О ПОСТРОЕНИИ АЛГОРИТМОВ РАБОТЫ БЕСКАРДАННОГО  ГИРОГОРИЗОНТКОМПАСА НА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ГИРОСКОПЕ

Емельянцев Геннадий Иванович, Медведков Андрей Александрович, Цай Тицзин

2014 , ТОМ 14, НОМЕР 5 ( сентябрь-октябрь )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

УДК 531.383-1:537.2

О ПОСТРОЕНИИ АЛГОРИТМОВ РАБОТЫ БЕСКАРДАННОГО ГИРОГОРИЗОНТКОМПАСА НА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ГИРОСКОПЕ

Емельянцев Г.И., Медведков А.А., Цай Т.

Читать статью полностью

Аннотация

Разработаны алгоритмы работы возможной схемы построения бескарданного гирогоризонткомпаса на электростатическом гироскопе для подвижного объекта. Для реализации режима начальной выставки и калибровки коэффициентов модели дрейфа электростатического гироскопа в условиях подвижного объекта необходимо привлечение эталонных данных о параметрах ориентации (по курсу и углам качки) и координат места. Требуемые эталонные значения параметров ориентации могут вырабатываться при совместной обработке данных измерительного блока на микромеханических датчиках (гироскопах и акселерометрах) и GPS-компаса. В зависимости от уровня динамических условий на объекте и требуемой точности выработки курса для построения вертикали места в системе может использоваться вместо микромеханических датчиков измерительный блок на волоконно-оптических гироскопах и акселерометрах. Рассмотрены особенности алгоритмов выработки курса для бескарданного гирогоризонткомпаса. Описываются калибровочный и рабочий (корректируемый) режимы работы системы. Особенность алгоритма работы бескарданного гирогоризонткомпаса заключается в использовании двух электростатических гироскопов с ортогонально расположенными векторами кинетических моментов, при этом один гироскоп является опорным (орт его кинетического момента направляется по оси Мира), а второй является «виртуальным» – погрешности его положения относительно инерциальной системы координат и коэффициенты модели ухода являются нулевыми. Совместная обработка данных бескарданного гирогоризонткомпаса и внешней информации о координатах места осуществляется с использованием алгоритма обобщенного фильтра Калмана с обратной связью по всему вектору состояния системы. Приведены результаты имитационного моделирования алгоритмов работы системы, подтверждающие наличие компасного эффекта у системы и характеризующие необходимое время для калибровки электростатического гироскопа со сплошным ротором. Результаты внедрены в разработки ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор».

Ключевые слова: электростатический гироскоп, бескарданный гирогоризонткомпас, волоконно-оптический гиро- скоп, микромеханические датчики.

Список литературы

1. Буравлев А.П., Кузин В.М., Ландау Б.Е., Сумароков В.В. Бескарданный электростатический гироскоп

с подвесом на двойных электродах // XXVI научно-техническая конференция памяти Н.Н.Острякова:

доклады. СПб, 2008. C. 17–18.

2. Emel'yantsev G.I., Landau B.E., Levin S.L., Gurevich S.S., Romanenko S.G. Integrated attitude reference

and navigation system for orbital spacecraft // Gyroscopy and Navigation. V. 2. N 3. 2011. P. 146–151.

3. Ландау Б.Е., Белаш А.А., Гуревич С.С., Емельянцев Г.И., Левин С.Л., Романенко С.Г. Бескарданная

инерциальная система ориентации на электростатических гироскопах для орбитального космического

аппарата // Изв. вузов. Приборостроение. 2011. Т. 54. № 6. C. 66–74.

4. Емельянцев Г.И., Ландау Б.Е., Левин С.Л., Гуревич С.С., Романенко С.Г. Особенности построения ин-

тегрированной системы ориентации и навигации для орбитального космического аппарата // Гироско-

пия и навигация. 2011. № 1. C. 17–25.

5. Никишин В.Б., Синев А.И., Плотников П.К., Наумов С.Г. Повышение точности подземной навигации

на основе интеграции БИНС, одометров и приемников GPS/ГЛОНАСС // Сб. материалов XVII между-

народной конференции по интегрированным навигационным системам. Санкт-Петербург, 2010.

C. 169–174.

6. Емельянцев Г.И., Лочехин А.В. О погрешностях бескарданного гирогоризонткомпаса на электроста-

тическом гироскопе и микромеханических датчиках // Изв. вузов. Приборостроение. 2010. Т. 53. № 10.

C. 42–48.

7. Блажнов Б.А., Волынский Д.В., Емельянцев Г.И., Несенюк Л.П., Степанов А.П. Интегрированная

инерциально-спутниковая система ориентации и навигации с микромеханическим инерциальным мо-

дулем. Результаты испытаний на автомобиле // Гироскопия и навигация. 2008. № 4 (63). P. 77.

8. Blazhnov B.A., Emeliantsev G.I., Koshaev D.A., Semenov I.V., Stepanov A.P., Zhilinskii V.M., Korotkov

A.N., Timofeev E.A., Tsekhanovich G.S. Integrated tightly coupled inertial satellite orientation and navigation

system // Gyroscopy and Navigation. 2010. V. 1. N 1. P. 10–18.

9. Volynskii D.V., Odintsov A.A., Dranitsyna E.V., Untilov A.A. Calibration of fiber-optic gyros within

strapdown inertial measurement units // Gyroscopy and Navigation. 2012. V. 3. N 3. P. 194–200.

10. Gusinsky V.Z., Lesyuchevsky V.M., Litmanovich Yu.A. Calibration and alignment of inertial navigation systems

with multivariate error state vector // Proc. 4th St. Petersburg International Conference on Integrated

Systems. St. Petersburg, 1997. P. 371–378.

11. Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских под-

вижных объектов. СПб: ЦНИИ «Электроприбор», 2003. 390 с.

12. Ландау Б.Е., Гуревич С.С., Емельянцев Г.И., Левин С.Л., Романенко С.Г., Одинцов Б.В. Результаты

калибровки электростатических гироскопов в бескарданной инерциальной системе ориентации // Ма-

териалы XV международной конференции по интегрированным навигационным системам. Санкт-

Петербург, 2008. C. 122–129.

13. Landau B.E., Gurevich S.S., Emeliantcev G.I., Levin S.L., Romanenko S.G. Calibrating the error of a

strapdown ESG-based attitude reference system under conditions of orbital flight // Gyroscopy and Navigation.

2010. V. 1. N 3. P. 176–182.

14. Ландау Б.Е., Левин С.Л., Гуревич С.Г., Емельянцев Г.И., Завгородний В.И., Романенко С.Г., Одинцов

Б.В. Наземная отработка методики полетной калибровки БИСО на ЭСГ для орбитальных космических

аппаратов с произвольной ориентацией // Материалы XIX Санкт-Петербургской международной кон-

ференции по интегрированным навигационным системам. Санкт-Петербург, 2012. C. 127–135.

15. Emeliantsev G.I., Landau B.E., Levin S.L., Romanenko S.G. Refining the drift model of a gimballess inertial

attitude control system based on electrostatic gyros: methods of calibration on a ground-based test bench and

on board an orbiting space vehicle // Gyroscopy and Navigation. 2010. V. 1. N 2. P. 134–140.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License