Способы повышения точности информационно-измерительных систем ориентации подвижных объектов

• Автор: Шведов, Антон Павлович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 171 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР СОСТОЯНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ОРИЕНТАЦИИ

1Л Область применения современных ИИСО

1Л Л Системы ориентации высокоманевренных вращающихся по крену

объектов
1Л.2 Системы ориентации мини- и микро- беспилотных летательных аппаратов самолетной аэродинамической схемы

1.2 Источники информации, используемые в ИИСО и обзор существующей элементной базы

1.2.1 Обзор существующих датчиков угловой скорости

1.2.2 Обзор существующих акселерометров

1.2.3 Обзор существующих типов магнитных датчиков
1.3 Обзор существующих схемотехнических решений, применяемых для построения ИИСО
1.3.1 ИИСО высокоманевренных вращающихся по крену объектов
1.3.2 ИИСО мини- и микро БПЛА самолетной аэродинамической схемы
1.3 Выводы по главе
2 РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ БЕСПЛАТФОРМЕННОЙ СИСТЕМЫ ОРИЕНТАЦИИ НА БАЗЕ МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ УГЛОВОЙ СКОРПОСТИ
2.1 Постановка задачи исследования
2.2 Снижение вычислительной погрешности ИИСО за счет разработки более точного способа вычисления кватерниона
2.3 Разработка способа повышения точности ИИСО за счет снижения погрешности датчика угловой скорости
2.3.1 Дискретный фильтр Калмана
2.3.2 Описание угловой скорости, вырабатываемой ДУС с помощью неизвестной функции времени
2.3.3 Параметры фильтра Калмана для оценки угловой скорости по измерениям датчика угловой скорости
2.4 Комплексирование ИИСО на базе ДУС с внешними источниками информации
2.4.1 Комплексирование ИИСО на базе датчиков угловой скорости с трехосным блоком акселерометров
2.4.2 Комплексирование ИИСО на базе датчиков угловой скорости с датчиками магнитного поля
2.4.3 Комплексирование ИИСО на базе датчиков угловой скорости с информационно-измерительной магнитометрической системой ориентации
2.5 Выводы по главе
3 АНАЛИЗ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИИСО НА БАЗЕ ДУС
3.1 Исследование уточненного алгоритма вычисления кватерниона
3.2 Исследование способа повышения точности ИИСО на базе ДУС за счет фильтрации шума датчиков с применением ФК и СФВ
3.3 Исследование способа комплексирования ИИСО на базе ДУС с трехосным блоком акселерометров
3.3.1 Влияние параметров фильтра Калмана и погрешностей датчиков на точность комплексированной ИИСО на базе ДУС и трехосного блока акселерометров
3.3.2 Моделирование работы комплексированной ИИСО на базе ДУС и блока акселерометров
3.4 Исследование комплексированной ИИСО на базе ДУС, датчиков магнитного поля и акселерометров
3.5 Исследование способа комплексирования ИИСО на базе ДУС с информационно-измерительной магнитометрической системой ориентации
3.6 Выводы по главе
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИИСО ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТИ
4.1 Опытный образец ИИСО для определения параметров ориентации БПЛА самолетной аэродинамической схемы
4.1.1 Методика и результат исследования погрешности ИИСО по углам тангажа и крена на неподвижном основании
4.1.2 Исследование погрешности ИИСО по углам тангажа и крена при наличии угловых колебаний и линейных ускорений
4.2 Исследование способов измерения угловой скорости на вращающихся по крену изделиях
4.3 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Акт внедрения результатов диссертационной работы на
предприятии ФГУП "ГНИЛ "Сплав"
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Акт внедрения результатов диссертационной работы на ФГОУ ВПО "Мичуринский государственный университет"

частоты вращения объекта по углу крена составляют 5 — 40 Гц, что соответствует угловым скоростям от 1800 до 14400 °/с.
- снижение вычислительной погрешности известного алгоритма, возникающей при больших угловых скоростях вращения.
Применение простейших бесплатформенных ИИСО на базе микромеханических ДУС для БПЛА самолетной аэродинамической схемы затруднительно ввиду их низкой точности (погрешность таких систем составляет 1 - 2 градуса за минуту, при этом для выполнения целевой задачи необходимо обеспечить точность измерения углов курса, тангажа и крена не хуже 1-3 градусов). Поэтому широкое применение нашли ИИСО, использующие информацию микромеханических ДУС, акселерометров, датчиков магнитного поля, приемника СНС и других источников информации. Все существующие схемотехнические решения могут быть разделены на ИИСО на базе датчиков неинерциального и инерциального типа.
Примером ИИСО на базе инерциальных датчиков может служить разработанная на ФГУП «КБ «ЛУЧ» бесплатформенная инерциальная курсовертикаль (рис. 1.5) [48].
1.3.2 ИИСО мини- и микро БПЛА самолетной аэродинамической
схемы
Рисунок 1.5 - Бесплатформенная инерциальная курсовертикаль, разработанная на ФГУП «КБ «ЛУЧ»