В общем виде погрешности чэ могут быть описаны следующими выражениями:

(1.1)

где  выходные сигналы ЧЭ, [В];  масштабные коэффициенты ( );  погрешности смещения нулей ЧЭ.

Способ оценки смещений нулей (калибровка) ЧЭ ИБ БИИМ в общепринятом понимании (по величине вектора ускорения силы тяжести для акселерометров и значениям вектора угловой скорости вращения ИБ в соответствующем диапазоне, формируемым с помощью специальных стендов  для ДУС) предполагает использование как делительной головки с специальным кронштейном, так и динамических стендов, позволяющих производить последовательные развороты ИБ БИИМ вокруг трех взаимно ортогональных осей. Это позволяет оценить не только , но и погрешности их масштабных коэффициентов и неортогональности измерительных осей ИБ.

В данной работе рассматриваются способы оценки и , где в качестве эталонных данных используются значения вектора угловой скорости суточного вращения Земли и ускорения силы тяжести. Для этого систему координат, связанную с ИБ (Ox_by_bz_b) совмещают с географическим сопровождающим трехгранником (OENH), т.е. углы ориентации: курс K, дифферент ψ и крен θ равны нулю. Для этого случая справедливы следующие системы уравнений, описывающие проекции вектора абсолютной угловой скорости и ускорения на оси Oxyz

(1.2)

где Ω  угловая скорость вращения Земли; φ  широта места; g  величина вектора ускорения силы тяжести (g = 9.78 м/с²)

Соответственно, если из показаний ЧЭ ИБ исключить составляющие, обусловленные проекциями вектора (для акселерометров) и вектора (для ДУСов), то становится возможной оценка погрешностей нулей. При длительности реализации, не превышающей 1 часа, погрешность ЧЭ ИБ может быть аппроксимирована полиномом 2-й степени

, (1.3)

где под имеются ввиду производимые измерения согласно (1.1);  оценка величины смещения нуля ЧЭ, а и характеризуют изменчивость результатов измерения и на интервале записи данных, обусловленную шумами ЧЭ (т.к. ИБ неподвижен во время записи данных).

Алгоритм задачи «грубой» начальной выставки реализуется в случае неподвижного объекта. Тогда угловое положение объекта относительно горизонта может быть получено по показаниям акселерометров, которые описываются следующей системой уравнений

откуда

. (1.4.)

Информация об углах ψ и θ дает возможность сформировать матрицу перехода от осей объекта к горизонтной системе координат, связанной с курсом объекта (E_kN_kH_k)

,

где

В результате становится возможным определение проекций вектора абсолютной угловой скорости ИБ на оси E_kN_kH_k

.

Так как для неподвижного (относительно Земли) основания

то величина курса составит

(1.5.)

4. Описание лабораторной установки

   1. Описание измерительного модуля на ДНГ

ИМ выполнен в виде блока (рис. 1.1), включающего в себя набор миниатюрных гироскопов и акселерометров с обеспечивающей аналоговой электроникой. На выходе ИМ вырабатываются информационные сигналы в виде напряжения постоянного тока, которые соответствуют трем составляющим угловой скорости и трем составляющим линейного ускорения.

К онструкция ИМ на ДНГ, представленного на рис. 1.1, состоит из двух корпусов  внешнего и внутреннего, выполненных из алюминиевого сплава.

На внутреннем корпусе размещены: два роторных вибрационных гироскопа РВГ (поз.1), три акселерометра АК-5 (поз.2), два устройства обратной связи УОС РВГ, плата питания и управления ППУ.

Крутизна выходного сигнала:

• по угловой скорости  88,9 мВ/град./с;

• по линейному ускорению  1600 мВ/g.

Диапазон измерения:

• угловой скорости  +90 град./с;

• линейного ускорения  +5 g.

На внешнем корпусе ИМ установлены два разъема: вилка СНЦ23-19/22В-1-В, предназначенная для подключения источников питания, и вилка DS37L, предназначенная для передачи выходных сигналов в вычислитель БИИМ.

Внутренний корпус соединен с внешним через три теплоизоляционные шайбы. Взаимная выставка корпусов производится с помощью двух штифтов, запрессованных в наружный корпус, и отверстия и паза во внутреннем корпусе.

Наружный корпус закрывается кожухом.

Измерительный модуль спроектирован в объеме 1620 см³ . При этом объем датчиков (РВГ, АК5) не превышает 72 см³, объем электронных устройств ДУС РВГ-503 см³, объем системы термостатирования СТС - 175см³, объем корпусных элементов (в том числе разводка жгутов, разъемы) - 870 см³.

Электропитание ИМ осуществляется:

1) от двух гальванически не связанных источников постоянного тока напряжением +15 В относительно средней точки;

2) постоянным током напряжением 12 В.

Кинематические схемы и принципы работы РВГ и капиллярного акселерометра АК-5 изложены в [3].

2. Описание программы сбора данных с ЧЭ ИБ БИИМ (stand.exe)

Программа stand.exe предназначена для записи данных с инерциальных датчиков и приемника GPS на жесткий диск. Результаты работы программы выводятся в виде графиков на панели управления программой, а также записываются в текстовый файл на жесткий диск.

Панель управления программы stand.exe (рис. 1.2) условно можно разделить на две части – панель настроек и панель отображения данных

Рис. 1.2.Панель управления программы stand.exe Рис.1.3. Панель настроек графиков сигналов

Панель настроек (рис. 1.3) находится на панели управления программой справа. На ней отображается информация о том, какие каналы включены (Plot 0, Plot 1 и т.д.). Можно изменять настройки графиков: тип и толщину линии, цвет и вид графика.

Ниже находится панель управления параметрами осей. На ней располагаются два окна с названиями параметров, а также кнопки изменения настроек для каждой оси.

• в ыравнивание графика по соответствующей оси

• м еню, позволяющее изменять настройки соответствующей оси (рис. 1.4): формат, точность шкалы (количество знаков после запятой), масштаб и цвет линий сетки по оси.

Рис. 1.4. Меню настроек оси Рис. 1.5. Меню настроек масштаба изображения

Ниже располагаются кнопки, общие для всех графиков:

• в озможность передвигать изображение с помощью мышки

• меню, позволяющее изменять масштаб изображения (рис. 1.5)

При нажатии кнопки «START» появляется окно (рис. 1.6), в котором требуется указать путь и название файла, в который будут записываться данные (файл должен быть с расширением *.txt). Если данный файл уже существует, появится окно с предложением заменить уже существующий файл (рис. 1.7).

Рис. 1.6. Окно для указания пути или Рис. 1.7. Окно замены существующего файла

оздания файла с данными

П осле указания названия или пути к файлу начинается запись данных. Запись данных заканчивается с нажатием кнопки «STOP».

В левой части панели управления программой отображаются результаты измерений (рис. 1.8). Вверху расположен осциллограф, отображающий сигналы с акселерометров и гироскопов.

Ниже расположено поле, на котором выводятся значения широты (Latitude) и долготы (Longitude), снимаемые приемником GPS.

Большая кнопка «STOP» снизу – выход из программы (рис. 1.2).