Материал: 2430

мы отсчёта путем определения углов поворота и наклона платформы. Прибор был предложен в 1852 г. французским ученым Леоном Фуко для демонстрации вращения Земли вокруг своей оси. Обычно он

Простейшим, с детства знакомым гироскопом является волчок, стремящийся сохранить направление своей оси в пространстве. Такой гироскоп называется позиционным и используется для стабилизации положения платформы (или аэрокамеры).

В инерциальной навигации находят применение гироскопыдатчики угловой скорости (ДУСы), у которых, в отличие от позиционных гироскопов, ось вращения зажата, и при повороте платформы возникает кориолисова сила, величина которой пропорциональна угловой скорости; ее интегрирование по времени позволяет вычислить

• поплавковые с погруженнымиАв жидкость элементами и ротором, вращающ мся на воздушной подушке в аэродинамических под- ш пн ках при практ чески полном отсутствии трения;

угол наклона соответствующей координатной оси[32].

Области применения гироскопов достаточно разнообразны, поскольку с их помощью можно определять угловые отклонения от заданного направления и угловые скорости перемещения, стабилизиро-

• кольцевые лазерные гироскопы (RLG – Ring Laser Gyroscope), в которых угол отклонения оси чувствительности опреде-

С• микромеханические, построенные по технологии MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) или iMEMS (интегральные MEMS) и

представляющие собой выполненную на одном кристалле кремния интегральную микросхему малого размера и веса (рис. 10.4). Низкая стоимость и малые размеры таких гироскопов открывают возмож-

71

ность их широкого применения в автомобилях, телескопах, персональных компьютерах, мобильных робототехнических устройствах, детских игрушках и пр.

− дрейф: от 1 – 100 /ч у механических и микромеханических гироскопов до 10-3 – 10-5 у электростатических, поплавковых и коль-

так, чтобы любые перемещения и изменения пространственной ориентации транспортного средства были зафиксированы измерительным блоком.

Измерительный блок представляет собой бесплатформенную инерциальную систему, объединяющую две тройки ориентированных по координатным осям измерительных приборов (акселерометров и гироскопов), и называется IMU (Inertial Measurement Unit, инерциальное

72

Данные табл. 10.1 показывают, что измерения с помощью инерциальных блоков могут выполняться с точностью, достаточной для создания съемочного обоснования; периодическая коррекции их показаний по опорным точкам или иным внешним данным или совмест-

10.2.4. Обработка инерциальных данных

В целом технологическая схема обработки данных, полученных с помощью акселерометров и гироскоповД, соответствует рассмотрен-

ной выше (10.2) с учетом назначения системы.

Если инерциальная система является частью системы управления полетом летательного аппарата, то ее главная задача – непрерыв-

ная регистрация тангажа, крена и курса с отображением их на соответствующих приборах или (на беспилотных аппаратах) выработка соответствующих противодействующих усилий [37]. Функциональная схема такой системы приведена на рис. 10.6.

Начальные условия

СПри выставке инерциальной системы платформа с блоком измерений приводится в горизонтальное положение и ориентируется относительно носителя. В дальнейшем все параметры полета (углы, скорость, ускорение, координаты и пр.) будут определены относительно этого положения.

74

Сущность обработки данных заключается в следующем (см. рис. 10.6). Информация гироскопов в виде проекций вектора абсолютной линейной скорости VX, VY, VZ на оси блока инерциальных измерений поступает в алгоритм ориентации.

Информация акселерометров nC в виде проекций кажущегося ускорения (т.е. измеренное значение ускорения с учетом силы тяжести) передается в блок пересчета.

Блок пересчета выполняет преобразование проекций ускорения nG на координатные оси горизонтной системы координат, используя элементы матрицы вращений C.

Алгоритм навигации осуществляет обработку данных в соответствии со схемой, приведеннойАна рис. 10.6: выполняет интегрирова-

ние уравнения движения Ньютона, определение текущих координат X, Y, Z и скорости полета V в горизонтной системе координат. Одно-

вычислений.

75