Структура, алгоритмы работы и характеристики бесплатформенного гравиинерциального навигационного комплекса морского объекта

• Автор: Сулаков, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.11.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Схема построения БГНК МПА и функциональные алгоритмы его работы

1.1 Аналитический обзор современных подходов к построению мобильных гравиинерциальных комплексов подвижных объектов, особенности методики ВГИ посредством БГНК МПА

1.2 Структура и состав БГНК

1.3 Алгоритм определения параметров ориентации и навигации

1.4 Гравиметрический алгоритм

1.5 Алгоритмы формирования оценок и коррекции

1.5.1 Алгоритмы формирования оценок и коррекции

БГНК при разомкнутой схеме включения ОФК в систему

1.5.2 Алгоритмы коррекции БГНК для замкнутой схемы включения ОФК в систему

1.5.3 Построение алгоритма коррекции с использованием информации о нахождении МПА на поверхности моря
1.6 Дополнительные и вспомогательные алгоритмы
1.7 Сглаживание результатов, получаемых при оценивании аномалии
2. Анализ свойств алгоритмов комплекса
2.1 Исследование канала вычисления параметров ориентации и навигации
2.1.1 Модель погрешностей канала вычисления параметров ориентации и навигации
2.1.2 Имитационное моделирование канала вычисления параметров ориентации и навигации
2.1.3 Анализ свойств канала вычисления параметров ориентации и навигации
2.1.4 Дополнительное исследование алгоритма

вычисления параметров ориентации БГНК
2.2 Исследование гравиметрического канала БГНК
2.2.1 Модель погрешностей гравиметрического канала

2.2.2 Имитационная модель гравиметрического канала

2.2.3 Анализ свойств гравиметрического канала БГНК
2.3 Исследование алгоритма формирования оценок и коррекции
2.3.1 Имитационное моделирование совместной работы основных алгоритмов комплекса
2.3.2 Анализ свойств алгоритма коррекции и результатов совместной работы основных алгоритмов комплекса
2.3.2.1 Исследование работы БГНК при постоянных проекциях вектора аномалии УСТ
2.3.2.2 Исследование работы БГНК при переменных и постоянных проекциях вектора аномалии УСТ
3. Практические исследования БГНК
3.1 Экспериментальная установка для исследований макета

3.2 Программно-алгоритмическое обеспечение
практических исследований
3.3 Методика настройки макета и проведения эксперимента
3.4 Анализ возможностей и ожидаемых характеристик экспериментальных исследований
3.5 Полунатурные и экспериментальные исследования

3.5.1 Обработка показаний БА
3.5.2 Проведение полунатурных исследований
3.5.3 Проведение экспериментальных исследований
Заключение
Библиографический список использованной литературы

Сокращения
БА - блок акселерометров;
БГ - блок гироскопов;
БГНК - бесплатформенный гравиинерциальный навигационный комплекс; БИНС - бесплатформенная инерциальная навигационная система;
БП - блок питания;
БПО - блок предварительной обработки;
БСК - базовая система координат;
ВГИ - векторные гравиметрические измерения;
ВК - вычислительный комплекс;
ВСК - вычисленная система координат;
ГМ - глубиномер;
ГМС - глубиномерная система;
ГСК - географическая система координат;
ДУС - датчик угловой скорости;
ИИБ - инерциальный измерительный блок;
ИУ - исполнительное устройство;
ИСК - инерциальная система координат;
МВ - модуль вычисления;
МКС - магнитометрическая курсовая система;
МО - математическое ожидание;
МПА - малоразмерный подводный аппарат;
НАП СНС - навигационная аппаратура потребителя спутниковой навигационной системы;
НИС - научно-исследовательское судно;
ОФК - оптимальный фильтр Калмана;
САУ — система автоматического управления;
СК - система координат;
СНС - спутниковая навигационная система;
ССК - связанная система координат;
ТМДГ - трехкомпонентный модуляционный динамический гравиметр; УСТ - ускорение силы тяжести;
ЭСК - экваториальная система координат.

параметров ориентации и навигации для БГНК и гравиметрических измерений по сравнению с соответствующими традиционными алгоритмами [3] можно отнести: повышенную методическую точность решения (1.13), поскольку в процессе его решения не используется информация об аппроксимации формы Земли; повышенную методическую точность вычисления матрицы ориентации для перевода п0 в необходимую систему координат, так как точность вычислений не зависит от погрешностей вычисления переносной скорости ГСК, а, следовательно, от навигационных погрешностей; меньшую разрядность системы дифференциальных уравнений, приводящую к сокращению объема вычислений, уменьшению влияния ограниченности разрядной сетки ВК, снижению требований, как к численному методу решения, так и к его частоте дискретизации.
Итак, приведены функциональные алгоритмы автономной работы БГНК, гравиметрических измерений, обоснована целесообразность использования в качестве БСК - ЭСК для решения гравиметрической задачи и задачи определения параметров навигации и ориентации.
1.5 Алгоритмы формирования оценок и коррекции
Успешное решение гравиметрической задачи возможно при высокоточных измерениях параметров навигации и ориентации. Уровень доступной на сегодняшний день аппаратной базы навигационных комплексов в совокупности с особенностью автономных инерциальных навигационных систем со временем накапливать ошибку определения параметров ориентации и навигации не позволяет добиться желаемой точности вычисления параметров гравитационного поля Земли при длительной работе БГНК. Поэтому для успешного решения гравиметрической задачи, из-за особенностей построения гравиметрического алгоритма, выходные параметры БИНС должны корректироваться вспомогательными измерительными системами. Наиболее целесообразно коррекцию проводить с использованием оптимального фильтра Калмана (ОФК) [57,59,60]. В силу того, что алгоритм БГНК и его модель