Идентификация параметров инструментальных погрешностей бескарданной инерциальной навигационной системы при помощи грубых одностепенных стендов

• Автор: Сазонов, Игорь Юрьевич
• Шифр специальности: 01.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 86 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Задача калибровки БИНС на грубых одностепенных стендах
1.1 Введение к первой главе
1.2 Математические модели калибровки БИНС
1.3 Анализ наблюдаемости
1.3.1 Калибровка на стенде с горизонтальной осью вращения
1.3.2 Сравнение различных направлений оси вращения стенда в горизонте
1.3.3 Установка БИНС на стенде под углом
1.3.4 Калибровка на стенде с вертикальной осью вращения
1.4 Ковариационный анализ
1.4.1 Калибровка на стенде с горизонтальной осью вращения
1.4.2 Сравнение различных направлений оси вращения стенда в горизонте
1.4.3 Установка БИНС на стенде под углом
1.4.4 Калибровка на стенде с вертикальной осью вращения
1.5 Привлечение информации об инвариантах
1.6 Учет параметров калибровки при моделировании решения
навигационной задачи

1.6.1 Калибровка на стенде с горизонтальной осью вращения
1.6.2 Калибровка на стенде с вертикальной осью вращения
1.7 Заключение к первой главе
2 Пространственное разнесение чувствительных масс ньютонометров
2.1 Введение ко второй главе
2.2 Учет пространственного разнесения чувствительных масс
ньютонометров при калибровке
2.3 Учет смещения инерциального измерительного блока относительно оси вращения стенда при калибровке
2.3.1 О наблюдаемости ветора, характеризующего смещение
2.3.2 Численное моделирование
2.4 Оценивание параметров пространственного разнесения
чувствительных масс ньютонометров
2.5 Заключение ко второй главе
3 Особенности алгоритма калибровки для блока грубых датчиков
3.1 Введение к третьей главе
3.2 Модель инструментальных погрешностей для блока грубых датчиков
3.3 Обратные связи в уравнении Пуассона
3.4 Использование информации об орте оси вращения
3.5 Пример обработки данных калибровочного эксперимента
3.6 Заключение к третьей главе
Основные результаты диссертации
Список литературы

Введение
Инерциальная навигация — метод определения параметров движения и координат объектов (судов, самолетов, ракет и др.), не нуждающийся во внешних ориентирах или сигналах (например, звездах, маяках, радиосигналах и т. п.). Приборную основу инерциальных навигационных систем (ИНС) составляют два устройства: ньютонометр1 (датчик удельной силы) и гироскоп, либо датчик угловой скорости (ДУС). Инерциальная навигационная система обычно включает в себя три одностепенных ньютонометра, два или три гироскопа. В платформенных ИНС они конструктивно связаны и образуют гиростабилизированную платформу, в бескарданных ИНС (БИНС) — жестко связаны с корпусом объекта и реализованы в виде датчиков угловой скорости. Для интегрирования уравнений движения используется бортовой вычислитель. Поскольку в БИНС ньютонометры и ДУС жестко связаны с корпусом объекта, совершающего маневры с характерной высокой частотой, от бортового вычислителя требуется высокое быстродействие, которым раньше бортовые компьютеры не обладали. Возросшие возможности компьютеров эту проблему решают, выводя на передний план такие преимущества БИНС по сравнению с ИНС, как низкие энергопотребление и стоимость, гибкость в построении различных функциональных схем навигации, меньшие эксплуатационные расходы, достигаемые за счет исключения из состава ИНС сложных и дорогостоящих устройств, в первую очередь таких, как карданов подвес. Длительность автономного функционирования как платформенной, так и бескарданной ИНС ограничивается требованиями по точности навигации вследствие накопления навигационных
хв иностранной литературе — акселерометр

гается равной 3 1СК4. При моделировании на каждом цикле начальные условия для /3 выбирались ар = 1° независимо для каждого цикла, а выходные ковариации инструментальных погрешностей на цикле служили начальными условиями на последующем цикле. Моделирование проводилось в два этапа. На первом этапе фиксировалось время Т (Т = 30 мин) и варьировалось число периодов на цикле от 1 до 5. Было выяснено, что качество калибровки слабо зависит от числа периодов на цикле. Например, при оценке наименее оцениваемой величины мг° среднеквадратическая ошибка при числе периодов равном 5 уменьшилась в 8 раз, а при числе периодов равном 1 — в 11 раз. Численные результаты моделирования на первом этапе приведены в таблице 1.1 и проиллюстрированы рисунками 1.1-1.2.
На втором этапе фиксировалась длина периода АТ (АТ = 6 мин), и исследовалась зависимость точности оценивания от числа т периодов на цикле. Для т принимались значения от 1 до 5. Результаты в таблице
1.2 и на рисунках 1.3-1.4.
1.4.2 Сравнение различных направлений оси вращения стенда в горизонте
Таблица 1.3 приведена для сравнения влияния направления оси вращения стенда в горизонтальной плоскости, о котором говорилось в параграфе 1.3.2, на точность оценивания параметров инструментальных погрешностей при пяти периодах на получасовом цикле калибровки.
Как и следовало ожидать в силу сказанного в параграфе 1.3.2, изменение ориентации оси вращения стенда с восточной на северную приводит к улучшению точности оценивания нулей ДУС.
1.4.3 Установка БИНС на стенде под углом
Таблица 1.4 иллюстрирует параграф 1.3.3, демонстрируя невозможность достижения не уступающих по точности результатов калибровки при замене трех вышеупомянутых циклов калибровки одним, при котором одна