Инерциальные методы и средства измерений геометрических параметров рельсового пути

• Автор: Боронахин, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.11.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 160 с. : ил

Оглавление
Введение
1. Анализ современного состояния и тенденций развития путеизмерительной техники
1.1 .Использование инерциальных чувствительных элементов и систем
1.2. Упрощение математических моделей движения
(получение инженерных моделей)
1.3. Возможности использования АГВУС
2. Система построения искусственного горизонта (аналитические гировертикали)
2.1 .Краткая классификация АГВУС
2.2.Принципы построения контура коррекции в АГВУС
2.3.АГВ на двух ЛГ и трех акселерометрах с переменной структурой коррекции
2.4. АГВУС на одном ЛГ и трех акселерометрах с постоянной структурой коррекции
3. Анализ погрешностей АГВУС
3.1. Погрешности чувствительных элементов
3.2. Инструментальные погрешности АГВУС
3.3 .Методические погрешности АГВУС
4. Алгоритмы коррекции показаний датчика пройденного
пути (одометра) по показаниям навигационных систем
4.1.Модель погрешностей одометра
4.2. Алгоритм коррекции по координатам, вырабатываемым СНС
4.2.1. Приведение выходных сигналов к сопоставимому виду
4.2.2. Определение углового положения кузова вагона относительно рельсового пути
4.2.3. Коррекция одометра по показаниям СНС

4.3.Алгоритм коррекции по скоростям
5. Интегрированные системы навигации на рельсовом пути
5.1.Исследование параметров модели погрешностей
сигналов системы
5.2.Системы навигации на рельсовом пути
5.2.1. Коррекция по СНС с привлечением датчиков положения (ДП)
5.2.2. Коррекция по СНС без привлечения ДП
5.2.3. Использование АГВУС в составе интегрированной системы навигации на рельсовом пути
5.2.4. Коррекция по скоростям, вырабатываемым ИНС
5.3.Результаты испытаний интегрированной системы
5.3.1. Система навигации на рельсовом пути в составе немецкого путеизмерительного вагона (OMWE)
5.3.2. Система навигации на рельсовом пути в составе путеизмерительного вагона ЦНИИ-4
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Приложение
Приложение 1. Параметры движения объекта
Приложение 2. Интегрированные системы с использованием ОФК

Введение
В последние годы инерциальные методы и средства наряду с решением традиционных навигационных задач нашли широкое применение для решения целого ряда прикладных проблем.
Широкое распространение инерциальные технологии получили при решении путеизмерительных задач. В настоящее время в лучших путеизмерительных вагонах (ПВ) мира используют бесплатформенные инерциальные навигационные системы (БИНС) на лазерных гироскопах (ЛГ), в ряде случаев интегрированные со спутниковой навигационной системой (СНС).
Для измерения геометрических параметров рельсового пути необходимо определение углового положения кузова ПВ относительно горизонта. Эту задачу с высокой точностью решает БИНС, блок чувствительных элементов (ЧЭ) которой имеет в своем составе три ЛГ и три акселерометра (Ак). Однако, создание систем такого класса точности требует значительных финансовых вложений. Уменьшение стоимости БИНС можно добиться заменой ЛГ на менее точные волоконно-оптические гироскопы (ВОГ). С другой стороны, благодаря значительному количеству априорной информации о строении железнодорожного пути, стало возможным уменьшение количества ЧЭ и создание нового класса систем построения искусственного горизонта - АГВУС, которые могут быть использованы для оснащения специализированных вагонов (вагонов-дефектоскопов, вагонов-измерителей контактной сети и др.), дрезин и ручных тележек.
Поскольку все контролируемые ПВ параметры фиксируются как функции пройденного пути, требования к точности его измерения чрезвычайно высоки. Это обстоятельство ставит проблему решения задачи навигации, которая может быть решена построением интегрированных систем навигации (ИСН) на рельсовом пути (РП), включающих датчик пройденного пути (одометр), специализированную ИНС

ный случайный процесс. На выходе канала ЛГ - случайный процесс, квантованный по времени и уровню, а на выходе канала Ак - непрерывный случайный процесс. Если считать, что выходные сигналы обоих каналов характеризуют (отображают) одну и ту же физическую величину а(/), то оценки их математических ожиданий должны совпадать. На основании этой гипотезы будем корректировать значение оценки математического ожидания канала Ж по оценке математического ожидания канала Ак.
Оценки математических ожиданий могут быть получены текущим усреднением или сглаживанием случайных процессов. Текущее усреднение аналоговых случайных процессов осуществляется по формуле
1 t а = ~ ja(t)dt,
Т t-T
где Т - период усреднения. Аналоговое усреднение может быть реализовано при
помощи фильтров нижних частот (ФНЧ) с частотой среза, равной Г-1. Усреднение цифровых последовательностей осуществляется цифровыми рекурсивными фильтрами, простейший алгоритм цифровой фильтрации имеет вид
_ 1 I « = — X««,

где N - величина выборки, на которой производится сглаживание; i - текущий номер отсчетов.
В зависимости от вида выходных сигналов Ж и акселерометров возможны три варианта их обработки в корректирующем устройстве:
1) Аналоговое усреднение в обоих каналах;
2) Цифровое усреднение канала Ж и аналоговое усреднение канала Ак;
3) Цифровое усреднение в обоих каналах.