Алгоритмы и конфигурация системы ориентации подвижных объектов на микромеханических чувствительных элементах

Инерциальные системы ориентации, стабилизации и навигации подвижных объектов имеют ряд уникальных качеств, главные из которых --- автономность и помехозащищенность. В настоящее время широкое распространение получили бесплатформенные инерциальные системы ориентации на компактных микромеханических чувствительных элементах. Главным недостатком систем ориентации, выполненных на микромеханических чувствительных элементах, является быстрое накопление погрешностей с течением времени. Основными источниками погрешностей бесплатформенных инерциальных систем ориентации являются ошибки датчиков угловой скорости и акселерометров. Необходимая точность при реализации систем ориентации подвижных объектов в настоящее время обеспечивается совместной обработкой сигналов от магнитометров и спутниковых радионавигационных систем --- GPS (NAVSTAR) и/или ГЛОНАСС. Разработан нетрадиционный подход к интеграции двух систем --- бесплатформенных инерциальных систем ориентации и спутниковых радионавигационных систем, предполагающий использование для оценивания и компенсации погрешностей определения углов ориентации, определенных кинематическим каналом, разности ускорений, вычисленной по показаниям спутниковых радионавигационных систем, и ускорений, вычисленных акселерометрами и приведенными в географическую систему координат. Благодаря тому, что данный подход не использует интегрирование показаний акселерометров, на начальном этапе погрешности углов ориентации не накапливаются со временем. Результаты компьютерного моделирования разработанных алгоритмов показали, что достижимая точность определения углов ориентации существенно выше, чем при использовании традиционных методов

Литература

[1] Яценков В.С. Основы спутниковой навигации. Системы GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС. М., Горячая линия--Телеком, 2005.

[2] IS-GPS-200. Navstar GPS space segment/navigation user interfaces. Revision D. El Segundo, CA, ARINC Research Corporation, 2004.

[3] Savage P.G. Strapdown analytics. P. 1, 2. Strapdown Associates, 2000.

[4] Titterton D.H., Weston J. Strapdown inertial navigation technology. IET, 2004.

[5] Бабич О.А. Обработка информации в навигационных комплексах. М., Машиностроение, 1991.

[6] Rogers R.M. Applied mathematics in integrated navigation systems. AIAA, 2003.

[7] Панов С.В., Карабаш Д.М., Кизимов А.Т. и др. Комплексирование инерциальных датчиков со спутниковой радионавигационной системой на борту беспилотного летательного аппарата. Вестник РГРТА, 2007, № 20, с. 25--30.

[8] Nassar S. Improving the inertial navigation system (INS) error model for INS and INS/DGPS applications. UCGE Reports, no. 20183, 2003.

[9] Salychev O.S. Applied inertial navigation, problems and solutions. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004.

[10] Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. СПб., Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", 2009.

[11] Распопов В.Я. Микромеханические приборы. Тула, Гриф и К, 2004.

[12] Матвеев В.В., Распопов В.Я. Приборы и системы ориентации, стабилизации и навигации на МЭМС-датчиках. Тула, Изд-во ТулГУ, 2017.

[13] Shin E.-H. Estimation techniques for low-cost inertial navigation. UCGE Reports, no. 20219. University of Calgary, 2005.

[14] Hou H. Modeling inertial sensors errors using Allan variance. UCGE Reports, no. 20201. University of Calgary, 2004.

[15] Лысенко И.Е. Многоосевые микро- и наномеханические гироскопы-акселерометры. Сб. тез. докл. участников Второго междунар. конкурса науч. работ молодых ученых в области нанотехнологий. М., Роснано, 2009, с. 164--166.

[16] Воронов В.В., Григорьев Н.Н., Яловенко А.В. Магнитные компасы. Теория, конструкция и девиационные работы. СПб., Элмор, 2004.

[17] Лукьянов В.В., Ибрахим М.А. Алгоритмы и конфигурация системы ориентации подвижных объектов на МЭМС-датчиках. ММНТК "Аэрокосмические технологии". Реутов, 2019, с. 66--67.