Задача комплексирования инерциальных и спутниковых навигационных систем по первичным данным

• Автор: Каршаков, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил

Содержание
Введение
Основные сокращения
Принятые обозначения
Краткий обзор задач интеграции ИНС-СНС
1 Содержание задачи комплексирования ИНС (БИНС) и СНС
по первичным данным
1.1 Спутниковая навигационная система
1.2 Инерциальная навигационная система
1.3 Комплексирование ИНС-СНС
1.4 Вспомогательные задачи
2 Системы координат, модель формы Земли и поля тяготения
2.1 Системы координат и матрицы ориентации
2.2 Навигационная модель формы Земли
2.3 Потенциал силы тяготения (притяжения) земного эллипсоида .
2.4 Модель потенциала силы тяготения, используемая в инерци-
альной навигации; удельная сила тяготения; удельная сила тяжести
2.5 Формулы нормального распределения силы тяжести, принятые
в гравиметрии; формула Гельмерта системы 1971 г
2.5.1 Поправка за высоту
3 Модельные уравнения ИНС (БИНС)
3.1 Объект и уравнения его движения
3.2 Приборный трехгранник
3.3 Автономная система инерциальной навигации
3.3.1 Модельные уравнения двухкомпонентной горизонтируе-
мой относительно свободной ИНС
3.3.2 Модельный алгоритм вертикального канала горизонти-руемой ИНС
3.3.3 Модельный алгоритм БИНС
4 Модели ошибок ИНС (БИНС)
4.1 Ошибки местоположения и скорости; динамические ошибки ИНС
4.2 Связь ошибки определения местоположения Ат с вектором малого поворота 7
4.3 Связь динамических 5г, кинематических /? ошибок ИНС с угловой ошибкой а построения приборного трехгранника Ог

4.4 Кинематические уравнения ошибок ИНС
4.5 Динамические уравнения ошибок ИНС
4.6 Уравнения ошибок БИНС
4.7 Эквивалентность уравнений ошибок ИНС и БИНС
4.8 Модель уравнений ошибок инерциальной навигационной системы И-
4.9 Инструментальные погрешности чувствительных элементов

4.10 Вектор состояния задачи коррекции
5 Модели первичных спутниковых измерений
5.1 Кодовые псевдодальности
5.2 Доплеровские измерения смещений частоты Д/ радионавигационного сигнала
5.3 Модель фазовых измерений псевдодальностсй
5.4 Сглаживание кодовых измерений при помощи фазовых
5.5 Модель погрешности часов приемоиндикатора
5.6 Модели ковариационной матрицы погрешности измерений в
стандартном режиме
5.7 Синхронизация шкал времени и измерений в дифференциальном режиме
5.8 Модели двойных разностей кодовых измерений
5.9 Сглаживание дифференциальных кодовых измерений при помощи фазовых
5.10 Модели двойных разностей доплеровских измерений
5.11 Модели фазовых измерений в дифференциальном режиме
5.12 Модели ковариационной матрицы погрешностей дифференциальных измерений
6 Модель задачи тесного комплексирования ИНС и GPS в стандартном режиме
6.1 Линеаризация кодовых и доплеровских измерений
6.2 Совокупная модель задачи тесного комплексирования в стандартном режиме
6.3 Использование доплеровских измерений для решения задачи
выставки ИНС на подвижном основании
7 Модель задачи тесного комплексирования ИНС и GPS в дифференциальном режиме
7.1 Использование кодовых и доплеровских измерений
7.2 Об использовании фазовых измерений для позиционной коррекции
7.3 Использование фазовых измерений для скоростной коррекции .

8 Обработка экспериментальных данных
8.1 Поправки координат и скоростей за смещение антенны спутникового приемоиндикатора
8.2 Алгоритм синхронизации информационных потоков
8.3 Моделирование показаний трехкомпонентной ИНС
8.4 Циклограмма работы алгоритма комплексирования
8.5 Результаты обработки
Заключение
А Приложения
А.1 Мера оцениваемости
А.2 Кинематика малых поворотов
А.З Схема пересчета географических координат в случае использования различных навигационных моделей формы Земли . . . 108 А.4 Значения параметров связи координатных систем СК-42, ПЗ-
90. WGS-
А.5 Связь декартовых гринвичских координат точки с географическими координатами. Приближенные формулы
А.6 Численный алгоритм определения географических координат <р, A, h точки по ее декартовым гринвичским координатам Rm,
Rn, Rm [7]
A.7 Тензор гравитационного градиента
А.8 Вспомогательные задачи, возникающие при обработке первичных спутниковых измерений
А.8.1 Определение гринвичских координат и относительной скорости навигационного спутника для заданного момента времени tem
А.8.2 Определение погрешности АТ часов навигационного
спутника
А.8.3 Поправка координат и относительной скорости навигационного спутника за вращение Земли при прохождении
радиосигнала
А.8.4 Углы возвышения Е1 и азимута Аг навигационного
спутника
А.8.5 Модели ионосферной задержки
А.8.6 Модели тропосферной задержки
А.8.7 Погрешности из-за многолучевости
А.9 Алгоритм позиционирования СНС
А.9.1 Инициализация координат потребителя
А.9.2 Определение координат потребителя при помощи измерений псевдодальностей объект-спутник

Введем векторы
Д£ = г^-г6 Ад = ^-гч, Аг = г'х,-гх,, (4.1)
которые, очевидно, могут служить мерой ошибки ИНС при определении позиционных координат. Здесь векторы т^, тгп гх определяют положение точки М в проекциях на оси трехгранников 0£, От), Ох векторы г[г г'х, определяют положение точки М' в проекциях на оси тех же трехгранников.
Цель — привести соотношения, определяющие зависимость ошибки Дг

1. погрешности начальной информации Дд0 = д'0 — д0, Д<)0 = д'0 — до, связанных с несовпадением начального состояния модельной и реальной точек;
2. погрешности начальной информации ДЛ0 = 0) — Ах'^0), (Д-Во =
— Дг'ч(^о))' связанной с несовпадением в начальной момент приборного и модельного трехгранников;
3. погрешностей текущей информации Д/г, вызванных неидеальнос-тью измерителей.
При этом в моделях учитывается квадрат эксцентриситета земного эллипсоида, что соответствует точности СНС.
Возможны различные способы параметризации показаний ИНС. Поэтому приводятся различные, эквивалентные между собой, формы уравнений ошибок. Кроме того, показана эквивалентность уравнений ошибок платформенной и бесплатформенной ИНС с точностью до инструментальных погрешностей. Это позволяет использовать приведенные модели для разных типов

Подробнее в разделе описаны модели ошибок двухкомпонентной горизон-тируемой ИНС на примере серийной системы И-21. Эта система использовалась при летных испытаниях в районе Ладожского озера в июне 2000 года. Результаты обработки данных этой серии испытаний приведены в этой работе.
4.1 Ошибки местоположения и скорости; динамические ошибки ИНС
Для ошибки определения местоположения Дг = г'хI — гх1 справедливо следующее представление
Аг = т' — Г х: = Г — Г 2 + Гх — гх1 = &Г + /Зг (4-2)
<$Г рг