Учет нелинейности выходной характеристики ВОГ

Известно, что выходное напряжение ВГ951(910) представляет собой функцию угловой скорости и окружающей температуры . В пределах диапазона входных скоростей выходное напряжение ВГ951 можно аппроксимировать следующим выражением:

, (13.5.1)

где

- масштабный коэффициент; - нулевой сигнал; - температурные изменения ; - параметр нелинейности; - выходной шум.

Откуда, используя разложение в ряд и ограничивая число членов разложения, можно получить приближенно, что

, (13.5.2)

или для дрейфа ВОГ:

, (13.5.3)

где - нестабильность нуля от пуска к пуску, - относительная нестабильность масштабного коэффициента, - относительная нестабильность коэффициента нелинейности, - флуктуационная составляющая дрейфа.

Изменения масштабного коэффициента обусловлены температурной чувствительностью электронных компонентов и зависимостью длины волны излучения СЛД от температуры. Температурные изменения нулевого сигнала обусловлены главным образом ошибками детектирования. Шум вызван естественными флуктуациями интенсивности излучения тепловым шумом электронных компонентов. При использовании ВГ951 в условиях интенсивных внешних воздействий, таких как удары, вибрации и сильные магнитные поля, возникают дополнительные погрешности измерений. Выходной сигнал ВГ951 содержит систематические погрешности, поэтому для достижения заданных характеристик рекомендуется корректировать выходные данные путем учета температурных зависимостей нулевого сигнала и масштабного коэффициента.

Положим, что =30 ⁰/c, =0.1; тогда с².

В этом случае расчетная модель погрешностей ИСОН будет иметь вид

,

где

(13.5.4)

Результаты моделирования.

Условия движения объекта:

· курс – 25⁰; постоянная скорость движения - 5 м/с;

· гармоническое рыскание с амплитудой 1.5⁰и периодом 15 с;

· гармоническая килевая качка с амплитудой 5⁰и периодом 12 с;

· гармоническая бортовая качка с амплитудой 15⁰ ипериодом 10 с;

Начальные значения погрешностей:

· - смещение нулей ВОГ в проекциях на оси ИБ - случайные величины с начальным уровнем 1 ⁰/ч;

· - случайные составляющие дрейфов ВОГ, которые характеризуют дрейф нуля в пуске - марковские процессы первого порядка с интервалом корреляции порядка 600 с и ;

· флюктуационные составляющие дрейфов ВОГ в проекциях на оси ИБ -белый шум интенсивности

· - смещение масштабных коэффициентов ВОГ - случайные величины с начальным уровнем 0.3%;

· - нестабильность масштабных коэффициентов ВОГ - марковские процессы первого порядка с интервалом корреляции порядка 3600 с и ;

· - смещение коэффициентов нелинейности ВОГ - случайные величины с начальным уровнем 0.3 с² при =30 ⁰/c, =0.1.

Рис. 13.5a. Погрешности калибровки масштабных коэффициентов ВОГ

 

Рис. 13.5b. Погрешности калибровки коэффициентов нелинейности ВОГ

 

 

Анализ приведенных результатов позволяет сделать следующие выводы.

1. Использование данных относительного лага в автономном режиме работы корабельной ИСОН на базе БИИМ на ВОГ низкой точности типа VG 951 с модуляционными реверсными поворотами измерительного блока может обеспечить удержание погрешностей системы по курсу в пределах 1,0⁰ в широтах до 60⁰. При этом имеет место устойчивый характер погрешностей в выработке параметров ориентации объекта.

2. Определяющим моментом для достижения требуемого уровня погрешностей выработки курса является точность калибровки (не хуже 0,1⁰/ч) “румбовых” дрейфов измерительного блока БИИМ при работе ИСОН в обсервационном режиме, который может обеспечиваться применением либо мультиантенной ПА GPS/ГЛОНАСС типа МРК-11 (при решении, в частности, проблемы привязки и контроля отсчетных баз по курсу между МРК-11 и БИИМ) либо стандартной ПА GPS/ГЛОНАСС в динамических условиях движения корабля.

3. Калибровка дрейфов ВОГ обеспечивается в системе при использовании модуляционных реверсных поворотов измерительного блока БИИМ как по данным ПА GPS/ГЛОНАСС, так и относительного лага.

Принципиальным является калибровка масштабных коэффициентов ВОГ в процессе эксплуатации (вследствие их существенной изменчивости). В противном случае будет иметь место возмущаемость погрешности БИИМ по курсу в условиях маневрирования объекта. Требуемая точность калибровки масштабных коэффициентов ВОГ обеспечивается в условиях качки и рыскания объекта.

4. При построении ИСОН на базе БИИМ на ММГ и мультиантенной ПА GPS/ГЛОНАСС типа МРК-11 в динамических условиях движения корабля обеспечивается контроль систематической погрешности (погрешности привязки отсчетной базы) ПА GPS/ГЛОНАСС по курсу.