[发明专利]产生导航参数和竖直位置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及陀螺仪表工程，并且可以用于海运设备、航空设备和地面车辆等载运工具的导航。

背景技术

导航参数和竖直位置(方位)的产生方法是众所周知的。该方法包括利用加速度计测量特定的分力(力分量)，其中，加速度计的灵敏轴连接着陀螺平台；产生陀螺平台控制信号；接下来，借助于陀螺仪或绝对角速度传感器显示所产生的信号[1]。除此之外，产生方法可以包括利用加速度计测量特定的分力；测量来自陀螺或绝对角速度传感器的信号，其中，加速度计的灵敏轴沿着仪表三维坐标架(trihedral)的轴线定向；借助于惯性系统的操作模拟得到方位问题的解析解[2]；产生导航参数和竖直位置。

上述方法的缺点在于，精度性能和动态特性有限。

发明内容

本发明的目的是提高所述方法的精度性能并且增强其动态能力。

上述技术效果可通过下面的措施实现：在没有弹道偏差时，在陀螺平台或陀螺平台模型的自然周期与舒勒周期不同的条件下，产生陀螺平台或陀螺平台模型的控制信号；利用惯性系统或它们的模型产生的同类数据与各种自然周期之间的差异，提供每个惯性系统或每个惯性系统模型的渐近式稳定化(自发衰减)；利用惯性系统或它们的模型产生的同类数据与各种自然周期之间的差异，以不同的参数“n”，提供对仪器误差的评估；通过增加对罗盘子午线的控制力来提高所产生的载运工具航向的精度并降低系统准备时间。

通过方位问题的解析解，可以获得仪表误差评估和改进系统动态性能方面的最佳效果。在这种情况下，来自具有不同参数且处于不同模式的惯性系统的不同模型的同类数据被比较。可以提供实施本发明方法的惯性系统的若干实施例：具有线性校正的惯性系统，其陀螺平台位于二轴或三轴常平架中；具有线性校正的惯性系统，其与具有积分校正(integral correction)的惯性系统相组合；捷联惯性系统(strapdown inertial system)。下面将描述最普通的情况。

具体实施方式

附图中显示了用于执行本发明方法的惯性系统的功能框图(见图1)。

被考察的具有线性校正的惯性系统包括两个结构上相同的稳定陀螺平台1和1’，以及单元2-其为控制和输出所产生参数的单元。每个稳定陀螺平台上设有一个二自由度陀螺仪(3和3’)。在此，陀螺的角动量垂直于陀螺平台的平面。陀螺仪具有转矩发生器4、5和4’、5’以及角度感应器6、7以及6’、7’。此外，每个稳定陀螺平台上装有加速度计8、9或8’、9’。每个陀螺平台上的加速度计灵敏轴彼此正交并且平行于陀螺平台平面。一个加速度计的轴平行于陀螺平台的常平架(gimbal)的内轴。常平架11和11’的外轴安装在公共常平环18(见图2)中。公共常平环的轴安装在水平稳定平台19上。轴11和11’平行于稳定平台19的平面，并且相互平行。电机20和航向传感器21设置在公共常平环的轴上。角度感应器16和16’也设置在公共环18上，用于测量速度偏差α1和α2。陀螺仪3和3’的角度感应器6、7和6’、7’的输出端借助于放大器12、13和12’、13’连接至电机14、15和14’、15’的输入端，电机连接着常平架轴。角度感应器16、17和16’、17’也连接着常平架轴。陀螺3和3’的转矩发生器4、5和4’、5’的输入端连接着控制和输出参数产生单元2的相应输出端。加速度计8、9和8’、9’以及角度感应器16、17和16’、17’的输出端连接着单元2的相应输入端。单元2与具有积分校正功能的惯性系统之间具有数据通信。

单元2对使用者的输出为K-载运工具航向，-纬度，λ-经度，θ和ψ-滚转角度和俯仰角度。

这里提出的系统以下述方式操作。利用来自陀螺3和3’的角度感应器6、7和6’、7’的误差信号，通过电机14、15和14’、15’分别使每个陀螺平台与陀螺壳体恒定地保持在一个平面内。

利用产生于单元2中的信号的控制电流通过陀螺3和3’的转矩发生器4、5和4’、5’施加扭矩，借助于所述扭矩将每个陀螺的壳体与陀螺平台一起带到与给定陀螺平台的速度偏差指示值相对应的位置。每个陀螺平台的速度偏差指示值彼此不同，因此角度感应器16和16’的读数差异成为用于确定达布三维坐标架(Darbouxtrihedron)的绝对角速度的水平分量的初始数据源。利用伺服电机20，公共常平环18的平面恒定地保持在垂直于罗盘子午线所在平面的方向上。