Курсовертикаль

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Бесплатформенная курсовертикаль на микромеханических гироскопах

Курсовертикаль — прибор, поставляющий данные об углах между географической системой координат (ГСК) и связной системой координат (ССК), начальная точка которой совпадает с начальной точкой ГСК, а оси соответствуют, как правило — Y — продольной оси, Z — вертикальной, X — перпендикулярной им боковой оси транспортного средства, на котором установлена курсовертикаль. В высоких широтах вместо географической используется полусвободная в азимуте система координат. Технически Курсовертикаль чаще всего реализуется как гировертикаль и датчик курса, сделанный, как правило, также на основе гироскопа, и иногда корректируемый, например показаниями приёмника GPS

Три платформенные курсовертикали КВ-1 системы «Румб-1А» в отсеке самолёта Ту-22М

Измерение углов поворота и матрицы направляющих косинусов[править | править вики-текст]

Математически трёхгранник в ГСК можно перевести в трёхгранники связной системы координат тремя посл. поворотами.

1. По оси Z на угол \Phi_z=-H — угол курса. Курс по традиции отсчитывается по часовой стрелке \Phi_z — по общим правилам — против часовой.
2. По оси X на угол \Phi_x=\vartheta — угол тангажа.
3. По оси Y на угол \Phi_y=\gamma — угол крена.

В матричной форме переход между географической и связной системой координат осуществляется по формуле


\begin{bmatrix}
  X_b\\
  Y_b\\
  Z_b
\end{bmatrix}
=
\begin{bmatrix}  
  C_{11} & C_{12} & C_{13} \\
  C_{21} & C_{22} & C_{23} \\
  C_{31} & C_{32} & C_{33} \\
\end{bmatrix} *
\begin{bmatrix}  
  X_g \\
  Y_g\\
  Z_g
\end{bmatrix}

При этом коэффициенты матрицы принимают значения

C_{11}=\cos\Phi_y*\cos\Phi_z-\sin\Phi_x*\sin\Phi_y*\sin\Phi_z
C_{12}=\cos\Phi_y*\sin\Phi_z+\sin\Phi_x*\sin\Phi_y*\cos\Phi_z
C_{13}=-\cos\Phi_x*\sin\Phi_y
C_{21}=-\cos\Phi_x*\sin\Phi_y
C_{22}=-\cos\Phi_z*\sin\Phi_x
C_{23}=\sin\Phi_x
C_{31}=\sin\Phi_y*\cos\Phi_z+\sin\Phi_x*\cos\Phi_y*\sin\Phi_z
C_{32}=\sin\Phi_y*\sin\Phi_x-\sin\Phi_x*\cos\Phi_y*\cos\Phi_z
C_{33}=\cos\Phi_x*\cos\Phi_y

Внутреннее устройство курсовертикали[править | править вики-текст]

Соответственно курсовертикаль должна иметь три гироскопа, измеряющего повороты системы по этим трём углам. На деле, однако, курсовертикаль может измерять углы между связанной и так называемой «платформенной» системой координат, которая совпадает с ГСК в начале работы курсовертикали, однако не совершает вместе с нею вращения относительно инерциальной системы координат, поэтому для коррекции необходимо сообщать курсовертикали сведения о текущей широте, долготе и высоте транспортного средства, на котором установлен прибор. Используя эту информацию, можно провести адекватное преобразование из «платформенной» системы координат в ГСК.

Выставка системы[править | править вики-текст]

Выставкой системы является задание верной начальной ориентации прибора в географической системе координат либо поворотом платформы, либо алгоритмически. Выставка проходит в два этапа — горизонтирование и выставка в азимуте. Горизонтирование осуществляется чаще всего с помощью акселерометров (внутренних или внешних). При указании точной широты горизонтирование можно привести и используя только гироскопы, измеряя вращение Земли. При выставке вертикали с помощью акселерометров возможно наоборот, определить с помощью гироскопов широту. Выставка в азимуте осуществляется с помощью гироскопов.

Выставка комплекса РУМБ-1А занимает 20 минут - это минимальное время, необходимое на подготовку самолёта к вылету.