхося в азимуте из-за азимутальных дрейбе ма пе ис ны со ос бл дя 10, Кроме того, блок чувствительных элеме тов сопрягаемой системы устанавливаетс на поворотную площадку с точной фи сацией угла поворота на 90 О. Предлага ем й способ измерения и коррекции дрейфов может дать существенный экномический эффект при использовании в ироинерциальных системах миниатюрны, сравнительно низкой точности, деше вы гироскопов. при этом, обеспечивая высокую точность системы, путем автономного измерения и коррекции дрейфов без применения внешних средств коррекции горизонтальных каналов ГИС. 25Данный способ может быть рекомендова для внедрения предприятиям, организаиям и фирмам, занимающимся созданием, испытанием и эксплуатацией гироинерциальных систем и навигационных 30 комплексов, построенных на их основе. Формула изобретения 1, Способ измерения дрейфа гироинерци льных систем, включающий коррекцию ги оинерциальной системы от базового дат чи а скорости путем подачи управляющих сигналов на гироскопы горизонтальных канаЛов, сформированных путем фильтрации ра ности скоростей гироинерциальной систе ы и датчика базовой скорости, выделе ни дрейфа гироинерциальной системы, о тл И ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности автономного изме ения дрейфа горизонтальных каналов ко ректируемой гироинерциальной систе мыи базового датчика скорости на движущечся объекте и повышения точности3 ерений, в качестве базового датчи ск рости используют гироинерциальную систему, при этом осуществляют выравни ваие горизонтальных каналов корректируем йгироинерциальной системы относительно базовой путем подачи дополнительных управляющих сигналов на гироск пы горизонтальных каналов 55 ко ректируемой и базовой систем, сформиро анных по разности сигналов с акселероме ров одноименных горизонтальных аналов этих систем, одновременно соглаовывают в азимуте гироплатформы двухл 1 лля лв (,с л .с ) л 2 Л 1 л л л Л 2 ф ф л лгде в, а). - измеренные дрейфы горизо тальных каналов корректируемой гироинерциальной системы;л Ли в, - измеренные дрейфы гориэонтальных каналов базовой гироинерциальной системы;Л л ля цгд, о), в,г, в, - первый и второй отфильтрованные сигналы коррекции горизонтальных каналов,2, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения для бесплатформенных инерциальных систем, исключают операцию согласования в вэимутв коррвктирувмой и нсистем путем подачи на азимутальный гироскоп корректируемой системы управляющего сигнала, сформированного по разности сигналов датчиков гироскопического курса этих систем. по окончании переходных процессов выравнивания горизонтальных каналов и согласования в азимуте производят первое измерение и запоминание отфильтрованных сигналов коррекции горизонтальных каналов, после чего прекращают подачу сформированных управляющих сигналов на гироскопы корректируемой и базовой систем и осуществляют разворот гироплатформы корректируемой системы в азимуте на 90 О, путем подачи управляющего сигнала на азимутальный гироскоп корректируемой системы, по окончании разворота возобновля- . ют подачу управляющих сигналов на гироскопы корректируемой и базовой систем с учетом поворота корректируемой системы на 90 О, затем повторяют операции выравнивания горизонтальных каналов и согласования в азимуте с использованием начальных условий от базовой системы, по окончании данных операций производят второе измерение и запоминание отфильтрованных сигналов коррекции горизонтальных каналов, по результатам двух измерений определяют дрейфы горизонтальных каналов корректируемой и базовой гироинерциальной системы в соответствии с выражениембазовой системы в первом и втором измерении сигналов, разворот блока чувствительных элементов корректируемой бесплатформенной инерциальной системы осуществляютпутем его установки на поворотное основание с фиксацией угла поворота на 90.18387 б 1 редактор Л. Пилипенко Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва. Ж. Раушская наб 4/5 но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарин Произво аказ 2923 ВНИИПИ Госу оста витель Н.Сер ехред М.Моргентал иковаКорркачестве базового датчика скорости используют гироинерциальную систему, при этом осуществля 6 т выравнивание горизонтальных каналов корректируемой гироинерцйальной системы относительно базовой путем подачи дополнительных управляющих сигналов на гироскопы горизонтальных каналов корректируемой и базовой системы, сформированных по разности сигналов с акселерометров одноименных горизонтальных каналов этих систем, одновременно согласовывают в азимуте гироплатформы двух систем путем подачи на аэимутальный гироскоп корректируемой системы уп равляющего сигнала, сформированного по разности сигналов датчиков гидроскопического курса этих систем,. По окончании переходных процессов выравнивания горизонтальных каналов и согласования в азимуте, производят первое измерение и заполнение отфильтрованных сигналов коррекции горизонтальных каналов, после чего, прекращают подачу сформированных управляющих сигналов на гироскопы корректируемой и базовой системы и осуществляют разворот гироплатформы корректируемой системы в азимуте на 90, путем подачи управляющего сигнала на азимутальный гироскоп корректируемой системы. по окончании разворота, возобновляют подачу управляющих сигналов на гироскопы корректируемой и базовой системы, с учетом поворота корректируемой системы на 90, затем, повторяют операции выравнивания горизонтальных каналов и согласования в азимуте с использованием начальных условий от базовой системы, по окончании данных операций производят второе измерение и запоминание отфильтрованных сигналов коррекции горизонтальных каналов по результатам двух измерения определяют дрейфы горизонтальных каналов корректируемой и базовой гироинерциальной системы в соответствии с выражениемщ, --- (щ, - щд+щ +щ,)( 2л л л л щз = - (щ+щ - щ +щз) л л л лщ = - ( - щ - щ+щ+щэ)лгде щ,щ - измеренные дрейфы горизонтальных каналов корректируемой гироинер; циальной системы: л Лир,щд; измеренные дрейфы горизонтальнйх каналов базовой гироинерциальной системы;Лу лщ,щ и щ,и) - первый и второй отфильтрованные сигналы коррекции горизонтальных каналов,Целью изобретения является также расширение области использования для бесплатформенных измерительных систем,10 Поставленная дополнительная цель до,стигается тем, что в вышеописанном способе исключают операцию согласования вазимуте корректируемой и базовой системыв первом и вторОм измерении сигналов, разворот блока чувствительных элементов корректируемой бесплатформеннойинерциальной системы, осуществляют путем его установки на поворотное основаниес фиксацией угла поворота на 90 О,20 На фиг.1 изображен пример реализацииспособа измерения. дрейфа ГИС; на фиг,2 -взаимное положение осей корректируемойи базовой ГИС при первом и втором измерении дрейфов; на фиг,З - 7 - приведены ха 25 рактерные реализации математическогомоделирования способа измерения дрейфов ГИС в конкретных условиях применения,На фиг.1,2 приняты следующие обознаЗ 0 чения;1,11 - контуры одноименных горизонтальных каналов с периодом Шулера корректируемой и базовой ГИС:1 ц 11 г аэимутальные каналы 1 и 11 ГИС;А 1, А 2 - сигналы одноименных ускорений замеряемые 1 и 11 ГИС;и,н 2 - сигналы одноименной скорости,выдаваемые 1 и 1 ГИС;ф 1, 7/4 г - сигналы гироскопического40 курса, выдаваемые и 11 ГИС;щд ( щн ) - функции взаимного уп равления, соответственно при управлении по ускорению или скорости;Г - фильтр коррекции;щ - функция управления по гироскопическому курсу;Б 1,Б 2 - блоки вычисления навигацион-.ных параметров и формирования сигналовна компенсацию кориолисовых ускорений иугловой скорости вращения Земли;А 1, Ар - сигналы на компенсацию кокриолисовых Ускорений;О, Ор - сигналы на компенсацию угловой скорости вращения Земли;О"д - дополнительн ые уп равля ющиесигналы на гироскопы горизонтальных каналов и 11 ГИС;Очу - сигнал на выходе фильтра коррекции;1838761О" - суммарный управляющий сигнал фов и обеспечения качества измерения вво- . ГИС; на гироскопы горизонтальных каналов 1 дятдополнительныеопе аперации.1, Выравнивание вертикалей двух ГИСО" - дополнительный управляющий сиг- и погрешностей горизонтальных каналов по ; ГИС; , нал на гироскоп азимутального канала 1 5 скоростиикоординатамотносительнобазавой системы, путем подачи взаимоуправляИ 1, И 2 - информация с азимутального и ющих сигналов на датчики моментов , вертикального каналов и необходимые ис- горизонтальных гироскопов 1 и 1 ГИС. Для , ходные данные; чего сравнивают сигналы с акселерометР 1,Р 2 - выходные параметры ГИС;, 10 ром одноименных горизонтальных каналовГИС ля а во Й - сигнал на азимутальный гироскоп А и А 2 (см. фиг,1) 1 и,11 ГИС, их разностьдля разворота ее в азимуте на 90; преобразовывают с помощью функции вэаП 1-П 4 - переключатели; . имного управления и после преобразования ХУ - горизонтальные оси сопровожда- направляют на датчики моментов горизон, ющего навигационного трехгранника; 15 тальных гироскопов, Взаимное управление Х 1, У - горизонтальные оси гироплат- обеспечивает быстрое согласование (демпфирование) вертикали 1 ГИС относительХ 2, У 2 - горизонтальные оси гироплат- но 11, исключает влияние собственных о мы 11 ГИС инструментальных погрешностей ГИС на точОх, Оу, О - абсолютные угловые скоро ность счисления, то есть ошибки счисления 1сти по осям сопровождающего трехгранни- ГИС становятся равными ошибкам ГИС, Крока;ме того, при взаимном управлении в достаточва- систематические дрейфы по го- ном приближении передаточные функции по , ризонтальным осям 1 ГИС; ошибкам и ГИС равным, Это.обеспечиваета,в - систематические дрейфы по го им одинаковые динамические характеристикиризонтальйым осям П ГИС; при изменении параметров движения обьек ат,и и - ошибка ориентации в азимутеи действии возмущений и обуславливает изме- и 11 ГИС при первом измерении дрейфов; Рение дРейфа с тРебУемым качеством.4 и - ошибка ориентации в азим те 1. Огласование в азимУте коРРектиРУеи 11 ГИС при втором измерении дрейфов. Сущность способа состоит в том, чтониваем вертикалей вводится опе а ия одновременно измеряется суммарныйсогласования в азимуте, и тем по ачи иц" равляющих сигналов на датчики моментов дрейф корректируемой и базовой ГИС в двух различных положениях в азимуте гирой ( )азимутальных гироскопов ко екти емой35 ГИС(см, фиг,1), Для чего с авнивают сигнаельно азовой, при этом измеренияосуществляются автономно без использо- ф ИС, затем их Разность пРеобРавания внешней информации. зовывают с помощью функции управления 40курсового канала ш,и после преобразоваВ процессе измерения обе ГИС нахо. ния напРавляют на датчик моментов азиму ятся в режиме навигации с периодом Шу тального гироскопа 1 ГИС, ера в горизонтальных каналах и выдают Управление по гироскопическому курсу отребителям необходимую. информацию обеспечивает согласование погрешностей 1 х установочные и отсчетнце базы в аэиму бносительно И ГИС а азимуте, то есть, их е должны быть предварительно согласова- Ошибки ориентации гироплатформы и дрейы с заданной точностью (относительная фцстановятся Равными, крометого, каки в огрешность установки отсчетных баз дат- горизонте, передаточные функции азимуиков гироскопического курса сопрягаемой тальных каналов становятся идентичными.базовой ГИС, равная 1 угл, минмажет 50 Зтоисключаетвлияниеаэимутальныхдрейривести к погрешности измерений дрейфа фов и погРешностей выставки в азимутеи ,002 о/ч. Существует датчики с точностью И ГИС на точность измерения горизонтальо единиц угл,сек), для обеспечения изме- нцх дрейфов и улучшает качество измереения дрейфа за относительно короткое ремя (15-25 мин), снятия ограничений на Затем, после выравнивания вертикаль.55 вижение объекта, разделения дрейфов ной и согласования в азимуте 1 и 11 ГиС, орректируемой и базовой ГИС, исключе- выполняют первое измерение сигналов с ие влияния погрешностей ориентации ги- выхода фильтРов коррекции (Г) горизоноплатформы и дрейфов в азимуте на . тальных каналов и результаты измерений точность измерения горизонтальных дрей- запоминают.3. Разворот гироплатформы корректируемой ГИС в азимуте.После первого измерения сигналов сфильтров коррекции горизонтальных каналов отключают управляющие сигналы надатчики моментов гироскопов горизонтальных и аэимутального канала, путем размыкания ключей П 1, П 2, ПЗ, П 4 (см. фиг.1) и обеГИС переводят в независимый режим работы. В процессе измерения дрейфов инерциальная информация непрерывно поступаетпотребителям с базовой ГИС.Разворот корректируемой гироплатформы.в азимуте на 90 осуществляют путем замыкания ключа П 4 и подачикалиброванного сигнала Й на датчик момента ее азимутального гироскопа,Современные авиационные ГИС позволяют выполнить разворот гироплатформы90 за время в пределах 3 мин, После выполнения разворота гироплатформы в азимуте,потворяют операции выравнивания горизонтальных каналов и согласования в азимуте 1 и 11 ГИС, но уже с учетом того, чтоотносительный угол между ними составляет90"., Для чего замыкают ключи П 1, П 2, ПЗ иразмыкают ключ П 4, кроме того, в выходнойсигнал гироскопического курса ГИС вводятпоправку на 90, а горизонтальные каналысопрягают с учетом их рассогласования вазимуте на 90, а начальные данные для 1ГИС берут со 11, По окончании процессоввыравнивания горизонтальных каналов Исогласования в азимуте выполняют второеизмерение сигналов с фильтра коррекции изаносят.его в память, По результатам двухизмерений определяют дрейфы горизонтальных каналов и 1 ГИС в соответствии свыражением (1),Измерение и коррекция дрейфов можетпериодически повторяться в процессе работы, при этом предыдущее измерение длявыражения (1) будет являться первым, а последующее измерение вторым.Способ измерения дрейфа гироинерциальных систем включает следующие отличительные операции и признаки;- дрейф одной инерциальной системыизмеряется с помощью другой, при этомизмеряется дрейф как базовый, так и корректируемой ГИС;- выравнивание горизонтальных каналов корректируемой и базовой ГИС;- согласование гироплатформы в азимуте корректируемой и базовой ГИС;- разворот гироплатформы корректируемой ГИС в азимуте на 90,Основное отличие способа состбит втом, что осуществляют автономное измере-,ние дрейфа двух вэаимоуправляемых ГИС, а 1= а - О + 0" + О" - ОуА 1 111: щ, - Ч + Ок+ Ок ОУР яу я у гз,у 10(2) 0+ О" + О - ОУф гг Рф ф 1О+О +Ч -ЧУа ф 2 фО,+О,",+Ц," - О"а а 2.-Ох, 120т 12Ог /32,35 О. = Ох + Оу,И 2 - 01= Оу - Ох,И 2 + хф 2 О; - О - Оу аг 1/ Вп О = Чх 1 ( 7) О =00 =-Суг/Вкс 8 Оз = Чхг / Йп аО =0 55 х 1 =(Ах 1 + Аха ) С о 11 = / (Ау 1+Ауа ) С 1 о Докажем и обоснуем достижение поставленной цели.В соответствии со структурной схемой(фиг.1) и взаимным положением. осей (фиг.2) 5 динамику взаимодействия двух ГИС в процессе измерения дрейфа можно описать следующей системой дифференциальных уравнений;(28) истеме уравнений (2) - щие обозначения:Ри - угловые ошибки ТЫ 5 иентац 1-й ГИ; -1,2. - индекс, с рой ГИС; и, и,- дреи 00 тветст И ВтО Ш,",= АР- оУ0" =0Р Ах Со ККА р "гогк (1 д)Аф 1 о -кАк, аа дАр= ДАХ= Ао-Дог,с -к Ах 4 яйго-гк АХ - Ахг, о к 4 Ахг 1 20гк ЛР,110 1 11Лф 2,12 с с 12 КОх, Оу, Ог - абсолютные угловые скорости по осям сопровождающего трехгранника:О О,е О - сигналы коррекции на ориентации 1-й ГП по осям сопровождающего 5 трехгранника;О, Од, О - сигналы на компенсацию угловой скорости вращения Земли по осям 1-й ГП;ОУ., ОУ, ОУ - сигналы управления по 10 осям 1-й ГП;Чх 1, Чу 1 - ОтНОСИтЕЛЬНЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ СКО- рости, замеряемые 1-й ГИС по горизонталь ным осям;Ах 1, Ау 1 - линейные ускорения, замеряе мые акселерометрами 1-й ГИС по горизонтальных осям;Ах 1, Ау 1 - СИГНаЛЫ На КОМПЕНСаЦИЮ КОкриолисовых ускорений по горизонтальным о с я м 1-й ГИ С; 20Лах 1, Лау 1 - ПОГРЕШНОСТИ В ИЗМЕРЕНИИ ускорений по горизонтальным осям 1-й ГИС;А Ау, А - проекции кажущегося ускорения на оси сопровождающего трехгранника; 25ф 1 - гироскопический курс 1-й ГИС;ф - идеальное значение гироскопического курса;д ф 1 - погрешность датчика гироскопического курса 1-й ГИС; 3080 - приборное значение радиуса Земли;т 10 - т 11 с - интервалы времени первого и второго процессов измерения дрейфов;(.- символ обратного преобразования 35 Лапласа;с 1 - оператор Лапласа,Система уравнений (2) - (28) описывает динамику взаимодействия двух ГИС в процессе первого и второго измерения дрей фов. Динамика процесса поворота корректируемой ГП не учитывалась, так как этот процесс технологический и не влияет на точность измерения дрейфов, а этап второго измерения дрейфов начинается с новы ми начальными условиями для корректируемой ГИС. В процессе измерения навигационная задача решается по информации базовой ГИС.Найдем решение системы (2) - (28) на 50этапе первого измерения дрейфов, Подставляя в систему значения параметров для СЛУЧаЯ тотт 11 с, РаСКРЬЕВаЯ ЕЕ ОТНОСИ- тельно а 1, Р 1, и 1 и преобразовывая по Лапласу,получим;55 1 яЕОс(,(5)сев(0) фс 0 (5)Э сс, (5)- О 4 1, (5)-.(33) и- частота Шулера;9 - ускорение силы тяжести Земли, При преобразовании полагали, что; Ох= -- 3 (Ау+ Ау 1 ) )т+ О х 1 1 о 1Оу = - / (Ах+ Ах) ) бт+ Оу 1 (34) о От - Ог + Ог 1 соответственно, для первой и второй ГИС, а также не учитывали перекрестные связи по угловой скорости из-за ошибок как не существенные и не влияющие на суть изобретения, Как видно иэ выражения (29) - (31) на первом этапе измерения дрейфов система уравнений распадается на три автономных системы по каналам взаимодействия двух ГИС, Решая систему (29) относительно а и а 2, систему (30) относительнои Д, а систему (31) относительно р 1 и,и 2 получим:(5)-Ьгд 5)1 Й 2)мрЛо) д(Ч-ЧЧ(51 р,(о Сд 5). вости работыпроцессе изого временинивания веруте и измереден синтезны структураР(Я) и Мl(3)вующей раз леду мерн102 аменатель выражений актеристическое урав- х каналов) будет иметь С учетом (44) зн (35), (36), (38), (39) (ха нение горизонтальн вид; Подст(45) 3+9 К 1 следовательн ля этих выра согласно тео 51-8 А,(Я ч+ фЮА 1,(5-(Вв)+-щ 18 А Ч-ЯА 1 5 12 5 "1,(5)Ч 45 ЯА 1 (Ч ФА) (5)1 (27)Е (5.(О.О (.). - ,ЙА(51 щи М-(51(УА (5 Аза(5)3 ( (5):),О. ,(5) - А(5).ч(5)9 Ац(Ч" ЕА,5)5 Ер,(51 ач(5 Ер 5 ),(Ч41) Для обеспечения устойчидвух взаимосвязанных ГИС вмерения дрейфов и приемлемпереходных процессов выравтикалей, согласования в азимния дрейфов, был провединамической системы, выбраи параметры функций Ч)д (5),с ющего вида и соответст первые слагаемые числитений со временем затухаюме в конечном значении,остальные слагаемые в числителях выраженийдляа 1 иа 2, атакжедляВ 1 ир 2 соответственно равны между собой, Значит, поистечении времени переходного процессавеличина а 1 становится равной а, аф 1 =2 ( а точностью до установившейсяошибки), определяемой погрешностью аклесерометров, а следовательно, равны погрешности в определении скорости икоординат одноименных горизонтальныхканалов двух ГИС.Аналогичные выводы можно сделать идля азимутального канала, если сравнитьвыражения (41) и(42), По истечении временипереходного процесса величина,и 1 становится равной величине,иг с точностью допогрешности датчиков гироскопическогокурса, последние в современных системахтарируются и могут составлять единицы угла, сек, что существенно меньше ошибокначальной выставки и дрейфов,Таким образом, доказано осуществление двух операций выравнивания в горизонте 2-х ГИС и их согласование в азимуте,Покажем, чему равны результаты первого измерения горизонтальных дрейфов.Сигналы на выходе фильтров коррекциигоризонтальных каналов при первом измерении дрейфов (т)от 11)1) в соответствиис (20), равны; Е 5) Г(5 г-С 1)Ыв 5) 14 а(Ч 48 А 1,(5)-8 АР(51Р (Ь)-Г(5))3,5 ф 1)(5)фА),(5)-Ь (5)1 яя в (47) а),р (выражени сф +РЩАЯ Г(Ч2 ( 1.с(54) Как видно из системы (51) при второмизмерении дрейфов канал а 1 работает совместно с каналом ог, а канал р 1 с каналом а, Работа каналов,и 1 и,иг (52) осталась 35 без изменений (30), поэтому, решение первого измерения и все выкладки по азимутальному каналу применимы ко второму измерению дрейфов, Решая систему (51) относительно а 1 ирг,%и аг,получим: 40 ЕЮ 5(5 ) )л 15 ИлЯ,81(р,.(61)л 15 с(51 в (5)(Я 553= СОЫ, и переходя от иэображения к орйгиналу, получим установившиеся значения сигналов на выходе фильтров коррекции Во( х ( 1 Уст ) М с Вб(л ),в= Ру(тус) ) =вд, - в,д, (49)лТаким образом, в первом измерении сигналы на выходе фильтров коррекции равны разности дрейфов одноименных горизонтальных каналов корректируемой и базовой ГИС и не зависят от погрешностей начальной выставки и погрешностей в измерении ускорений.С другой стороны, если проанализировать (49), с учетом (32), при условии,и 1 =,иг (во время измерений), то получим Из последнего выражения видно, что результаты первого измерения дрейфов не зависят от азимутальных погрешностей 1 иГИС, Можно сделать вывод, что в первом измерении операция выравнивания вертикалей и согласования в азимуте двух ГИС, автоматически обеспечивают выделение горизонтальных дрейфов из состава других погрешностейиГИС,лРезультаты первого измерения в, Й,лв запоминают.Найдем решение системы (2) - (28) на этапе второго измерения дрейфов, подставляя в нее значения параметров для случая 1 го1тг, ракрывая .ее относительно а(,р)и и преобразовывая по Лапласу,получим; ИЕ(5) сг (0)ч(Я- - ЮР 1,В фл%лс(Ч 16 Р 1 ФОАхлЛ сЛ) Е (я (,(о)си (Ч+ - 6 А,(яел(ю 6 А",(ц 6 А,(М (св)в Е,(ЧМьФ) 15 ел(ЧЕЕА,Е- (,(ЯсЕ(ЧЕ) (ч,4 Как показывают выражения (55) - (62),анализ и выводы, сделанные по горизонтальным каналам в первом измерении (35) 1 - (40), справедливы и для второго измерения, Определим результаты второго измерения горизонтальных дрейфов. Сигналы на выходе фильтров коррекции горизонтальных каналов при втором измерении дрейфов, всоответствии с (20), (21), на интервале 12 отс 2 А по аналогии с первым измерением, равны;(63) 11Е и 514 ь 6 чч(,Я 14,1,ч 15 гче, югм)51)1) 5) 1216 В 51 л 1 г 5)1 х (5) Р(5)(уу 1(л) +чх 2(5 Ру(л) = 1(5)гх(Я) -Р(1) - г(Мм, Я.(Ьг(5)Ь, 5)+А 6)1гбао)г(Р) =г(М-Р(Я-Р,(Я+ЗА, ю-ЗА,Ы)1 Подставляя в(64) а;, ) (55), (56), (59)(60),получим; и 1 15( ,Ю-Еь,йЛ А, и и1 Г й5 У Р МЧ ЦЧ 31и. ) 15(Е;,5)1 Е , Гг 5)Е (М -г(5) - -6 А,(5)6 А,(б)5 5 ФР 2151 н(6)1 г 5) Подставляя (57), (58), (61) в (65) и переходя от иэображения к оригиналу, при тех же условиях, что и в первом измерении, пол 1 учим установившееся значение сигналов на выход фильтров коррекции при втором измерении: гл= 1 х ( уст ) - )г г,г - ) л д = Ру (туст) =)д +го, (66)лл ц Подставляя (53) в (66) и учитывая, что10 1 =г 2 по окончании переходного процесса согласования в азимуте двух ГИС, получим 15 (.г Используя результаты первого измере-.ния (50) и второго измерения (57), можно 20вычислить дрейфы по горизонтальным каналам сопрягаемой и базовой ГИС в соответствии с выражениями л 1 л) л( л л,г= 2 ( ) г - и) + гд + год ) 25л 1 д) л) лл лц А 2 (г+ щг+щд ) Таким образом, доказано, что предлагаемый способ с помощью последовательных операций позволяет измерить горизонтальные дрейфы корректируемой и базовой ГИС и выделить их изошибок начальной выстав ки, погрешностей в измерении ускорений иазимутальных дрейфов сопрягаемой и базовой ГИС.Для доказательства работоспособностиспособа в динамических режимах и оценки методической точности измерений дрейфов, было проведено моделирование на ЭВМ системы уравнений (20) - (28), описывающей динамику измерения,При моделировании процесс измерения 50 дрейфов начинался при взлете самолета, наборе им высоты 10000 м и скорости 200 м/с и далее продолжался в гориэонтэльном полете.На фиг. 3 показана динамика процессавыравнивания вертикалей горизонтальных каналов. в левой части на этапе первого измерения (, в. правой на этапе второго измерения (1. Как видно из фиг.3, процесс выравнивания вертикалей заканчивается