Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов - Анучин О.Н.
ISBN 5-90780-22-8
Скачать (прямая ссылка):
В настоящее время ЛГ являются основными ЧЭ создаваемых и перспективных ИНС. Наибольшее распространение получили
195
разработанные специально для БИНС двухчастотные ЛГ, отличающиеся BbicoKHNDi точностными характеристиками и надежностью. Навигационные системы с ошибками менее 1 морской мили за час уже нашли широкое применение для военных и гражданских применений.
Первые БИНС были построены на триаде ЛГ с виброподставкой, обеспечивавших накопление ошибки координат около 0,9 -1,8 км/ч [58]. Следующее поколение БИНС на ЛГ использовало режим автокомпенсации погрешностей ЛГ с виброподставкой. При этом блок ЧЭ (триада ЛГ и акселерометров) дискретно и последовательно реверсировался вокруг двух ортогональных осей на углы ±180°, приближаясь к платформенной ИНС. Примером такой БИНС была разработанная фирмами США Sperry Marine, Ine и Honeywell, Inc инерциальная система MARLIN (Marine Ring Laser Incrtial Navigator) [2, 76], описание которой приведено в приложении ПІ.2. В качестве ЧЭ были использованы серийные ЛГ фирмы Honeywell типа GG-1342. Автокомпенсация позволила резко снизить все погрешности ЛГ и получить составляющую погрешности, обусловленную практически только белым шумом и пропорциональную 4~t . При этом, в противоположность механическим гироскопам, у которых наблюдается дополнительный дрейф, обусловленный ускорением g , лазерные гироскопы идеально подходят для различных вариантов автокомпенсации.
Второе поколение БИНС, используюших ЛГ, сделало серьезный шаг в направлении резкого повышения точности с серийными ЧЭ за счет их периодического реверсирования. Однако между моментами реверса ЛГ неподвижны относительно связанной системы координат и поэтому вынуждены использовать в течение всего времени работы БИНС внброподставку. Последняя является источником дополнительного шума, акустических колебаний и ряда других нежелательных эффектов, ограничивающих точность инерциальной системы. Поэтому елсдуюшим шагом должен был стать переход к такой архитектуре БИНС на ЛГ, который бы позволил исключить виброподставку или существенно снизить ее влияние.
Третье поколение БИНС на ЛГ использует режим автокомпенсации, основанный на прашении триады ЛГ и акселерометров с постоянной угловой скоростью, знак которой периодически реверсируется на противоположный за очень короткий интервал времени (rate-bias tecluiiquc). Американской фирмой Lit-196
ton и ее дочерней немецкой фирмой Litef были разработав БИНС третьего поколения типа LN-94R и PL41,Mk.4 соотвстс1 вснно [2, 58]. Используя вращение с угловой скоростью 50 трщ и осуществляя реверс через каждые два оборота с ускорен^ 3000 град/с2, удалось сократить время нахождения в зоне захват встречных волн ЛГ более чем на порядок относительно ЛГ с виброподставкой. Следствием этого явилось резкое снижение (приблизительно в 5 раз) случайного дрейфа, исключение акустических и механических шумов виброподвеса, упрощение щ. струкции, снижение веса и энергопотребления. Разработанная фирмой Lftcf для подводных лодок БИНС третьего поколения PL41,Mk.4 обеспечила достижение результирующей точности около одной морской мили за 24 ч.
Третье поколение БИНС на ЛГ убедительно демонстрирует возможность достижения рекордных значений точности системы, используюшей промышленные ЛГ средней точности за счет всестороннего использования их преимуществ перед традиционными піроскопами. В настоящее время следующая генераций БИНС на ЛГ вводится для оснащения самолетов военного и гражданского применения.
Одним из основных источников навигационных погрешностей является случайный дрейф ЛГ. В БИНС он вызывает погрешность определения углового положения, непосредственно влияет на время начальной выставки и погрешность оценки скорости. В качестве примера укажем, что при уровне остаточного случайного дрейфа ЛГ порядка 0,001 град/Vh («зашумленная внброподставка») курсовая погрешность составляет приблизительно 48 утл.с за время выставки 10 мин на широте 45°.
Важная составляющая суммарном погрешности ЛГ связана со смешением нуля выходной характеристики. После калибровки ЛГ и составления модели дрейфа годовая стабильность для серийно выпускаемых гироскопов оценивается величиной Меиес 0,004 град/4- Отмстим основные факторы, влияющие на нес$' бильность смешения нуля ЛГ;
• нестабильность оптических осей зеркал и их эрозия;
• газовыдсление внутри моноблока ЛГ;
• погрешности регулировки периметра;
• нестабильность поддержания усиления активной среДЫ ^ баланса !інтенсивностей встречных волн;
• погрешности стабилизации амплитуды и частоты Б]1 ™ ,". подставки.
197
Как видно из перечисленного, влияние на ошибку смещения нуля оказывает широкий спектр факторов, включающих современные высокие технологии, проблемы метрологической аттестации, схемотехнические аспекты и др. Сама ошибка смещения нуля оказывает влияние на курсовую ошибку, возникающую при начальном пірокомпаснровании, и на погрешность определения скорости, однако зависимость от времени здесь оказывается u цной, чем для случайного дрейфа,
)¦ Если в БИНС на ЛГ не применяется термостатированис, то,
