Разработка алгоритма определения путевой скорости летательного аппарата с помощью оптико-электронной системы

• Автор: Кутаранов, Айдар Хамидуллаевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Состояние проблемы и тенденции развития навигационных систем

1.1. Инерциальные навигационные системы

1.2. Обзор методов измерения путевой скорости

1.2.1. Метод решения навигационного треугольника скоростей.

1.2.2. Метод визирования земной поверхности

1.3.3. Корреляционный метод измерения путевой скорости.

1.3. Классификация существующих ОЭС навигационного контура ЛА .

1.4. Обзор ОЭС систем зарубежных стран.

1.5. Постановка задачи исследования

Выводы по главе
ГЛАВА 2. Математические модели движения ЛА, измерительной системы, системы управления.
2.1. Модель движения ЛА
2.2. Балансировочные параметры.
2.3. Режим стабилизации
2.4. Математическая модель среды движения
Выводы по главе
ГЛАВА 3. Алгоритм определения путевой скорости ЛА с помощью ОЭС
3.1. Разработка алгоритма вычисления путевой скорости
3.2. Модель формирования изображения.
3.3. Поиск идентичных участков фрагментов двух изображений местности.
3.3.1. Сравнение двух изображений равного размера
3.3.2. Сравнение изображения меньшего размера с изображением большего размера.
3.4. Модель определения путевой скорости ЛА
3.5. Определение допустимого диапазона угла наклона второго ФПУ
3.6. Анализ погрешности за счет движения с ускорением
3.7. Определение боковой скорости
3.8. Определение путевой скорости с помощью кадрового ФПУ
3.9. Влияние погрешности высотомера на алгоритм вычисления путевой скорости.
3 Формирование оценки навигационной ошибки, в случае отсутствия коррекции от ОЭС.
3 Влияние рельефа на работу алгоритма вычисления путевой скорости Выводы по главе
Г ЛАВА 4. Программная реализация оптикоэлектронного метода определения путевой скорости.
4.1. Требования к аппаратуре при реализации оптикоэлектронного алгоритма определения путевой скорости ЛА
4.2. Параметры моделирования исходные данные для анализа результатов
4.3. Реализация алгоритма определения путевой скорости.
4.4. Получение и анализ зависимости погрешности путевой скорости от угла наклона второго фото чувствительного приемника
4.5. Получение и анализ зависимости погрешности измерения скорости от параметров
4.6. Анализ движения с положительным ускорением.
4.7. Анализ движения с отрицательным ускорением.
4.8. Получение и анализ зависимости погрешности определения путевой скорости от параметров при движении с ускорением
4.9. Стенд полунатурного моделирования
4 Описание работы модели ФЦО
4 Описание функционирования стенда
4 Результаты полунатурного моделирования
Выводы по главе.
Заключение
Список использованной литературы


У БПЛА платформенные ИНС не используются, так как они дороги, а у бесплат-формеиных ИНС (БИНС) с течением времени недопустимо падает точность. Спутниковая навигация в настоящее время не устойчива к помехам. Поэтому исследуется алгоритм вычисления путевой скорости ЛА, движущихся на малых высотах, автономный и малочувствительный к помехам, основанный на оптико-электронном способе определения путевой скорости по анализу изображения подстилающей поверхности. Целью работы является повышение точности навигации (коррекции БИНС) за счет использования сигнала от внешнего источника информации о путевой скорости ЛА. Методы исследования задачи основаны на теории математических моделей, корреляционной теории вычисления сходства двух фрагментов изображений, теории движения ЛА, ЗЭ моделировании поверхности земли, видимой с борта Л А, методах обработки цифровых изображений и экспериментального исследования на пол у натурном стенде моделирования работы ОЭС на борту ЛА. ПМО) определения путевой скорости ЛА. ОЭС; она соизмерима с точностью ДИСС и составляет порядка 1% от измеряемой путевой скорости Л А. Оптико-электоронный алгоритм определения путевой скорости, реализованный на базе оптической линейки, обеспечивающий требование по точности к ОЭС коррекции ИНС по скорости. Достоверность результатов исследования, подтверждена сравнением полученных результатов работы стенда полунатурного моделирования с результатами теоретических исследований. Погрешность определения пу тевой скорости при угле наклона второго ФГ1У равного град. ЛА. Основные положения работы доложены на конференциях головного предприятия по ОЭС ФГУП «ЦНИИ АГ», международной конференции в Алуште, обсуждались на научных семинарах кафедры № 3 МАИ. Разработанное иро1раммное обеспечение и алгоритм определения путевой скорости использованы при создании ОЭС, что подтверждается актом внедрения результатов диссертационной работы в ФГУП «ЦНИИ АГ». Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованной литературы, содержит 8 листов машинописного текста, 6 таблиц, рисунок. ГЛАВА 1. Для определения параметров движения ЛД используются различные измерительные системы, в частности, автономные ИНС и многообразные корректирующие радиолокационные системы (РЛС). Ядром современного пилотажно-навигационного комплекса (ПИК) является ИНС, как наиболее универсальный и автономный источник навигационной информации. ИПС существует в двух вариациях - платформенная ИНС и бес-платформенная (ИНС). Основной недостаток ИНС состоит в том, что они имеют погрешности, нарастающие со временем функционирования ЛА. Бесплатформенная инерциальная навигационная система БИНС. Погрешность определения курса истинного, град, не болсс 0. Погрешность радиолокационных систем составляет не более 0,6% путевой скорости ЛА. Поэтому, в практических приложениях, ИНС обычно объединяют с РЛС. Совместная обработка выходных сигналов ИНС и РЛС позволяет существенно повысить точность определения навигационных параметров Л А. Типовой вариант конструкции трехкаиальной БИНС[], представлен на рис. Первичные приемники информации в данном варианте - это 3 акселерометра и 3 датчика угловой скорости (ДУС), измеряющие соответственно проекции кажущегося ускорения и угловой скорости на оси СКК. ДУСы, при монтаже на общей плате, объединяются в измерительные блоки (см. В свою очередь, плата с измерительными блоками жестко размещается на корпусе ЛА таким образом, чтобы связанный с ее посадочными местами ортогональный базис совпадал с базисом ССК. Рис. Наличие блока ДУСов связано с решением задачи ориентации, а наличие блока акселерометров - с решением задач ориентации и навигации. Принцип работы БИНС заключается в построении расчетной системы координат (СК), в которой интегрируются дифференциальные уравнения ориентации и навигации. Расчетная СК в БИНС реализуется аналитически, в отличие от платформенной ИНС, где она реализуется электромеханическими устройствами. Алгоритм работы БИС таков: с блока акселерометров и ДУСов в вычислитель подаются сигналы, несущие информацию соответственно о проекциях кажущегося ускорения и угловой скорости на оси ССК.