2014-02-09
1056
Обобщенная схема ИНС изображена на рис. 2.
Рисунок 2 Обобщенная схема ИНС:
| 1 – гиростабилизированная платформа; | 2 – 3-х компонентный акселерометр; | |
| 3 – интегрирующее устройство. | ||
Трехкомпонентный акселерометр расположен на гиростабилизированной платформе (ГСП). Акселерометр измеряет вектор ускорения 
активными силами. После суммирования ускорения с вектором гравитационного ускорения 
образуется вектор полного ускорения 
.
Уточним схему ИНС применительно к навигации объекта вблизи поверхности сферической Земли. Географическая система координат 
при навигации вблизи Земли показана на рис. 3.
Данная система координат принята за базовую. Ось 
направлена по радиус-вектору 
, соединяющему центр Земли с точкой нахождения объекта. Две другие оси лежат в плоскости местного горизонта. Ось 
направлена по касательной к параллели на восток 
, ось 
- по касательной к местному меридиану на север 
. Координаты места положения объекта определяются длиной радиус-вектора , широтой 
и долготой 
. Если пренебречь высотой, то 
- радиус Земли, а объект двигается по поверхности Земли со скоростью 
(рис. 4).
Тогда
 ,
| (6) |
где 
,
- северная и восточная составляющие скорости объекта;
- истинный курс объекта.
Рисунок 3 Географическая система координат
1 – нулевой меридиан; 2 – экватор;- долгота; - широта
На основании рис. 3. можно получить следующее соотношения:
 ,
| (7) |
где 
=
- радиус параллели.
Рисунок 4 Вектор скорости движения объекта и его составляющие
Предположим, что с помощью гиростабилизированной платформы (ГСП) смоделирована на борту объекта географическая система координат 
и на ней установлены два однокомпонентных акселерометра. Акселерометры на ГСП установлены так, что измерительная ось одного из них ориентирована на север (северный акселерометр 
), а измерительная ось другого – на восток (восточный акселерометр 
). Тогда географические координаты места положения объекта и 
могут быть вычислены на основе соотношений (6) и (7). Схема ИНС, решающая задачу, приведена на рис. 5.
Акселерометры и измеряют соответственно северную 
и восточную 
составляющие ускорения объекта. После интегрирования на первых интеграторах 
северного и восточного 
каналов получают приращение скоростей 
и 
. Если и просуммировать с начальными значениями скоростей 
и 
, то в итоге получим проекции векторов скоростей северного и восточного направлений
 и  .
| (8) |
Рисунок 5 Схема принципа построения инерциальной навигационной системы:
| 1 – ГСП; 2 – акселерометр северного направления ; 3 – акселерометр восточного направления ; 4 – интеграторы северного канала; 5 – интеграторы восточного канала; 6,7 – масштабирующие элементы; 8 – вычислительный канал курса.
|
На основе сигналов и с помощью масштабирующих элементов 
и 
формируются сигналы 
и 
, которые далее поступают на входы вторых интеграторов: северного 
и восточного 
. С входов вторых интеграторов получают приращение географических координат объекта 
и 
. После суммирования и с начальными значениями географических координат местоположения окончательно получают информацию о текущих значениях широты и долготы:
 .
|
Истинный курс объекта вырабатывается в вычислительном канале курса 8 на основании составляющих и .
Для нормального функционирования ИНС (рис. 5) необходимо выполнить начальную выставку ГСП, то есть оси ГСП должны быть совмещены с осями географической системы координат 
в момент начала работы системы.
В дальнейшем моделировании е системы координат с помощью ГСП может осуществляться двумя путями:
· в разомкнутых ИНС – без использования акселерометров;
· в замкнутых ИНС – по сигналам акселерометров.
