Разработка и исследование оптико-электронной системы хранения направления в плоской системе координат

• Автор: Елкин, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Содержание
Введение

ГЛАВА 1. Исследование существующих методов хранения направления

1Л Классические гироскопы

1.2 Новые типы гироскопов

1.3 Гироскопы с воздушной опорой

1.4 Поплавковые гироскопы

1.5 Динамически настраиваемые гироскопы

1.6 Кольцевые лазерные гироскопы

1.7 Волоконно-оптические гироскопы

1.8 Волновые твердотельные гироскопы

1.9 Вибрационные гироскопы
1.10 Микромеханические гироскопы
1.11 Неконтактные гироскопы
1.12 Необходимость нового метода хранения направления
1.13 Исследуемая оптико-электронная система хранения направления в плоской системе координат
1.13.1 Вращающийся маховик и связанная с ним независимая система координат
1.13.2 Система опорного канала
1.13.3 Система измерительного канала
Выводы по главе 1:
ГЛАВА 2. Математическое моделирование оптико-электронной системы хранения направления в плоской системе координат
2.1 Методика построения математической модели
2.1.1 Расчет передаточной функции анализатора изображения
2.1.2 Передаточная функция рабочего отверстия
2.1.3 Расчет передаточной функции объектива
2.1.4 Передаточная функция сканирующей системы
2.2 Передаточная функция системы опорного канала
Выводы по главе 2:
ГЛАВА 3. Исследование работы оптико-электронной системы хранения направления в зависимости от внешних и внутренних факторов, влияющих на точность измерений
3.1 Определение угловой ошибки измерения при повороте основания
3.2 Ошибка измерительного канала
3.3 Влияние наклона основания в вертикальной плоскости на скорость вращения маховика
3.4 Угловое поле поворота основания
Выводы по главе 3:
ГЛАВА 4. Экспериментальное исследование работы оптико-электронной системы хранения направления для контроля параметров железнодорожных путей
4.1 Измерение параметров железнодорожного пути
Выводы по главе 4:
Заключение
Список литературы

Введение
Задача хранения направления на подвижных объектах наиболее часто встречается в геодезии, навигации и в тяжелом машиностроении. В последнем случае из-за отсутствия приемлемых технических решений поставленные цели достигаются геодезическими измерениями.
К сожалению, современный уровень развития навигационноизмерительных систем не позволяет обеспечить всех заинтересованных в высокоточных результатах. Это связано как с дороговизной самих вычислительных систем и периферийного оборудования, так и с рядом сложностей и систематических ошибок, которым сопутствует измерительный процесс.
Для удовлетворения потребностей различных организаций, в задачи которых входит хранения направления в той или иной области, целесообразна разработка альтернативной оптико-электронной системы, принципы работы которой должны принципиально отличаться от использующихся сегодня методов, а некоторые недостатки, им свойственные, - устранены.
Целью работы является разработка оптико-электронной системы хранения направления в плоской системе координат, основанного на отказе от традиционного физического хранения. При этом оно может храниться в виде результатов угловых расчетов.
Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:
1) Выполнен аналитический обзор литературных и патентных источников известных методов навигации, хранения и определения положения, проведен их анализ, выявлены частные и общие недостатки;

7) робототехника (датчики и системы контроля кинематических параметров движения манипуляторов, управление мобильными роботами и специальными микророботами);
8) сверхточное измерение положений железнодорожных путей.
1.13 Исследуемая оптико-электронная система хранения направления в плоской системе координат
Составными частями любой инерциальной навигационной системы являются блок чувствительных элементов (акселерометров и гироскопов) и вычислитель, в котором реализуется навигационный алгоритм. Точность выходной навигационной информации напрямую зависит от характеристик чувствительных элементов, входящих в состав системы, поэтому наиболее точное навигационное решение можно получить только в инерциальных системах, построенных на прецизионных гироскопах и акселерометрах.
Исследование работы оптико-электронной системы хранения направления основана на физическом и аналитическом моделировании динамики движения рабочей массы - маховика - как твердого тела под действием вращающих моментов, а определение относительных угловых смещений осуществляется геометрически, путем непосредственно измерения углового положения основания, чье положение необходимо контролировать. При этом используемые физические измерения не зависят от внешних условий и не подвергаются действию помех (за исключением случаев, которые рассматриваются отдельно). Благодаря этому вычисление углового положения контролируемого объекта происходит автономно в любых физических средах: под водой, на суше, в воздухе и космическом пространстве.
По способу воспроизведения моделируемой системы координат предлагаемый метод относится к аналитическому типу, дающему представление об ориентации относительно системы отсчета, связанной с