Анализ и синтез алгоритма обработки информации в интегрированной инерциально-спутниковой навигационной системе наземного автотранспорта

• Автор: Морозов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Введение
1. Анализ состояния и перспектив применения спутниковых радионавигационных систем для навигационновременного обеспечения автотранспорта

1.1. Состояние орбитальной группировки ГЛОНАСС

1.2. Требования к навигационному обеспечению наземных объек

1.3. Современные системы навигационного обеспечения автотранспорта

1.4. Анализ использования приемников спутниковой навигации в городских условиях

1.5. Анализ способов комплексирования приемников спутниковой навигации и инерциальиых микроэлектромсханических датчиков

1.5.1. Разомкнутая схема комплексирования

1.5.2. Слабосвязанная схема комплексирования

1.5.3. Тесносвязанная схема комплексирования ПСН и ИНС

1.5.4. Глубокая интеграция ПСН и ИНС

1.6. Выбор и обоснование схемы комплексирования приемника спутниковой навигации и микроэлектромеханических датчиков
Выводы по 1 главе
2. Повышение помехоустойчивости алгоритмов навигационновременных определений в автономных приемниках спутниковой навигации
2.1. Алгоритм поиска и обнаружения сигнала
2.2. Автономные алгоритмы навигационновременных определений
в приемниках спутниковой навигации
2.3. Синтез автономного двухэтаиного алгоритма
2.3.1. Этап первичной обработки
2.3.2. Этан вторичной обработки
2.4. Одноэтапный алгоритм
2.5. Исследование характеристик автономных алгоритмов
2.5.1. Исследование характеристик помехоустойчивости алгоритмов
2.5.2. Исследование характеристик точности и непрерывности навигационновременных определений
Выводы по 2 главе
Синтез алгоритма слабосвязанного комплексирования приемника
спутниковой навигации и инерциальных датчиков МЭМС
3.1. Постановка задачи синтеза комплексного алгоритма
3.2. Модель динамики параметров вектора состояния
3.3. Алгоритм слабосвязанного комплексирования
3.4. Исследование характеристик синтезированного алгоритма
3.4.1. Исследование характеристик непрерывности навигаци 2 онновремениых определений
3.4.2. Исследование характеристик точности навигационно 3 временных определений
3.4.3. Исследование характеристик точности определения про 5 странственной ориентации
3.4.4. Исследование возможности использования в алгоритме инерциальных датчиков интегрирующего типа и управление темпом обработки потоков информации
Выводы по 3 главе
Имитационное моделирование алгоритма слабосвязанного комплексирования приемника спутниковой навигации и инерциальных датчиков
4.1. Экспериментальные исследования
4.1.1. Приемник спутниковой навигации
4.1.2. Блок интегральных микроэлектромеханических датчи 3 ков
4.2. Моделирующий стенд
4.2.1. Модель движения навигационных спутников
4.2.2. Модель динамики объекта
4.2.3. Модель определения радиовидимости навигационных спутников
4.2.4. Модель инерциальной навигационной системы
Выводы по 4 главе
Заключение
Список используемых источников


При этом для автомобильного автотранспорта наиболее перспективными для комилексирования инерциальными сенсорами являются микроэлектромеханические сенсоры МЭМС 2. Датчики МЭМС обладают совокупностью уникальных достоинств, основными из которых являются 6. На сегодняшний день разработанные гироскопические датчики МЭМС обладают скоростью ухода примерно час 6. Построение автономных инерциальных систем на основе МЭМС практически не возможно, так как ошибки определения координат могут достигать сотен километров за час автономной работы. Однако датчики МЭМС способны осуществлять автономную поддержку спутниковой навигации на непродолжительных интервалах времени пропадания сигналов, возникающих например, изза затенений высотными строениями, при проезде туннелей и т. Построение интегрированной инерциальноспутниковой навигационной аппаратуры для автомобильного транспорта на основе использования МЭМС позволит обеспечить высокую точность и непрерывность навигационных определений 3. Поэтому исследования в области создания интегрированной инерциальноспутниковой системы для автомобильного транспорта непременно является актуальной научной задачей, которой и посвящена диссертационная работа. Состояние вопроса исследований. Несмотря на интенсивные исследования в области создания недорогих инерциальноспутниковых навигационных систем, в настоящее время в Российской Федерации практически нет образцов интегрированной аппаратуры. Существующие изделия обеспечивают высокие точности навигационновременных определений в комплексном режиме работы, т. В автономном режиме бесплатформенная навигационная система, сформированная на основе МЭМС, не обеспечивает требуемой точности и непрерывности навигационных решений. Целью исследования является решение научной задачи анализа и синтеза алгоритма обработки информации в интегрированной инерциальноспутниковой навигационной системе наземного автотранспорта для повышения точности и обеспечения непрерывности навигационновременного определения. Проведение анализа причин понижения точности и непрерывности навигационновременных определений наземного автотранспорта в условиях городской застройки. Осуществление системного анализа возможности по определению способов повышения точности и непрерывности навигационновременных определений на наземном автотранспорте в условиях кратковременного пропадания спутниковых навигационных сигналов. Проведение синтеза алгоритмов обработки информации, на основе теории оптимальной нелинейной фильтрации в перспективных навигационных комплексах наземного автотранспорта для использования в городских условиях. Проведение имитационного моделирования и экспериментальных исследований синтезированного оптимального алгоритма с целью проверки адекватности работы, разработанной математической модели интегрированной инерциальноспутниковой навигационной системы в условиях мегаполиса. Объектом исследований являются автономные алгоритмы функционирования приемников спутниковой навигации и алгоритмы комплексирования приемника спутниковой навигации и инерциальных микроэлектромеханических датчиков. Предметом исследования являются характеристики точности и непрерывности навигационновременных определений в интегрированных инерциальноспутниковых навигационных системах. При решении поставленной задачи использовались следующие методы исследования системный анализ, теория оптимальной нелинейной фильтрации, теория имитационного моделирования, теория прикладного и системного программирования. Достоверность результатов исследований обеспечивается корректным использованием математического аппарата статистического синтеза и анализа радиотехнических систем и корректным использованием имитационного моделирования. Математическая модель описания интегрированной инерциальноспутниковой навигационной системы. Разработанный на основе марковской теории оптимальной нелинейной фильтрации слабосвязанный алгоритм комплексирования приемника спутниковой навигации и микроэлектромеханических датчиков инерциальных датчиков интегрирующего типа.