Исследование погрешностей инерциального бесплатформенного гирокомпаса на основе трех гироскопических измерителей угловой скорости и трех измерителей кажущегося ускорения

• Автор: Михеев, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Обзор литературы по бесплатформенным гироскопическим компасам.
Постановка задачи
1.1. Анализ схем гирокомпасов
1.1.1 БГК на основе сканирующих однокомпонентных датчиков угловой скорости
1.1.2 БГК на основе БИНС
1.2 Постановка задачи диссертационного исследования
2. Физическая и математическая модель бесплатформенного гирокомпаса
2.1 Построение физической модели бесплатформенного гирокомпаса
2.2 Разработка алгоритмов функционирования гирокомпаса
2.2.1 Тригонометрические алгоритмы начальной выставки
2.2.2 Алгоритмы определения оценок текущих углов курса, тангажа и крена

2.3 Выводы по главе
3. Анализ погрешностей бесплатформенного гирокомпаса
3.1 Определение погрешностей вычисления углов ориентации
3.1.1 Определение погрешностей БГК на этапе начальной тригонометрической выставки
3.1.2 Определение погрешностей БГК на этапе начальной выставки по дифференциальным уравнениям и в рабочем режиме
3.2 Алгоритмы повышения точности БГК
3.3 Применение модели погрешностей датчиков первичной информации для
математического моделирования бесплатформенного гирокомпаса
3.3.1 Методика оценки величин погрешности БГК
3.4 Выводы по главе
4. Математическое моделирование процессов функционирования гирокомпаса

4.1 Математическое моделирование функционирования гирокомпаса по алгоритмам идеальной работы на борту подвижного объекта
4.2 Математическое моделирование функционирования гирокомпаса с учетом погрешностей датчиков первичной информации
4.3 Реализация методики оценки погрешностей БГК при использовании моделей различных ДЛИ
4.3 Математическое моделирование функционирования гирокомпаса с учетом шумовой составляющей сигналов ДПИ
4.4 Выводы по главе
5. Экспериментальное исследование работы бесплатформенного гирокомпаса
5.1 Разработка схемы и методики экспериментальных исследований БГК
5.2 Проведение экспериментальных исследований. Анализ экспериментальных результатов
5.2.1 Лабораторные испытания по определению погрешностей статических характеристик БГК
5.2.2 Натурные испытания БГК на борту подвижного объекта
5.3 Выводы по главе
Заключение
Литература
Приложение
Введение

Бесплатформенные гирокомпасы (БГК) находят широкое применение на наземных, воздушных, морских подвижных объектах (ПО). Значительную роль в их использовании играют точность формирования выходных параметров и их конечная стоимость. Создание БГК средней и высокой точности стало возможным благодаря созданию как прецизионных гироскопов, в том числе оптических, так и акселерометров.
В настоящее время ряд фирм выпускает бесплатформенные гирокомпасы и гирогоризонткомпасы на основе трех волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) и трех акселерометров, входящих в состав бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС). К числу таких систем относятся гирокомпас Octans (iXSea, Франция), Polaris FOG-100 (GEM Elettronica, Италия), LR-240 (Northrop Grumman, США), TOGS-S (CDL, Великобритания), гирогоризонткомпас ЦНИИ «Электроприбор», Россия, БИНС-1000 (ООО НПК «Оптолинк», Россия) и другие, устанавливаемые на надводных и подводных судах, наземных подвижных объектах. Постоянно совершенствуется элементная база, а также алгоритмическое обеспечение БГК.
Бесплатформенный гироскопический компас реализуется на основе БИНС, поэтому описание процесса функционирования БГК в значительной степени базируется на теории инерциальных систем ориентации и навигации. Современные подходы к созданию БИНС изложены в трудах А.Ю. Ишлинского, Д-М. Климова, П.В. Бромберга,
В.А. Каракашева, С.С. Ривкина, В.Ф. Журавлева, Д.С. Пельпора,
B.Н. Бранеца, И.П. Шмыглевского, В.Г. Пешехонова, Г.И. Емельянцева,
О.Н. Анучина, П.К. Плотникова, Ю.Н. Челнокова, Ю.А. Литмановича,
C.П. Дмитриева, В.Я. Распопова, D.H. Titterton, J.L. Weston, К. Britting, P.G. Savage, D. Tazartes и других ученых. Вопросам исследования погрешностей различной природы датчиков первичной информации посвящены работы

гирокомпасирования, т.е. алгоритмы начальной выставки, ориентации и позиционирования.
2.2.1 Тригонометрические алгоритмы начальной выставки
Проведение начальной выставки включает процедуру определения оценки угла начальной широты ф(/0) по формулам:

)2 +(а>х2)2 +Яз)2 -М,)2 +(2)2 +(з)2
1 Л 1 А
Г" г
, = агсэт
(2.8)
(2.9)
где йх1,, - векторы оценок абсолютной угловой скорости ПО и кажущегося ускорения его центра масс; прямые скобки от этих векторов означают их модули; ф0 - начальное значение широты места.
Операция начальной выставки углов ориентации ПО проводится по следующим формулам:
(2.10)

т а> 1г -0-Г *1 *2
со’ і . *Э

СОБ#’ вігі#'
-этб* совв" сову’ вту*
эт#’ -собО’ вту* сову*

= а> соъб*-сог бігш сову’ +юг зіпЯ'віпу*;
г. Хл I Х
= сох Біпу + еох сой у

(2.11)
(2.12)
(2.13)
(2.14)