Алгоритмы комплексной инерциально-спутниковой навигационной системы для подвижных объектов с малым временем работы

• Автор: Мишин, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 143 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 СВОЙСТВА ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ СНС.

1.1 Структура, принцип работы и факторы, влияющие на точность определения навигационных параметров СНС

1.2 Алгоритмы и погрешности первичной обработки информации

1.3 Алгоритмы и погрешности вторичной обработки информации

1.4 Результаты испытаний приемников ПСН .

1.5 Помеховые ситуации

2 СВОЙСТВА ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ БИНС

УРАВНЕНИЯ ОШИБОК БИНС

2.1 Структура, характеристики и погрешности бссплатформелных инерциальпмх систем .

2.2 Характеристики первичной информации БЧЭ
2.3 Алгоритмы БИНС
2.4 Уравнении ошибок БИНС.
2.5 Собственные й инструментальные погрешности БИНС.
3 АЛГОРИТМЫ КОМПЛЕКСНОЙ ОБРАБОТКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ БИНСПСН.
3.1 Структурноинформационная схема и состав функционального программного обеспечения ФПО КНС
3.2 Алгоритмы подготовки, предварительной обработки и синхронизации информации
3.3 Алгоритмы совместной обработки информации .
3.4 Формирование уравнений состояния для алгоритмов комплексирования
3.5 Алгоритм комплексирования по навигационной информации БИНССНС.
3.6 Алгоритм комплексирования по нсевдодальномерной информации
3.7 Организации алгоритмической обратной связи в БИНС.
4 ИСПЫТАНИЯ КНС.
4.1 Методы испытаний КНС
4.1.1 Цифровой математический комплекс
4.1.2 Комплекс наземной отработки навигационных систем
4.2 Результаты испытаний КНС на ЦКМ.
4.2.1 Результаты испытаний алгоритмов КНС для объекта со временем работы до секунд.
4.2.2 Результаты испытаний алгоритмов КНС для объекта со временем работы до минут.
ВЫВОДЫ .
ЛИТЕРАТУРА


Приведены структурные схемы нескольких вариантов свободносвязанных и плотносвязанных архитектур, описаны достоинства и недостатки схем, проведено сравнение рабочих характеристик указанных архитектур как наиболее распространенных в настоящее время при использовании ИИБ четырех различных классов автономной точности (0,2 - ,0 м. В работе указана необходимость осуществления-и нерциальной поддержки приемника GPS данными И НС для уменьшения ширины полосы пропускания шума. Применение инерциальной поддержки позволяет увеличить помехоустойчивость слежения за радиосигналами спутников, уменьшить время, необходимое для осуществления повторного захвата радиосигналов (после пропадания), улучшить динамические характеристики приемника GPS. Для исследования КНС моделировалось несколько полетов с различными видами помеховых ситуаций. GPS ее измерения оказывают преобладающее влияние на точностные характеристики в установившемся режиме. GPS основное влияние имеет класс точности ИНС независимо от архитектуры комплексирования. В работе [7] приведено описание нескольких современных военных подходов к комплексированию ИНС/GPS. Предлагаемый в работе подход к построению КНС с плотносвязанной схемой комплексирования позволяет достигнуть хорошей точности системы при наличии в зоне видимости менее четырех спутников GPS. Одновременно в работе исследуется влияние точности модели ошибок БИНС и GPS на навигационные характеристики комплексной системы. В качестве истинной использовалась модель -го порядка, включающая около параметров ИНС и параметров GPS. При реализации алгоритмов КНС использовались упрощенные модели, в которых исключались менее значимые компоненты вектора состояния. Порядок упрощенных моделей равен , , и . Проведенное в [7] имитационное моделирование показало, что при полном наборе спутников (4 и более) точностные характеристики КНС практически не зависят от размерности вектора состояния фильтра. При количестве спутников менее 4-х точность определения координат тем выше, чем точнее уравнение состояния удовлетворяет модели ошибок -го порядка. Приведенные в работе. Очевидно, что при использовании ИНС с более грубыми датчиками чем описаны в [7], характеристики КНС с фильтром более низкого порядка будут существенно отличаться от модели -го порядка вследствие наличия ошибок на динамичных участках траектории, вызванных влиянием неоцеииваемых компонент ошибок ИНС. Размерность фильтра значительно влияет на время . Таким образом, если момент пропадания спутников приходится на время, когда оценки фильтра не сошлись, то система с фильтром более высокого порядка может показать худшие характеристики, чем система -| го порядка. В работе [8] приведены результаты использования аппаратуры GPS на ЛА для комплексирования с БИНС H-4G на КЛГ с использованием фильтра Кал-мана на параметров. Указана возможность повышения точности бомбометания на % за счет применения КНС. В [9] приведены результаты использования КНС в условиях полета ударного штурмовика F/A-. В КИС использовался -канальный GPS -приемник точного кода и миниатюрный БИНС на волоконно-оптических гироскопах (ВОГ) с фильтром Калмана на параметров. Отмечено повышение точности КНС в 4 раза по сравнению с автономной БИНС. В [] описана плотносвязанная КНС с фильтром на параметра на основе БИНС высокой точности (на ЛГ). Ar ’ • *'T4 v>. ЧЭ с возможностью выбора вариантов комплексирования в процессе работы []. В работе [] представлены результаты испытаний КИС, построенной на миниатюрном приемнике GPS и ИИБ на волоконно-оптических гироскопах и твердотельных кремниевых акселерометрах. Работы проводились в два этапа: і - г. Результаты, полученные на первом этапе, позволяют говорить о возможности достижения метров сферической вероятностной ошибки (СВО) при наличии GPS и столько же через 5 минут после потери GPS и автономной работы системы. Представленные результаты второго этапа позволяют говорить о несколько лучшей точности плотносвязаниой системы. Аналогичные результаты представлены в работе [], где плотносвязанная система на ВОГах с автономной точностью 1 м. СВО при наличии спутниковой поддержки и метров через 4 минуты после потери GPS. Интересные результаты по исследованию свободносвязанной инерциаль-но-спутниковой системы ориентации и навигации для морских применений приведены в работе [].