RU2019134846A - Бюджетная инерциальная навигационная система - Google Patents
Бюджетная инерциальная навигационная система Download PDFInfo
- Publication number
- RU2019134846A RU2019134846A RU2019134846A RU2019134846A RU2019134846A RU 2019134846 A RU2019134846 A RU 2019134846A RU 2019134846 A RU2019134846 A RU 2019134846A RU 2019134846 A RU2019134846 A RU 2019134846A RU 2019134846 A RU2019134846 A RU 2019134846A
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotational speed
- axis
- rotation
- vehicle
- underground mining
- Prior art date
Links
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 14
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 12
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
- G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
- G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
- G01C21/183—Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects
- G01C21/188—Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects for accumulated errors, e.g. by coupling inertial systems with absolute positioning systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
- B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
- G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
- G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
- G01C21/18—Stabilised platforms, e.g. by gyroscope
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
- G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
- G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
- G01C21/183—Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects
- G01C21/185—Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects for gravity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
- G05D1/027—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means comprising intertial navigation means, e.g. azimuth detector
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Navigation (AREA)
Claims (50)
1. Транспортное средство для подземных горных работ, содержащее:
трехосный MEMS-гироскоп, установленный в фиксированной позиции и ориентации относительно транспортного средства для подземных горных работ и установленный на вращающем устройстве, выполненном с возможностью индексировать трехосный MEMS-гироскоп вокруг оси вращения во множество различных ориентаций;
интерфейс гироскопа, подключенный к трехосному MEMS-гироскопу, выполненный с возможностью принимать данные измерения вращения от трехосного MEMS-гироскопа для множества различных ориентаций, и дополнительно выполненный с возможностью
вычислять первое смещение скорости вращения трехосного MEMS-гироскопа относительно первой оси, по существу ортогональной оси вращения, на основе данных измерения вращения,
вычислять второе смещение скорости вращения трехосного MEMS-гироскопа относительно второй оси, по существу ортогональной первой оси и оси вращения, на основе данных измерения вращения,
вычислять скорректированную первую скорость вращения посредством корректировки данных измерения вращения с помощью первого смещения скорости вращения;
вычислять скорректированную вторую скорость вращения посредством корректировки данных измерения вращения с помощью второго смещения скорости вращения;
вычислять ожидаемую скорость вращения вокруг оси вращения посредством выполнения арифметической операции по вектору скорости вращения Земли, известному для заданного местоположения транспортного средства для подземных горных работ, скорректированной первой скорости вращения и скорректированной второй скорости вращения; и
вычислять третье смещение скорости вращения трехосного MEMS-гироскопа относительно оси вращения на основе вычисленной ожидаемой скорости вращения вокруг оси вращения; и
блок навигации, подключенный к интерфейсу гироскопа, выполненный с возможностью
принимать первое смещение скорости вращения, второе смещение скорости вращения и третье смещение скорости вращения от интерфейса гироскопа, и
вычислять ориентацию транспортного средства для подземных горных работ на основе вектора скорости вращения Земли, первого смещения скорости вращения, второго смещения скорости вращения и третьего смещения скорости вращения.
2. Транспортное средство для подземных горных работ по п. 1, дополнительно содержащее контроллер транспортного средства, соединенный с транспортным средством и выполненный с возможностью
останавливать транспортное средство;
корректировать инерциальную навигационную систему, в то время как транспортное средство остановлено;
инструктировать вращающему устройству вращать трехосный гироскоп, в то время как транспортное средство остановлено;
инструктировать интерфейсу гироскопа вычислять первое, второе и третье смещения скорости вращения; и
возобновлять движение транспортного средства на основе вычисленной ориентации.
3. Транспортное средство для подземных горных работ по п. 1 или 2, дополнительно содержащее трехосный акселерометр, соединенный с возможностью обмена данными с блоком навигации, при этом блок навигации выполнен с возможностью вычислять ориентацию на основе данных ускорения от трехосного акселерометра.
4. Транспортное средство для подземных горных работ по любому из предшествующих пунктов, при этом блок навигации является инерциальным блоком навигации и выполнен с возможностью определять абсолютное местоположение транспортного средства для подземных горных работ на основе ориентации.
5. Транспортное средство для подземных горных работ по любому из предшествующих пунктов, при этом интерфейс гироскопа выполнен с возможностью вычислять ожидаемую скорость 
вращения вокруг оси вращения согласно 
, где 
является величиной вектора скорости вращения Земли, 
является скорректированной первой скоростью вращения вокруг первой оси, и 
является скорректированной второй скоростью вращения вокруг второй оси, скорректированными посредством вычисленных первого и второго смещения скорости вращения, соответственно.
6. Транспортное средство для подземных горных работ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее фильтр, соединенный с интерфейсом гироскопа и выполненный с возможностью непрерывно отслеживать третье смещение скорости вращения.
7. Транспортное средство для подземных горных работ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее дополнительный трехосный MEMS-гироскоп, установленный в фиксированной позиции и ориентации относительно транспортного средства для подземных горных работ,
при этом блок навигации соединен с дополнительным трехосным MEMS-гироскопом и выполнен с возможностью принимать дополнительные данные измерения вращения от дополнительного трехосного MEMS-гироскопа и вычислять ориентацию транспортного средства для подземных горных работ на основе дополнительных данных измерения вращения.
8. Транспортное средство для подземных горных работ по любому из предшествующих пунктов, при этом
интерфейс гироскопа выполнен с возможностью вычислять ожидаемую скорость вращения вокруг оси вращения согласно , где является величиной вектора скорости вращения Земли, является скорректированной первой скоростью вращения вокруг первой оси, и является скорректированной второй скоростью вращения вокруг второй оси, скорректированными посредством вычисленных первого и второго смещения скорости вращения, соответственно;
транспортное средство для подземных горных работ дополнительно содержит трехнаправленный акселерометр, соединенный с возможностью обмена данными с блоком навигации, и блок навигации выполнен с возможностью вычислять ориентацию на основе данных об ускорении от трехнаправленного акселерометра; и
транспортное средство для подземных горных работ дополнительно содержит дополнительный трехосный MEMS-гироскоп, установленный в фиксированной позиции и ориентации относительно транспортного средства для подземных горных работ, и блок навигации соединен с дополнительным трехосным MEMS-гироскопом и выполнен с возможностью принимать дополнительные данные измерения вращения от дополнительного трехосного MEMS-гироскопа и вычислять ориентацию транспортного средства для подземных горных работ на основе дополнительных данных измерения вращения.
9. Способ вычисления ориентации транспортного средства для подземных горных работ, причем способ содержит этапы, на которых:
индексируют трехосный MEMS-гироскоп, установленный в фиксированной позиции и ориентации относительно транспортного средства для подземных горных работ, вокруг оси вращения во множество различных ориентаций;
принимают данные измерения вращения от трехосного MEMS-гироскопа для множества различных ориентаций;
вычисляют первое смещение скорости вращения трехосного MEMS-гироскопа относительно первой оси, по существу ортогональной оси вращения, на основе данных измерения вращения;
вычисляют второе смещение скорости вращения трехосного MEMS-гироскопа относительно второй оси, по существу ортогональной первой оси и отличной от оси вращения, на основе данных измерения вращения,
вычисляют скорректированную первую скорость вращения посредством корректировки данных измерения вращения с помощью первого смещения скорости вращения;
вычисляют скорректированную вторую скорость вращения посредством корректировки данных измерения вращения с помощью второго смещения скорости вращения;
вычисляют ожидаемую скорость вращения вокруг оси вращения посредством выполнения арифметической операции по вектору скорости вращения Земли, известному для заданного местоположения транспортного средства для подземных горных работ, скорректированной первой скорости вращения и скорректированной второй скорости вращения; и
вычисляют третье смещение скорости вращения трехосного MEMS-гироскопа относительно оси вращения на основе вычисленной ожидаемой скорости вращения вокруг оси вращения; и
вычисляют ориентацию транспортного средства для подземных горных работ на основе вектора скорости вращения Земли, первого смещения скорости вращения, второго смещения скорости вращения и третьего смещения скорости вращения.
10. Способ по п. 9, дополнительно содержащий этапы, на которых:
останавливают транспортное средство;
корректируют инерциальную навигационную систему, в то время как транспортное средство остановлено;
вращают трехосный гироскоп, в то время как транспортное средство остановлено;
вычисляют первое, второе и третье смещения скорости вращения; и
возобновляют движение транспортного средства на основе вычисленной ориентации.
11. Способ по п. 10, при этом остановка транспортного средства содержит остановку транспортного средства более чем на 10 секунд и менее чем на 300 секунд перед возобновлением движения транспортного средства.
12. Способ по п. 10 или 11, при этом возобновление движения транспортного средства содержит возобновление движения на более чем или равное нулю метров и менее чем 100 метров.
13. Способ по любому из пп. 9-12, при этом способ дополнительно содержит этап, на котором вычисляют компоненты ориентации, несвязанные с направлением, на основе данных об ускорении от трехосного акселерометра.
14. Способ по любому из пп. 9-13, при этом способ дополнительно содержит этап, на котором определяют абсолютное местоположение транспортного средства для подземных горных работ на основе ориентации.
15. Способ по любому из пп. 9-14, при этом вычисление ожидаемой скорости вращения вокруг оси вращения содержит этап, на котором вычисляют , где является величиной вектора скорости вращения Земли, является скорректированной первой скоростью вращения вокруг первой оси, и является скорректированной второй скоростью вращения вокруг второй оси, скорректированными посредством вычисленных первого и второго смещения скорости вращения, соответственно.
16. Способ по любому из пп. 9-15, при этом способ дополнительно содержит этап, на котором непрерывно отслеживают первое, второе и третье смещение скорости вращения.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU2017901179 | 2017-03-31 | ||
| AU2017901179A AU2017901179A0 (en) | 2017-03-31 | Improved INS | |
| AU2017232241 | 2017-09-25 | ||
| AU2017232241A AU2017232241B1 (en) | 2017-03-31 | 2017-09-25 | Low Cost INS |
| PCT/AU2018/050287 WO2018176092A1 (en) | 2017-03-31 | 2018-03-28 | "low cost ins" |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2019134846A true RU2019134846A (ru) | 2021-04-30 |
| RU2019134846A3 RU2019134846A3 (ru) | 2021-08-11 |
| RU2768087C2 RU2768087C2 (ru) | 2022-03-23 |
Family
ID=63525947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019134846A RU2768087C2 (ru) | 2017-03-31 | 2018-03-28 | Транспортное средство для подземных горных работ и способ его ориентации |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11226203B2 (ru) |
| CN (1) | CN110621961B (ru) |
| AU (1) | AU2017232241B1 (ru) |
| RU (1) | RU2768087C2 (ru) |
| WO (1) | WO2018176092A1 (ru) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2017232241B1 (en) | 2017-03-31 | 2018-09-20 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Low Cost INS |
| AU2021304421A1 (en) * | 2020-07-10 | 2023-03-09 | Nordic Inertial Oy | Absolute heading estimation with constrained motion |
| EP4237795A1 (en) * | 2020-10-30 | 2023-09-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Mems gyrocompass |
| CN112344928A (zh) * | 2020-11-14 | 2021-02-09 | 上海伯镭智能科技有限公司 | 一种用于矿车的导航*** |
| CN114018251B (zh) * | 2021-10-22 | 2024-07-09 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 一种基于惯性导航***的掘进机位姿自动纠偏方法 |
| CN114877892A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-08-09 | 泉州通维科技有限责任公司 | 一种用于光伏机器人的融合定位方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001051890A1 (en) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | American Gnc Corporation | Micro inertial measurement unit |
| US6918186B2 (en) * | 2003-08-01 | 2005-07-19 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Compact navigation system and method |
| RU2265531C2 (ru) | 2003-08-07 | 2005-12-10 | Закрытое акционерное общество "ЭЛВИИС" | Система обеспечения безопасности и мониторинга мобильных объектов |
| US20080039991A1 (en) * | 2006-08-10 | 2008-02-14 | May Reed R | Methods and systems for providing accurate vehicle positioning |
| US20130211723A1 (en) * | 2009-01-30 | 2013-08-15 | Gyrodata, Incorporated | Reducing error contributions to gyroscopic measurements |
| US8521428B1 (en) * | 2009-10-15 | 2013-08-27 | Moog Inc. | Heading determination using sensors mounted on rotatable assembly |
| US8718963B2 (en) * | 2010-04-27 | 2014-05-06 | Memsic, Inc. | System and method for calibrating a three-axis accelerometer |
| CN101839719A (zh) * | 2010-05-16 | 2010-09-22 | 中北大学 | 一种基于陀螺、地磁传感器的惯性测量装置 |
| US9863783B1 (en) * | 2016-10-12 | 2018-01-09 | Gyrodata, Incorporated | Correction of rotation rate measurements |
| AU2017232241B1 (en) | 2017-03-31 | 2018-09-20 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Low Cost INS |
-
2017
- 2017-09-25 AU AU2017232241A patent/AU2017232241B1/en active Active
-
2018
- 2018-03-28 CN CN201880021993.7A patent/CN110621961B/zh active Active
- 2018-03-28 RU RU2019134846A patent/RU2768087C2/ru active
- 2018-03-28 WO PCT/AU2018/050287 patent/WO2018176092A1/en active Application Filing
- 2018-03-28 US US16/497,627 patent/US11226203B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2768087C2 (ru) | 2022-03-23 |
| AU2017232241B1 (en) | 2018-09-20 |
| US20200033131A1 (en) | 2020-01-30 |
| WO2018176092A1 (en) | 2018-10-04 |
| US11226203B2 (en) | 2022-01-18 |
| RU2019134846A3 (ru) | 2021-08-11 |
| CN110621961B (zh) | 2023-05-05 |
| CN110621961A (zh) | 2019-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2019134846A (ru) | Бюджетная инерциальная навигационная система | |
| KR101988786B1 (ko) | 관성 항법 장치의 초기 정렬 방법 | |
| EP2901104B1 (en) | Improved inertial navigation system and method | |
| NZ718462A (en) | System and method for determining movements and oscillations of moving structures | |
| EP2472225A3 (en) | Method and system for initial quaternion and attitude estimation | |
| CN103712622B (zh) | 基于惯性测量单元旋转的陀螺漂移估计补偿方法及装置 | |
| AU2018311580B2 (en) | Determining yaw and center-of-rotation of a rotating platform using a single position sensor | |
| CN105723240A (zh) | 用加速度/减速度确定设备和船只间的错位的方法和装置 | |
| CN103175528B (zh) | 基于捷联惯导***的捷联罗经姿态测量方法 | |
| CN106370178B (zh) | 移动终端设备的姿态测量方法及装置 | |
| RU2017117255A (ru) | Способ инерциального карусельного позиционирования | |
| JP2019503443A5 (ru) | ||
| JP2016033473A (ja) | 位置算出方法及び位置算出装置 | |
| CN112567097B (zh) | 用于确定机器的作业设备的角度的方法 | |
| CN103644910A (zh) | 基于分段rts平滑算法的个人自主导航***定位方法 | |
| CN104937377A (zh) | 用于处理无约束的便携式导航装置的垂直取向的方法和设备 | |
| CN103776450A (zh) | 适用于高速旋转飞行体的半捷联式惯性测量与导航算法 | |
| CN104266647A (zh) | 一种基于转位寻北技术的抗扰动快速寻北仪及其寻北方法 | |
| CN103900614A (zh) | 一种九加速度计无陀螺惯导***的重力补偿方法 | |
| WO2015143546A1 (en) | Absolute vector gravimeter and methods of measuring an absolute gravity vector | |
| EP3227634B1 (en) | Method and system for estimating relative angle between headings | |
| JP5511088B2 (ja) | 自律測位に用いる重力ベクトルを補正する携帯装置、プログラム及び方法 | |
| CN109506674B (zh) | 一种加速度的校正方法及装置 | |
| WO2013139486A1 (en) | True north seeking and attitude system | |
| CN103575300A (zh) | 一种基于旋转调制的摇摆基座惯导***粗对准方法 |