close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2337316

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 337 316
(13)
C1
(51) МПК
G01C 21/16
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2006143997/28, 11.12.2006
(72) Автор(ы):
Богданов Максим Борисович (RU),
Прохорцов Алексей В чеславович (RU),
Савельев Валерий Викторович (RU),
Сухинин Борис Владимирович (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
11.12.2006
(45) Опубликовано: 27.10.2008 Бюл. № 30
2 3 3 7 3 1 6
уменьшени погрешностей бесплатформенной
инерциальной системы, обусловленных реакцией
каждого датчика абсолютной угловой скорости на
угловые
скорости
по
перекрестным
(перпендикул рным к измерительной) ос м;
обусловленных
реакцией
каждого
датчика
абсолютной угловой скорости на линейные
ускорени как по измерительной, так и по
перекрестным ос м; обусловленных реакцией
каждого акселерометра на линейные ускорени по
перекрестным ос м; обусловленных реакцией
каждого акселерометра на угловые скорости как по
измерительной, так и по перекрестным ос м. 1 ил.
R U
(57) Реферат:
Изобретение относитс к измерительной
технике и может быть использовано дл морских,
воздушных
и
наземных
объектов.
Бесплатформенна инерциальна система
содержит
блок
выработки
навигационных
параметров, центральный прибор с трем акселерометрами и с трем датчиками абсолютной
угловой скорости, блок вычислени погрешностей и
шесть вычитающих устройств, соединенных с
остальными блоками соответствующим образом.
Повышение
точности
бесплатформенной
инерциальной системы достигаетс путем
Страница: 1
RU
C 1
C 1
(54) БЕСПЛАТФОРМЕННАЯ ИНЕРЦИАЛЬНАЯ СИСТЕМА
2 3 3 7 3 1 6
Адрес дл переписки:
300600, г.Тула, пр-кт Ленина, 92, ТулГУ,
патентно-лицензионный сектор
(73) Патентообладатель(и):
Российска Федераци , от имени которой
выступает государственный заказчик
Министерство Обороны Российской Федерации
(RU),
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образовани Тульский государственный университет (ТулГУ)
(RU)
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2104492 С1, 10.02.1998. RU 2256881
С2, 20.07.2005. RU 2249791 С2, 10.04.2005. US
4901565 А, 20.02.1990. US 6588117 В1,
08.07.2003.
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 337 316
(13)
C1
(51) Int. Cl.
G01C 21/16
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006143997/28, 11.12.2006
(72) Inventor(s):
Bogdanov Maksim Borisovich (RU),
Prokhortsov Aleksej Vjacheslavovich (RU),
Savel'ev Valerij Viktorovich (RU),
Sukhinin Boris Vladimirovich (RU)
(24) Effective date for property rights: 11.12.2006
(45) Date of publication: 27.10.2008 Bull. 30
2 3 3 7 3 1 6
absolute
angular
velocity
sensor
to
linear
acceleration along both measurement and crosswise
axes; caused by reaction of each accelerometre to
angular velocities along both measurement and
crosswise axes.
EFFECT: increased accuracy of platform-free
inertial system.
1 dwg
R U
(57) Abstract:
FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE:
platform-free
inertial
system
includes navigation parametre unit, central gauge
with three accelerometres and three absolute
angular velocity sensors, error calculation unit
and six subtraction devices connected to the
other units in a relevant pattern. Increased
accuravy of platform-free inertial system is
achieved by reduction of platform-free inertial
system errors caused by reaction of each absolute
angular velocity sensor to angular velocities
along
crosswise
axes
(perpendicular
to
measurement axis); caused by reaction of each
Страница: 2
EN
C 1
C 1
(54) PLATFORM-FREE INERTIAL SYSTEM
2 3 3 7 3 1 6
(73) Proprietor(s):
Rossijskaja Federatsija, ot imeni kotoroj
vystupaet gosudarstvennyj zakazchik
Ministerstvo Oborony Rossijskoj Federatsii (RU),
Gosudarstvennoe obrazovatel'noe uchrezhdenie
vysshego professional'nogo obrazovanija
Tul'skij gosudarstvennyj universitet (TulGU) (RU)
R U
Mail address:
300600, g.Tula, pr-kt Lenina, 92, TulGU,
patentno-litsenzionnyj sektor
RU 2 337 316 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл морских, воздушных и наземных объектов.
Известна бесплатформенна инерциальна система [Бромберг П.В. Теори инерциальных систем навигации. - М.: Наука, 1979, с.185-188], содержаща блок
выработки навигационных параметров, центральный прибор с трем акселерометрами,
выходы каждого из которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим
входами блока выработки навигационных параметров, и с трем датчиками абсолютной
угловой скорости, выходы каждого из которых соединены с четвертым, п тым и шестым
входами блока выработки навигационных параметров.
Недостатком этого устройства вл етс сложность определени погрешностей системы,
в частности погрешностей в измерении угловых скоростей и ускорений от воздействий по
перекрестным ос м.
Известна бесплатформенна инерциальна система [Патент РФ №2104492, МПК 6 G01С
21/10, 1998 г.], содержаща блок выработки навигационных параметров, центральный
прибор с трем акселерометрами, выходы каждого из которых соединены соответственно с
первым, вторым и третьим входами блока выработки навигационных параметров, и с трем датчиками абсолютной угловой скорости, выходы каждого из которых соединены с
четвертым, п тым и шестым входами блока выработки навигационных параметров, три
блока поворота чувствительных элементов, в каждом из которых установлены датчики
абсолютной угловой скорости или датчик абсолютной угловой скорости вместе с
акселерометром, причем каждый блок поворота включает в себ управл емый двигатель,
выполненный с возможностью поворота оси чувствительности чувствительных элементов с
разными частотными параметрами относительно исходного положени дл каждого блока
поворота, и датчик угла поворота, выходы которых соединены соответственно с седьмым,
восьмым и дев тым входами блока выработки навигационных параметров, а в качестве
опоры выработки замера дл оценки погрешностей введен блок приема внешней
информации, выход которого соединен с дес тым входом блока выработки навигационных
параметров, или введены один или несколько комплектов блоков поворота чувствительных
элементов, аналогичные выходы которых также соединены с блоком выработки
навигационных параметров.
Недостатком данного устройства вл етс наличие дополнительных трех блоков
поворота чувствительных элементов, в каждом из которых установлены датчики
абсолютной угловой скорости или датчик абсолютной угловой скорости вместе с
акселерометром, причем каждый блок поворота включает в себ управл емый двигатель, и
датчик угла поворота, что в свою очередь приводит к увеличению габаритов, массы и
стоимости бесплатформенной инерциальной системы.
Задачей изобретени вл етс повышение точности бесплатформенной инерциальной
системы путем уменьшени погрешностей бесплатформенной инерциальной системы,
обусловленных реакцией каждого датчика абсолютной угловой скорости на угловые
скорости по перекрестным (перпендикул рным к измерительной) ос м; обусловленных
реакцией каждого датчика абсолютной угловой скорости на линейные ускорени как по
измерительной, так и по перекрестным ос м; обусловленных реакцией каждого
акселерометра на линейные ускорени по перекрестным ос м; обусловленных реакцией
каждого акселерометра на угловые скорости как по измерительной, так и по перекрестным
ос м.
Указанна задача достигаетс тем, что в бесплатформенную инерциальную систему,
содержащую блок выработки навигационных параметров, центральный прибор с первым,
вторым и третьим акселерометрами и с первым, вторым и третьим датчиками абсолютной
угловой скорости, дополнительно введены блок вычислени погрешностей и шесть
вычитающих устройств, при этом выход первого акселерометра соединен с первым входом
блока вычислени погрешностей и также с первым входом первого вычитающего
устройства, выход второго акселерометра соединен с вторым входом блока вычислени погрешностей и также с первым входом второго вычитающего устройства, выход третьего
Страница: 3
DE
RU 2 337 316 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
акселерометра соединен с третьим входом блока вычислени погрешностей и также с
первым входом третьего вычитающего устройства, выход первого датчика абсолютной
угловой скорости соединен с четвертым входом блока вычислени погрешностей и также с
первым входом четвертого вычитающего устройства, выход второго датчика абсолютной
угловой скорости соединен с п тым входом блока вычислени погрешностей и также с
первым входом п того вычитающего устройства, выход третьего датчика абсолютной
угловой скорости соединен с шестым входом блока вычислени погрешностей и также с
первым входом шестого вычитающего устройства, первый выход блока вычислени погрешностей соединен с вторым входом первого вычитающего устройства, второй выход
блока вычислени погрешностей соединен с вторым входом второго вычитающего
устройства, третий выход блока вычислени погрешностей соединен с вторым входом
третьего вычитающего устройства, четвертый выход блока вычислени погрешностей
соединен с вторым входом четвертого вычитающего устройства, п тый выход блока
вычислени погрешностей соединен с вторым входом п того вычитающего устройства,
шестой выход блока вычислени погрешностей соединен с вторым входом шестого
вычитающего устройства, выход первого вычитающего устройства соединен с первым
входом блока выработки навигационных параметров, выход второго вычитающего
устройства соединен с вторым входом блока выработки навигационных параметров, выход
третьего вычитающего устройства соединен с третьим входом блока выработки
навигационных параметров, выход четвертого вычитающего устройства соединен с
четвертым входом блока выработки навигационных параметров, выход п того
вычитающего устройства соединен с п тым входом блока выработки навигационных
параметров, выход шестого вычитающего устройства соединен с шестым входом блока
выработки навигационных параметров.
На чертеже приведена функциональна схема бесплатформенной инерциальной
системы, где прин ты следующие обозначени : 1 - центральный прибор, 2 - блок
вычислени погрешностей, 3, 4, 5, 6, 7, 8 - вычитающие устройства (всего шесть штук),
9 - блок выработки навигационных параметров, A1 - первый акселерометр, измерительна ось которого направлена по оси OY и измер ющий линейное ускорение ay, А2 - второй
акселерометр, измерительна ось которого направлена по оси OZ и измер ющий линейное
ускорение аz, A3 - третий акселерометр, измерительна ось которого направлена по оси
ОХ и измер ющий линейное ускорение аx, ДУС1 - первый датчик абсолютной угловой
скорости, измерительна ось которого направлена по оси OY и измер ющий угловую
скорость ?y, ДУС2 - второй датчик абсолютной угловой скорости, измерительна ось
которого направлена по оси OZ и измер ющий угловую скорость ?z, ДУС3 - третий датчик
абсолютной угловой скорости, измерительна ось которого направлена по оси ОХ и
измер ющий угловую скорость ?x.
Инерциальна система содержит блок 9 выработки навигационных параметров,
выполн ющий, в том числе, задачи фильтра, центральный прибор 1, блок вычислени погрешностей 2, шесть вычитающих устройств 3, 4, 5, 6, 7, 8. Центральный прибор
содержит три акселерометра и три датчика абсолютной угловой скорости.
Выход первого акселерометра А1 соединен с первым входом 10 блока вычислени погрешностей 2 и также с первым входом 16 первого вычитающего устройства 3, выход
второго акселерометра А2 соединен с вторым входом 11 блока вычислени погрешностей
2 и также с первым входом 17 второго вычитающего устройства 4, выход третьего
акселерометра A3 соединен с третьим входом 12 блока вычислени погрешностей 2 и
также с первым входом 18 третьего вычитающего устройства 5, выход первого датчика
абсолютной угловой скорости ДУС1 соединен с четвертым входом 13 блока вычислени погрешностей 2 и также с первым входом 19 четвертого вычитающего устройства 6, выход
второго датчика абсолютной угловой скорости ДУС2 соединен с п тым входом 14 блока
вычислени погрешностей 2 и также с первым входом 20 п того вычитающего устройства
7, выход третьего датчика абсолютной угловой скорости ДУС3 соединен с шестым входом
15 блока вычислени погрешностей 2 и также с первым входом 21 шестого вычитающего
Страница: 4
RU 2 337 316 C1
5
10
15
20
25
устройства 8, первый выход блока вычислени погрешностей 2 соединен с вторым входом
22 первого вычитающего устройства 3, второй выход блока вычислени погрешностей 2
соединен с вторым входом 23 второго вычитающего устройства 4, третий выход блока
вычислени погрешностей 2 соединен с вторым входом 24 третьего вычитающего
устройства 5, четвертый выход блока вычислени погрешностей 2 соединен с вторым
входом 25 четвертого вычитающего устройства 6, п тый выход блока вычислени погрешностей 2 соединен с вторым входом 26 п того вычитающего устройства 7, шестой
выход блока вычислени погрешностей 2 соединен с вторым входом 27 шестого
вычитающего устройства 7, выход первого вычитающего устройства 3 соединен с первым
входом 28 блока выработки навигационных параметров 9, выход второго вычитающего
устройства 4 соединен с вторым входом 29 блока выработки навигационных параметров 9,
выход третьего вычитающего устройства 5 соединен с третьим входом 30 блока выработки
навигационных параметров 9, выход четвертого вычитающего устройства 6 соединен с
четвертым входом 31 блока выработки навигационных параметров 9, выход п того
вычитающего устройства 7 соединен с п тым входом 32 блока выработки навигационных
параметров 9, выход шестого вычитающего устройства 8 соединен с шестым входом 33
блока выработки навигационных параметров 9.
Инерциальна система функционирует следующим образом.
В дополнительно введенном блоке вычислени погрешностей на основании сигналов,
поступающих с датчиков абсолютной угловой скорости и с акселерометров, вычисл ютс погрешности, обусловленные реакцией каждого датчика абсолютной угловой скорости на
угловые скорости по перекрестным (перпендикул рным к измерительной) ос м;
обусловленные реакцией каждого датчика абсолютной угловой скорости на линейные
ускорени как по измерительной, так и по перекрестным ос м; обусловленные реакцией
каждого акселерометра на линейные ускорени по перекрестным ос м; обусловленные
реакцией каждого акселерометра на угловые скорости как по измерительной, так и по
перекрестным ос м, по следующим формулам:
30
35
где ? j, аj - значени измер емых датчиками угловых скоростей и акселерометрами
угловых скоростей и линейных ускорений;
- чувствительность датчика абсолютной угловой скорости, измерительна ось
40
которого направлена по оси Oi, к угловой скорости, действующей по оси Oj;
- чувствительность датчика абсолютной угловой скорости, измерительна ось
которого направлена по оси Oi, к линейному ускорению, действующему по оси Oj;
- чувствительность акселерометра, измерительна ось которого направлена по оси
45
Oi, к угловой скорости, действующей по оси Oj;
- чувствительность акселерометра, измерительна ось которого направлена по оси
50
Oi, к линейному ускорению, действующему по оси Oj;
i - принимает значение x, y, z;
j - принимает значение x, y, z.
Вычисленные погрешности в вычитающих устройствах (3, 4, 5, 6, 7, 8) вычитаютс из
показаний акселерометров и датчиков абсолютных угловых скоростей, т.е. из показаний
акселерометра, измерительна ось которого направлена по оси ОХ и измер ющего
Страница: 5
RU 2 337 316 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
линейное ускорение ax, вычитаетс погрешность ?ax, из показаний акселерометра,
измерительна ось которого направлена по оси OY и измер ющего линейное
ускорение ay, вычитаетс погрешность ?ay, из показаний акселерометра, измерительна ось которого направлена по оси OZ и измер ющего линейное ускорение аz, вычитаетс погрешность ?az, из показаний датчика абсолютной угловой скорости, измерительна ось
которого направлена по оси ОХ и измер ющего угловую скорость ?x, вычитаетс погрешность ??x, из показаний датчика абсолютной угловой скорости, измерительна ось
которого направлена по оси OY и измер ющего угловую скорость ?y, вычитаетс погрешность ??y, из показаний датчика абсолютной угловой скорости, измерительна ось
которого направлена по оси OZ и измер ющего угловую скорость ? z, вычитаетс погрешность ??z.
Далее сигналы (как и в прототипе) поступают в блок выработки навигационных
параметров.
Проведенное моделирование и экспериментальные исследовани показали, что при
использовании данной конструктивной схемы бесплатформенной инерциальной системы
погрешности, обусловленные реакцией каждого датчика абсолютной угловой скорости на
угловые скорости по перекрестным (перпендикул рным к измерительной) ос м;
обусловленные реакцией каждого датчика абсолютной угловой скорости на линейные
ускорени как по измерительной, так и по перекрестным ос м; обусловленные реакцией
каждого акселерометра на линейные ускорени по перекрестным ос м; обусловленные
реакцией каждого акселерометра на угловые скорости как по измерительной, так и по
перекрестным ос м, уменьшаютс на пор док.
Таким образом, использование изобретени позвол ет повысить точность
бесплатформенной инерциальной системы.
Формула изобретени Бесплатформенна инерциальна система, содержаща блок выработки навигационных
параметров, центральный прибор с трем акселерометрами и с трем датчиками
абсолютной угловой скорости, отличающа с тем, что в нее дополнительно введены блок
вычислени погрешностей и шесть вычитающих устройств, при этом выход первого
акселерометра соединен с первым входом блока вычислени погрешностей и также с
первым входом первого вычитающего устройства, выход второго акселерометра соединен
с вторым входом блока вычислени погрешностей и также с первым входом второго
вычитающего устройства, выход третьего акселерометра соединен с третьим входом блока
вычислени погрешностей и также с первым входом третьего вычитающего устройства,
выход первого датчика абсолютной угловой скорости соединен с четвертым входом блока
вычислени погрешностей и также с первым входом четвертого вычитающего устройства,
выход второго датчика абсолютной угловой скорости соединен с п тым входом блока
вычислени погрешностей и также с первым входом п того вычитающего устройства,
выход третьего датчика абсолютной угловой скорости соединен с шестым входом блока
вычислени погрешностей и также с первым входом шестого вычитающего устройства,
первый выход блока вычислени погрешностей соединен с вторым входом первого
вычитающего устройства, второй выход блока вычислени погрешностей соединен с
вторым входом второго вычитающего устройства, третий выход блока вычислени погрешностей соединен с вторым входом третьего вычитающего устройства, четвертый
выход блока вычислени погрешностей соединен с вторым входом четвертого
вычитающего устройства, п тый выход блока вычислени погрешностей соединен с
вторым входом п того вычитающего устройства, шестой выход блока вычислени погрешностей соединен с вторым входом шестого вычитающего устройства, выход первого
вычитающего устройства соединен с первым входом блока выработки навигационных
параметров, выход второго вычитающего устройства соединен с вторым входом блока
выработки навигационных параметров, выход третьего вычитающего устройства соединен
Страница: 6
CL
RU 2 337 316 C1
5
с третьим входом блока выработки навигационных параметров, выход четвертого
вычитающего устройства соединен с четвертым входом блока выработки навигационных
параметров, выход п того вычитающего устройства соединен с п тым входом блока
выработки навигационных параметров, выход шестого вычитающего устройства соединен с
шестым входом блока выработки навигационных параметров.
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Страница: 7
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
123 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа