RU2611710C1 - Strapdown inertial navigation system - Google Patents

Abstract

FIELD: physics, measurement equipment.

SUBSTANCE: invention consists of a sensing elements unit, a computing navigation system, at that, the sensing elements unit consists of an accelerometers unit, an accelerometer signal converter and a laser gyro unit with a ring laser. The ring laser consists of a resonator, a vibrating hanger and a photodetector, a piezoelectric transducer and a mixing prism. Due to the presence of four slots in the ring laser housing, in the walls of the hole for resonator housing mounting on the vibrating hanger, arranged to provide support flat springs fixation, a possibility is achieved to increase the length of the support flat springs, which in turn increases the amplitude of vibrating hanger swinging, and thus eliminates the phenomenon of opposing waves synchronization and reduces the random error component value of the laser gyro.

EFFECT: invention refers to measuring equipment, to the field of rotation conversion into electrical signal by means of gyroscopes using a ring laser as the sensitive element, and may be used in navigation systems.

2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области преобразования параметров вращения в электрический сигнал с помощью гироскопов, в которых чувствительным элементом служит кольцевой лазер, и может быть использовано, например, в системах навигации.The invention relates to measuring technique, in particular to the field of converting rotation parameters into an electrical signal using gyroscopes, in which a ring laser serves as a sensitive element, and can be used, for example, in navigation systems.

Известны бесплатформенные инерциальные навигационные системы, состоящие из блока чувствительных элементов, вычислительной навигационной системы, причем блок чувствительных элементов состоит из блока акселерометров, преобразователя сигналов акселерометров и блока лазерных гироскопов, включающих кольцевой лазер, описанный в патенте US 2008304052 А1, 11.12.2008, состоящий из корпуса планарного оптического резонатора, внутри которого выполнен магистральный канал, проходящий по периметру корпуса. На боковых гранях корпуса установлены отражающие элементы, сообщающиеся с магистральным каналом посредством пазух. По меньшей мере на одном отражающем элементе установлена призма, на которой установлен по меньшей мере один фотоприемник. Кроме того, на боковых гранях корпуса установлены по меньшей мере один катод и по меньшей мере два анода, по меньшей мере один из которых анод-штенгель, причем указанные по меньшей мере один катод и по меньшей мере два анода сообщаются с магистральным каналом посредством пазух. В центральной части корпуса выполнена выемка для установки на элемент, обеспечивающий вращательное движение кольцевого лазера относительно корпуса гироскопа.Known strapdown inertial navigation systems consisting of a block of sensitive elements, a computing navigation system, and the block of sensitive elements consists of a block of accelerometers, a signal converter of accelerometers and a block of laser gyroscopes, including a ring laser, described in patent US 2008304052 A1, 12/11/2008, consisting of the body of the planar optical resonator, inside of which the main channel is made, passing along the perimeter of the body. Reflecting elements are installed on the side faces of the housing, communicating with the main canal through the sinuses. At least one reflective element has a prism on which at least one photodetector is mounted. In addition, at least one cathode and at least two anodes are installed on the side faces of the housing, at least one of which is a plug-in anode, said at least one cathode and at least two anodes communicating with the main channel through the sinuses. A recess has been made in the central part of the housing for mounting on an element providing rotational movement of the ring laser relative to the gyroscope housing.

Недостатком данной системы является то, что входящий в ее состав кольцевой лазер имеет значительную погрешность из-за явления синхронизации встречных волн, что сказывается на точности лазерного гироскопа. Вызвано это тем, что в его конструкции не предусмотрена возможность увеличения амплитуды раскачки виброподвеса. Эти недостатки приводят к тому, что в такой бесплатформенной инерциальной навигационной системе снижена точность.The disadvantage of this system is that the ring laser included in its composition has a significant error due to the phenomenon of synchronization of counterpropagating waves, which affects the accuracy of the laser gyro. This is caused by the fact that its design does not provide for the possibility of increasing the amplitude of the buildup of the vibro-suspension. These shortcomings lead to the fact that in such a strapdown inertial navigation system, accuracy is reduced.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в создании кольцевого лазера, в котором обеспечена возможность увеличения амплитуды раскачки виброподвеса, при этом достигается такой технический результат, как устранение явления синхронизации встречных волн и уменьшение величины случайной компоненты погрешности лазерного гироскопа.The problem to which the claimed invention is directed is to create a ring laser in which it is possible to increase the swing amplitude of the vibration suspension, while achieving such a technical result as eliminating the phenomenon of synchronization of counterpropagating waves and reducing the value of the random error component of the laser gyroscope.

Заявленный технический результат достигается в бесплатформенной инерциальной навигационной системе, состоящей из блока чувствительных элементов, вычислительной навигационной системы, причем блок чувствительных элементов состоит из блока акселерометров, преобразователя сигналов акселерометров и блока лазерных гироскопов, включающих кольцевой лазер, включающий резонатор, состоящий из корпуса, в котором выполнено отверстие для монтажа на виброподвес, причем в корпусе планарного резонатора, внутри которого выполнен магистральный канал, проходящий по периметру корпуса, причем на боковых гранях корпуса установлены отражающие элементы, сообщающиеся с магистральным каналом посредством пазух, по меньшей мере на одном отражающем элементе установлена призма, на которой установлен по меньшей мере один фотоприемник, и по меньшей мере на одном отражающем элементе установлен пьезодвигатель, кроме того, на боковых гранях корпуса установлены один катод, два анода, один из которых анод-штенгель, причем указанные один катод и два анода сообщаются с магистральным каналом посредством пазух, а также виброподвес, обеспечивающий раскачку кольцевого лазера за счет изгибных колебаний плоских пружин опоры, информационного и мощностного фотоприемников, пьезоэлектрического преобразователя и смесительной призмы. В корпусе кольцевого лазера, в стенках отверстия для крепления корпуса резонатора на виброподвес, выполнены четыре паза, расположенные таким образом, что обеспечивается крепление плоских пружин опоры в упомянутых пазах.The claimed technical result is achieved in the strapdown inertial navigation system, consisting of a block of sensitive elements, a computing navigation system, and the block of sensitive elements consists of a block of accelerometers, a signal converter of accelerometers and a block of laser gyroscopes, including a ring laser, including a resonator, consisting of a housing in which a hole is made for mounting on a vibro-suspension, moreover, in a planar resonator housing, inside of which a main cable is made al, passing along the perimeter of the housing, and on the side faces of the housing reflective elements are installed, communicating with the main channel through the sinuses, at least one reflective element has a prism on which at least one photodetector is installed, and at least one reflective element a piezomotor is installed, in addition, one cathode, two anodes, one of which is a plug-in anode, are installed on the side faces of the casing, moreover, said one cathode and two anodes communicate with the main channel via vom sinuses and vibropodves providing swinging ring laser due to flexural vibrations of flat spring supports, and power information of photodetectors, the piezoelectric transducer and the mixing of the prism. Four grooves are made in the ring laser housing, in the walls of the hole for attaching the resonator housing to the vibro-suspension, arranged in such a way that the flat support springs are secured in said grooves.

Фиг. 1 - корпус кольцевого резонатора.FIG. 1 - housing ring resonator.

Фиг. 2 - кольцевой лазер.FIG. 2 - ring laser.

Бесплатформенная инерциальная навигационная система, состоящая из блока чувствительных элементов, вычислительной навигационной системы, причем блок чувствительных элементов состоит из блока акселерометров, преобразователя сигналов акселерометров и блока лазерных гироскопов, включающих кольцевой лазер.A strapdown inertial navigation system, consisting of a block of sensitive elements, a computing navigation system, the block of sensitive elements consisting of a block of accelerometers, a signal converter of accelerometers and a block of laser gyroscopes including a ring laser.

Кольцевой лазер состоит из резонатора, виброподвеса, обеспечивающего раскачку кольцевого лазера за счет изгибных колебаний плоских пружин опоры, информационного и мощностного фотоприемников, пьезоэлектрического преобразователя и смесительной призмы.A ring laser consists of a resonator, a vibro-suspension, which ensures the buildup of the ring laser due to the bending vibrations of the support flat springs, information and power photodetectors, a piezoelectric transducer and a mixing prism.

В корпусе резонатора выполнено отверстие для монтажа на виброподвес, внутри выполнен магистральный канал, проходящий по периметру корпуса, причем на боковых гранях корпуса установлены отражающие элементы, сообщающиеся с магистральным каналом посредством пазух, по меньшей мере на одном отражающем элементе установлена призма, на которой установлен по меньшей мере один фотоприемник, и по меньшей мере на одном отражающем элементе установлен пьезодвигатель, кроме того, на боковых гранях корпуса установлены один катод, два анода, один из которых анод-штенгель, причем указанные один катод и два анода сообщаются с магистральным каналом посредством пазух,A hole is made in the resonator housing for mounting on a vibro-suspension, inside there is a main channel passing along the perimeter of the body, and on the side faces of the body there are reflective elements communicating with the main channel through the sinuses, at least one reflective element has a prism on which at least one photodetector, and a piezomotor is mounted on at least one reflective element, in addition, one cathode, two anodes, and one cat of the other anode-stem, and the specified one cathode and two anodes communicate with the main channel through the sinuses,

Благодаря выполнению в корпусе кольцевого лазера, в стенках отверстия для крепления корпуса резонатора на виброподвес, четырех пазов 1, расположенных таким образом, что обеспечивается крепление плоских пружин опоры 2 в упомянутых пазах 1, достигается возможность увеличения длины плоских пружин опоры 2, что в свою очередь позволяет увеличить амплитуду раскачки виброподвеса и устранить явление синхронизации встречных волн и уменьшить величину случайной компоненты погрешности лазерного гироскопа, а соответственно увеличить точность полезного выходного сигнала системы в целом.Due to the execution in the housing of the ring laser, in the walls of the hole for mounting the resonator housing on the vibro-suspension, four grooves 1 arranged in such a way that the flat springs of the support 2 are secured in said grooves 1, it is possible to increase the length of the flat springs of the support 2, which in turn allows you to increase the amplitude of the buildup of the vibro-suspension and eliminate the phenomenon of synchronization of counterpropagating waves and reduce the value of the random component of the error of the laser gyroscope, and accordingly increase the accuracy of the field know the output signal of the system as a whole.

Claims (1)

Бесплатформенная инерциальная навигационная система, состоящая из блока чувствительных элементов, вычислительной навигационной системы, причем блок чувствительных элементов состоит из блока акселерометров, преобразователя сигналов акселерометров и блока лазерных гироскопов, включающих кольцевой лазер, включающий резонатор, состоящий из корпуса, в котором выполнено отверстие для монтажа на виброподвес, причем в корпусе планарного резонатора внутри которого выполнен магистральный канал, проходящий по периметру корпуса, причем на боковых гранях корпуса установлены отражающие элементы, сообщающиеся с магистральным каналом посредством пазух, по меньшей мере на одном отражающем элементе установлена призма, на которой установлен по меньшей мере один фотоприемник, и по меньшей мере на одном отражающем элементе установлен пьезодвигатель, кроме того, на боковых гранях корпуса установлены один катод, два анода, один из которых анод-штенгель, причем указанные один катод и два анода сообщаются с магистральным каналом посредством пазух, виброподвеса, обеспечивающего раскачку кольцевого лазера за счет изгибных колебаний плоских пружин опоры, информационного и мощностного фотоприемников, пьезоэлектрического преобразователя и смесительной призмы, отличающаяся тем, что в корпусе кольцевого лазера, в стенках отверстия для крепления корпуса резонатора на виброподвес, выполнены четыре паза, расположенные таким образом, что обеспечивается крепление плоских пружин опоры в упомянутых пазах.A strapdown inertial navigation system consisting of a block of sensitive elements, a computational navigation system, the block of sensitive elements consisting of a block of accelerometers, a signal converter of accelerometers and a block of laser gyroscopes, including a ring laser, including a resonator, consisting of a housing in which a hole for mounting on vibration suspension, moreover, in the case of a planar resonator inside which a main channel is made, passing along the perimeter of the case, moreover Reflection elements are installed in the housing faces, communicating with the main channel through the sinuses, a prism is mounted on at least one reflection element, and at least one photodetector is mounted on it, and a piezomotor is mounted on at least one reflection element, and on the side faces one cathode, two anodes, one of which is an anode-plug, one of the indicated cathode and two anodes are connected to the main channel by means of sinuses, a vibro-suspension, providing a swing in a ring laser due to the bending vibrations of the flat support springs, information and power photodetectors, a piezoelectric transducer and a mixing prism, characterized in that in the ring laser housing, in the walls of the hole for mounting the resonator housing to the vibro-suspension, four grooves are arranged so that securing the flat support springs in said grooves.

Images