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  • 海上動態條件下靜電陀螺監控器啟動技術

  • 內容出處:http://www.monsantofacts.com時間2013-12-28 07:49作者admin瀏覽次數
 
海上動態條件下靜電陀螺監控器啟動技術
1.1啟動流程
 
(1)陀螺啟動
 
靜電陀螺正常工作時,其內部鈹球轉子依靠靜電 支承力懸浮在陀螺儀電極球腔內M。陀螺殼體通過 自準直的方式,在光電傳感器上產生可以表明陀螺殼 體幾何中心軸與鈹球轉子H軸不一致的偏差信號, 實現陀螺殼體對鈹球轉子動量矩軸的精確跟蹤。
 
啟動陀螺過程,為了使上、下陀螺的動量矩軸分 別指向地球極軸或落在赤道平面上,靜電系統通過 調整陀螺H軸地平坐標系測量位置高度角)、 (方位角)與解算位置紀、A!1之間的誤差實現H 軸精準定向0 = 1、2分別表示極陀螺和赤道陀螺)。 
 
 
(2)六次校準
 
在陀螺啟動之后,六次校準階段靜電以陀螺H 軸地平坐標系測量位置於、A;n為基準,計算H軸
 
在赤道坐標系中的初始位置W赤緯角)和S(),(時 角)。初始位置坐標計算公式為 
 
(3)系統標定
 
六次校準確定的陀螺初始位置并非十分精確, 加上時間推移及陀螺漂移的影響,在系統標定工作 過程中對解算的和S。,重新標定、修改,以便在轉 人導航狀態時有精確的初始位置坐標和陀螺漂移系 數。在標定過程中,系統測量矢量Z是反映陀螺位 置的唯一可觀測值,因此在系統標定過程中系統測 量矢量Z是系統工作情況的重要判據。系統的測 量矢量為
 
Z = (Zi ,Z2 ,Z3 )T 其中厶表示極陀螺與赤道陀螺H軸夾角誤差, Zz表示極陀螺H軸與當地子午面位置角的計算誤 差,Z3表示赤道陀螺H軸在赤道面位置角計算
 
誤差。
 
1.2 航行工況保障
 
從啟動流程分析,陀螺啟動和六次校準階段,通
過陀螺H軸測量位置計算靜電導航需要的陀螺H 軸初始位置,測量位置影響解算位置的精度。因此 為提高解算位置的精度,在陀螺啟動至六次校準完 成前,測量船航行需要盡可能保障陀螺H軸的測量 位置不變。
 
測量船航行位置誤差信息與陀螺H軸位置之 間的關系為[5」
 
從上式分析,六次校準完成前測量船航行變化 AK將會引起上陀螺H軸測量值產生Aqi的變化, 航向是靜電必須首先保障的最關鍵數據,這就要求 測量船六次校準完成前保航向航行才能保障上陀螺 H軸g角不會變化;又因為與Ap有直接關系, 如果測量船等緯度航行則上陀螺H軸/!角、角都 可以保持不變;至于下陀螺的h、q沒有上陀螺同類 參數中明顯的幾何意義,測量船航行不可能保證 h'、q'、ht、q2四參數都不變。
 
綜合分析靜電海上從開始啟動到完成六次校準 需要6 h,靜電海上應急啟動的航行工況保障就是 需要測量船提供6 h等緯度航行。
 
2靜電海上啟動技術
 
在靜電啟動的3個階段中,陀螺啟動H軸完成 定向建立慣性空間是靜電工作的基礎;系統標定精 確計算陀螺H軸解算位置以及陀螺漂移數學模型 參數是靜電進人導航實現監控功能的基礎。因此, 靜電啟動過程中有2項關鍵技術:一是陀螺啟動階 段陀螺加速和轉速控制技術;二是系統標定階段通 過Z矢量曲線判讀系統狀態技術。
 
2.1陀螺加速與轉速控制技術
 
靜電陀螺工作轉速為300 Hz,由于處于靜電懸 浮狀態沒有機械支承,直接加速到300 Hz,陀螺H 軸光電自準直系統無法及時響應反饋信號,會導致 陀螺H軸與陀螺殼體幾何中心軸無法精確對準,因 此陀螺啟動分為低速加速、阻尼定中和高速加速3 個階段。低速加速為陀螺提供初始速度,阻尼定中 對陀螺H軸與殼體幾何中心軸進行對準,高速加速 陀螺到達300 Hz,慣性空間建立。
 
靜電系統將靜電陀螺轉速信號與標準信號源信 號進行李沙育耦合,當陀螺轉速與信號源頻率一致 且陀螺H軸與殼體幾何中心對準,示波器李沙育信 號為一邊緣清晰無抖動的橢圓,如果陀螺H軸偏離
 
摘要:靜電陀螺監控器在航天測量船列裝是該設備在國內首次被應用于大型水面艦艇。在此之前其設計方案以 及啟動策略全部針對于水下艦艇,對于航天測量船而言沒有任何經驗可以借鑒。因此,探索靜電陀螺監控器在海 上動態條件下的高精度啟動技術成為了當前該設備在航天測量船應用中的主要問題。針對該問題,通過分析靜電 陀螺監控器啟動的關鍵過程,結合設備工作原理,重點對海上動態條件下靜電陀螺監控器的啟動技術和相關參數 進行了研究,實現了靜電陀螺監控器在海上動態條件下的高精度啟動。該技術目前已經成熟并且成功應用于測量 船測控任務。
 
關鍵詞:靜電陀螺監控器;靜電陀螺H軸定向;
 
航天測量船慣性導航系統(簡稱慣導或INS)航 向精度是決定綜合測量精度的主要因素之一 [1_2]。 在測量船裝備靜電陀螺監控器(簡稱靜電或ES-GM)前,經緯儀是校準慣導航向的基準。但經緯儀 受天氣因素影響較大,缺陷明顯[3],而靜電設備可以 不受天氣影響獨立穩定地為慣導提供高精度航向誤 差信息,因此在航天測量船上裝備靜電設備對于實 現測量船的全天候、高精度測量具有重要意義。
 
在目前裝備靜電設備的大型船舶上,一般采用 系統碼頭啟動方式。測量船出航執行任務,需要經 過長江狹長航道航行以及長江口錨泊。這2個階段
測量船航向機動頻繁且變化速率較快,嚴重影響慣 導的精度,靜電由慣導支撐,進而精度也會受到很大 影響,因此,測量船靜電設計采用了海上應急啟動方 式。本文在有效的理論推導以及充分的數據支持 下,對于靜電設備海上應急啟動提煉了一些行之有 效的保障要求和啟動技術,確保靜電設備為試驗任 務提供高質量的數據支持。
 
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