Оптимизация алгоритмов инерциальной навигационной системы морских объектов

• Автор: Литвиненко, Юлия Александровна
• Шифр специальности: 05.11.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 161 с. : ил.

1 Состояние вопроса и постановка задачи исследования

1.1 Задачи морской навигации и ориентации с использованием ИНС

1.2 Описание ИНС

1.3 Модели погрешностей чувствительных элементов

1 1.4 Применение фильтра Калмана для обработки навигационной информации28

2 Чувствительность фильтра Калмана к неопределенности модели погрешностей в задаче демпфирования ИНС по данным относительного лага

2.1 Методы анализа чувствительности

2.2 Минимаксная фильтрация с гарантированной точностью. Общие положения

2.3 Синтез гарантирующего фильтра при неопределенности матрицы динамики вектора состояний

2.4 Гарантирующий фильтр в задаче демпфирования инерциальной навигационной системы

2.5 Гарантирующей фильтр при неопределенности интенсивности порождающих шумов и шумов измерения
I / 2.6 Анализ чувствительности алгоритмов демпфирования ИНС при
аномальных возмущениях в показаниях относительного лага, результаты моделирования и экспериментальных исследований
Выводы
3. Румбовые погрешности чувствительных элементов ИНС
3.1 Общие положения
3.2 Особенности румбовой погрешности в ИНС ПА

3.3 Способы аппроксимации румбовой погрешности
3.4 Методы оценки румбовой погрешности
3.5 Метод оценки румбовой погрешности с использованием принудительного вращения платформы с установленными на ней чувствительными элементами
Выводы :
4 Задача контроля и диагностики информационных нарушений ИНС в составе навигационного комплекса
4.1 Понятие информационных нарушений. Общие положения
4.2 Информационные нарушения в ИНС
4.3 Применение метода многоальтернативной фильтрации для контроля, диагностики и оценки информационных нарушений
4.4 Восстановление ИНС после информационного нарушения
Выводы
Заключение
Литература
Актуальность темы диссертации
На сегодняшний день применение инерциальных навигационных систем (ИНС) при решении задач навигации подвижных объектов получило широкое распространение. Это связано, в первую очередь, с созданием высокоточных чувствительных элементов - гироскопов и акселерометров. Существенным фактором является также возможность применения эффективных вычислительных средств, характеризующихся малыми габаритами и высокой надежностью. Вместе с тем, кроме необходимости реализации так называемых алгоритмов "идеальной работы", возникает потребность в решении задач обработки информации, направленных на коррекцию и демпфирование ИНС, комплексирование нескольких ИНС, начальную калибровку чувствительных элементов.
Следует указать на необходимость решения применительно к ИНС задач контроля и диагностики информационных нарушений чувствительных элементов, а так же учета неопределенности моделей погрешностей ИНС и действующих на нее внешних возмущений.
Все эти задачи в общей постановке представлены в современной литературе. Укажем на работы отечественных авторов: Ривкина С.С., Челпанова И.Б., Несенюка Л.П., Небылова A.B., Одинцова А.А, Дмитриева
С.П., Степанова O.A., Емельянцева Г.И. и др.
Рассмотрение в диссертации этих вопросов применительно к ИНС морских объектов с учетом специфики системы при формировании ее алгоритмического обеспечения, направленное на повышение эффективности ИНС, и определяет актуальность темы выполненной работы.
Цели и задачи работы
Целью работы является оснащение ИНС современной алгоритмической базой, направленной на решение задач:

0 1 0 ..
0 0 1 ..
0 0 0 ..
/я1 fn2 fпЪ
Предположим неопределенность параметров /у, при этом для АР, = ^—Р’ имеем
0 0 0
0 0 0
0 0 0
д/„, Аfr,i2 Д/„з - - А
Выбор гарантирующего ФК для первого случая сводится к поиску матрицы F*, обеспечивающей устойчивость матрицы ЛР= F-F* при всех возможных изменениях матрицы FeQ. Это следует из анализа разности ковариационных уравнений для 2-х оптимальных ФК, настроенных на модели F' и F [29]:
AFP'+P'AFT =FAP + APFT-APHTR-'HAP. (2.5)
Здесь F = F-KH, (2.6)
где К = РНТR~' - коэффициент «усиления» ФК.
При выполнении допущения о существовании Р' из (2.5), то есть, при АР > 0, и при устойчивости F, имеющей место для полностью наблюдаемой системы (2.1) [3], выражение, стоящее в правой части (2.5), в силу уравнения Риккати соответствует неположительно определенной матрице. Это, в свою очередь, в силу теоремы Ляпунова требует устойчивости матрицы ДF [68], причем под устойчивостью здесь понимается, что все собственные числа матрицы AF .кроме нулевых, имеют отрицательные вещественные части. Таким образом, будем далее полагать выполненным одно из двух эквивалентных