Автоматизированная система определения вектора состояния подвижного наземного объекта

• Автор: Цуцаев, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с.

Содержание
Введение.
ГЛАВА 1. Сравнительный анализ существующих методов и устройств определения вектора состояния подвижных объектов1

1.1. Наземные измерительные системы.

1.2. Космические измерительные системы

1.3. Инерциальные измерительные системы.

1.4. БИНС и особенности е использования

1.5. Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. Разработка алгоритма построении наземной измерительной

системы с использованием ВИНС

2.1. Определение ускорений, действующих на оси акселерометров.

2.2. Определение углов начальной выставки осей акселерометров.
2.3. Особенности построения алгоритмов измерительной системы
2.4. Оптимизация методов обработки с учтом влияния возмущающих факторов в реальных измерительных системах
2.5. Выводы по главе 2.А,.
ГЛАВА 3. Создание аппаратнопрограммного комплекса обработки
измерительной информации.
3.1. Аппаратурная реализация определения вектора состояния и параметров траектории наземного подвижного объекта.
3.2. Профаммное обеспечение.
3.3. Адаптивный интерфейс для взаимодействия с внешними устройствами.
3.4. Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. Результаты экспериментальных исследований и натурные
испытания системы.
4.1. Описание установки для экспериментальных исследований
4.2. Результаты экспериментальных исследований разработанной
системы
4.3 Применение системы при обаедовании и сертификации дорожного
покрытия в составе дорожной лаборатории.
4.4. Выводы по главе 4.
Заключение.
Список литературы


Разработана методика определения углов начальной выставки между осями измерительною блока и базовой плоскостью. Разработан метод корректировки ошибок, вызванных сбоями переключения между каналами АЦП. Создана автоматизированная система определения геометрических параметров дорожного покрытия на основе микро. В результате проведённых исследовании получены следующие новые практические результаты. На основе предложенных в диссертации решений разработана и внедрена автоматизированная система измерения и контроля геометрических параметров автомобильных дорог на основе бесплатформенной инерциальной навигационной системы. Реализован алгоритм одновременного сжатия и сглаживания информации, основанный на использовании гармонических рядов. Разработаны алгоритмы, а также программно-математическое обеспечение для измерения геометрических параметров автомобильных дорог с использованием автоматизированной системы измерения параметров дорожного покрытия. В одной системе были совмещены функции как измерительной, так и навигационной, что существенно расширяет возможности её использования. В соответствии с вышеизложенным диссертация построена следующим образом. В первой главе анализируются известные к настоящему времени способы постороения системы для измерения геометрических параметров дорожного покрытия, основанные на использовании наземных, космических и ииерцнальных измерительных систем, а также систем, основанных на использовании БИНС. Приводится обобщение результатов исследования различных систем, предназначенных для определения вектора состояния подвижного объекта, движущегося по поверхности земли и параметров его траектории. Отмечается, что единственной системой, которая решает практически все рассматриваемые задачи, является инерциальная система навигации, при этом для большого круга задач предпочтительнее использовать БИС. Во второй главе представлен метод определения ускорений, действующих на оси чувствительности акселерометров при наличии погрешности ортогональности осей чувствительности, в результате чего получены выражения для определения углов поворота объекта вокруг центра масс. Проводится анализ влияния внешних и внутренних возмущающих факторов на измеряемый сигнал и предлагаются рекомендации по использованию различных методов фильтрации и сглаживания сигналов. Представлены разработанные алгоритмы компенсации внешних и внутренних возмущающих факторов в реальных измерительных системах. При этом дтя каждого измеряемого и промежуточного параметра, после аналитического и экспериментального исследования, предложены соответствующие методы обработки информации. Рассматривается алгоритм сжатия информации на основе гармонических рядов. Здесь же приведены алгоритмы определения углов продольного и поперечного уклонов при движении объекта по поверхности земли. Предложен метод определения вертикального и горизонтального радиуса кривизны траектории движения объекта. В третьей главе представлен аппаратно-программный комплекс обработки измерительной информации для определения вектора состояния и параметров траектории наземного подвижного объекта. Предложена методология и реализован механизм программного взаимодействия с внешними устройствами. Приводится предложенная автором многоуровневая концепция построения программы, предназначенной для решения задачи определения вектора состояния подвижного объекта. В ней в полной мере реализована стратегия объектно-ориенгированного подхода. В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований. Проведена оценка влияния внешних и внутренних возмущающих факторов на выходной сигнал измерительного блока. Экспериментально подтверждены теоретические исследования предложенных способов определения вектора состояния подвижного объекта и параметров его траектории в реальных условиях эксплуатации. Описывается применение разработанной на основе предложенных методов автоматизированной системы и программного обеспечения в составе дорожной лаборатории. В заключении сформулированы основные результаты и выводы работы.