Розвиток сучасних засобів наземної орієнтації потребує використання у своєму складі гіроскопічних компасів середньої та високої точності. Високі вимоги до гірокомпасів та гіротеодолітів, які використовуються в системах наземної орієнтації обумовлюють необхідність роботи приладу в умовах поступальної та кутової вібрації. В наш час актуальним є розробка нових та вдосконалення існуючих методів підвищення точності наземних гірокомпасів. Вирішення задачі підвищення точності можливе як конструктивними методами, так і за допомогою засобів математичної обробки інформації, яка видається приладом. Можливість використання алгоритмічних засобів підвищення точності дозволяє значно зменшити витрати на розробку та виготовлення гірокомпасу, який здатний працювати в умовах збурень основи.
Проведено огляд сучасних засобів наземного орієнтування, що базуються на різноманітних принципах роботи. Розглянуто гіротеодоліти, створені на базі роторних гіроскопів, особливу увагу приділено приладам і системам вітчизняного виробництва. Проведено аналіз можливостей використання інерціальних навігаційних систем для визначення азимутів. Розглянуто гіроскопічні прилади, що комплексуються з супутниковими навігаційними системами та особливості їх використання при початковій виставці. Проведено аналіз методів підвищення точності гіроскопічних засобів наземної орієнтації та показано, що одним з актуальних шляхів підвищення точності гіротеодолітів є використання алгоритмічних методів підвищення точності.
Проведено аналіз математичної моделі руху чутливого елементу гіротеодоліту, розглянуто повні та прецесійні рівняння руху. Розроблено модель вихідного сигналу гіротеодоліту, який працює в компенсаційному режимі. Розроблено інформаційну модель гіротеодоліту на обмежено рухомій основі, яка включає динамічні рівняння руху чутливого елементу, зовнішні збурення, що діють на об'єкт дослідження, сигнали, які формуються в допоміжних системах керування, надлишкову інформацію, яка наявна в самому приладі. Розроблено комплекс програмних засобів в системі MATLAB та перевірено його адекватність відомим теоретичним залежностям.
Проведено аналіз впливу гармонічної вібрації на точність гіротеодоліту, отримано аналітичні залежності вібраційної похибки на основі частотних характеристик. Показано, що вібраційна похибка залежить від параметрів приладу; напрямку вібрації і положення головної осі гіроскопа відносно площини меридіану, амплітудно-частотних характеристик приладу, а також амплітуди і частоти перевантаження точки підвісу. Проведено аналіз впливу випадкової вібрації на точність гіротеодоліту, отримано аналітичні залежності вібраційної похибки на основі кореляційних функцій. Показано, що вібраційна похибка залежить від параметрів приладу; напрямку вібрації, динамічних характеристик приладу, а також дисперсії перевантаження і переважної частоти вібрації точки підвісу. Проведено аналіз шляхів підвищення точності гіротеодолітів при роботі на обмежено рухомій основі та запропоновано використання методу алгоритмічної компенсації вібраційної похибки. Проведено моделювання алгоритмічної компенсації на основі розробленої інформаційної моделі гіротеодоліта.
Розглянуто методи визначення додаткових параметрів руху чутливого елементу гіротеодоліту. Розроблено та промодельовано метод диференціювання сигналу датчику кута, в системі компенсаційного зворотного зв’язку. Проведено синтез спостережувача для визначення оцінки кутової швидкості чутливого елементу гіротеодоліту та обрано власні частоти спостережувача, які дозволяють зменшити похибки оцінювання з заданому частотному діапазоні. Проведено моделювання алгоритмічної компенсації вібраційної похибки на основі визначеної кутової швидкості чутливого елементу в азимуті.
Розглянуто систему керування кутовою швидкістю обертання гіромотора. На основі математичної моделі руху чутливого елементу в негіростабілізованій площині розроблено метод оцінювання додаткових параметрів руху. Проведено моделювання та визначено похибки оцінювання. Розроблено розширену програмну модель гіротеодоліту та проведено моделювання алгоритмічної компенсації вібраційної похибки на основі визначених оцінок при гармонічній та випадковій вібрації основи.
Проведено визначення типових прискорень, що діють в місцях встановлення гіротеодолітів апаратно-програмним комплексом в складі трьох акселерометрів. На основі спектрального аналізу отриманих експериментальних даних показано, що в спектрі вібрації існують частоти близькі до резонансних частот коливань чутливого елементу. Проведено імітаційне моделювання впливу віброприскорень на точність гіротеодоліту.
Розглянуто конструктивну схему гіротеодоліту з компенсаційним методом вимірювання азимуту. Проаналізовано склад та характеристики системи стабілізації обертів гіромотору. Розглянуто вихідні сигнали системи стабілізації та проведено компенсацію вібраційної похибки на основі експериментальних даних.
