Достижимые погрешности определения навигационных параметров, формируемых астроинерциальной навигационной системой

Аннотация

Рассмотрена методика алгоритмической коррекции, применяемая для совмещения базисов инерциального измерительного блока и звездного датчика в составе астроинерциальной навигационной системы. Описаны принципы построения астронавигационной системы. Отмечены различия в характере погрешностей определяемых навигационных параметров и преимущества применения звездных датчиков в качестве средств получения дополнительной информации для коррекции навигационных параметров. Определены и описаны системы координат астронавигационной системы. Предложены математические соотношения, методика проведения алгоритмической коррекции на основе преобразования координат через углы Эйлера, матрица сопряжения приборных базисов инерциального измерительного блока и звездного датчика, а также условия выполнения необходимых измерений. Рассмотрена последовательность действий в ходе эксперимента. Выполнено сравнение результатов эксперимента, полученных с помощью алгоритмической коррекции и без нее. Экспериментально оценены результирующие погрешности астроинерциальной навигационной системы. Показано, что алгоритмическая коррекция позволяет достичь погрешностей определения географических координат не более 0,03°. Приведен вывод о необходимости процедуры алгоритмического сопряжения базисов составных частей астроинерциальной системы для достижения точностных и эксплуатационных характеристик

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Болотнов А.С., Бурый Е.В., Кондрашкин Г.В. Достижимые погрешности определения навигационных параметров, формируемых астроинерциальной навигационной системой. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2025, № 2 (151), с. 4--18. EDN: UESOLZ

Литература

[1] Костин В.Н. История развития отечественных морских астронавигационных систем. Навигация и гидрография, 2000, № 11, с. 133--137.

[2] Черенков С.Г., Чесноков Г.И. Астроинерциальные навигационные системы, прошлое, настоящее, будущее. История науки и техники, 2016, № 9, с. 26--35. EDN: WMUWAD

[3] Salychev O.S. Applied inertial navigation: problems and solutions. Moscow, BMSTU Publ., 2004. EDN: QKEHFR

[4] Кондрашкин Г.В., Болотнов А.С. Исследование погрешностей астроинерциальной навигационной системы с демпфированием шулеровских колебаний углов ориентации от внешнего источника линейной скорости. XLVII Академические чтения по космонавтике. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2023, с. 178--179. EDN: AQESFA

[5] Дятлов С.А., Бессонов Р.В. Обзор звездных датчиков ориентации космических аппаратов. Механика, управление и информатика, 2009, № 1, с. 11--31. EDN: OJSITL

[6] Милерис Л.Л., Мулина Е.В., Сидоренко В.С. и др. Обоснование необходимости использования на морских судах астронавигационных систем. Вестник молодежной науки, 2020, № 1, с. 30--42. EDN: YVNIRU

[7] Quan W., Li J., Gong X., et al. INS/CNS/GNSS integrated navigation technology. Beijing, Springer, 2015.

[8] Grewal M., Weil L., Andrews A. Global positioning systems, inertial navigation and integration. Hoboken, John Wiley & Sons, 2001.

[9] Болотнов С.А., Герасимчук Ю.Н., Шкатов М.Ю. и др. Астрономические инерциальные системы для применения в морских навигационных комплексах. Прикладная фотоника, 2023, т. 10, № 4, с. 89--101. DOI: https://doi.org/10.15593/2411-4375/2023.4.06

[10] Воробьев Л.М. Астрономическая навигация летательных аппаратов. М., Машиностроение, 1968.

[11] Фокин Л.А., Ширяев В.И., Подивилова Е.О. Об анализе погрешностей интегрированной навигационной системы и методах их оценивания. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника, 2012, № 17, с. 127--134. EDN: PEWAML

[12] Miller R., Coulter J.E., Levine S. Miniature optical wide-anglelens Startracker (mini-OWLS). Estimation Theory Symposium, 1992, pp. 499--504.

[13] Quan W., Diao M., Gao W., et al. Integrated navigation method of a marine strapdown inertial navigation system using a star sensor. Meas. Sc. Technol., 2015, vol. 26, no. 11, art. 115101. DOI: https://doi.org/10.1088/0957-0233/26/11/115101

[14] Бабурин С.М., Силина В.В., Данилов О.Ю. и др. Способ построения астроинерциальной навигационной системы. Патент РФ 2641515. Заявл. 02.06.2012,опубл. 17.01.2018.

[15] Болотнов С.А., Брайткрайц С.Г., Герасимчук Ю.Н. и др. Астронавигационная система. Патент РФ 2607197. Заявл. 26.12.2014, опубл. 10.01.2017.

[16] Корниенко В.Я., Маковеев В.Б., Попов А.Б. и др. Астронавигационная система. Патент РФ 2378616. Заявл. 03.07.2008, опубл. 10.01.2010.

[17] Аванесов Г.А., Бессонов Р.В., Куркина А.Н. и др. Принципы построения астроинерциальной системы авиационного применения. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2013, т. 10, № 2, с. 9--29. EDN: QZNBNL

[18] Кан С.Г., Кузнецов А.Г., Портнов Б.И. и др. История образования и развития МИЭА --- история становления отечественного авиаприборостроения. История науки и техники, 2016, № 9, с. 13--18. EDN: WMUWAD

[19] Аванесов Г.А., Бессонов Р.В., Куркина А.Н. и др. Принципы построения астроинерциальной системы авиационного применения. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2013, т. 10, № 2, с. 9--29. EDN: QZNBNL

[20] Герасимчук Ю.Н., Брайткрайц С.Г., Болотнов С.А. и др. Основы определения корректирующих поправок в бесплатформенной астроинерциальной навигационной системе. Новости навигации, 2011, № 4, с. 33--39. EDN: RBHKZT