Комплексирование ИНС/GPS-ГЛОНАСС с целью коррекции углов ориентации подвижного объекта

• Автор: Шамси Баша Талал
• Шифр специальности: 05.11.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 114 с. : ил.

Оглавление

Введение
Глава 1 Назначение и состав комплекса HHC/GPS-ГЛОНАСС
1.1 Бесплатформенная навигационная система И
1.1.1 Системы координат и принципы построение БИНС
1.1.2 Алгоритм навигации БИНС
1.1.3 Выставка БИНС
1.2 Уравнения ошибок автономной инерциальной системы навигации
1.3 Принципы построения спутниковых навигационных систем (GPS-Г JTOHACC)
1.3.1 Принципы измерения и модель ошибок GPS
1.3.2 GPS и ГЛОНАСС
Глава 2 Комплексирование ИНС и GPS-ГЛОНАСС
2.1 Исследование проблемы комплексирования
2.2 Анализ наблюдаемости погрешностей ИНС
2.3 Адаптивный алгоритм оценивания
2.4 Прогнозирование ошибок ИНС в определении координат
2.4.1 Скалярный адаптивный алгоритм оценивания
2.4.2 Применение скалярного алгоритма для прогноза
ошибок ИНС в определении координат
2.5 Оценивание ошибок углов ориентации
2.5.1 Фильтр Калмана с переменной моделью для оценки ошибок углов ориентации
2.5.2 Оценивание ошибки в азимуте в стационарном
режиме полёта
Глава 3 Испытания комплекса PIHC/GPS-ГЛОНАСС и
компьютерная реализация алгоритмов
3.1 Испытания приёмника Ashtech GG24
3.1.1 Результаты испытаний
3.2 Испытания комплекса
3.2.1 Результаты испытаний комплекса
3.3 Реализация алгоритмов с использованием специализированного вычислителя
3.3.1 Принципы построения специализированного вычислителя
3.3.2 Метод реализации
Заключение
Литература

Введение
Инерциальные навигационные системы составляют ядро навигационных комплексов современных самолетов в силу своей универсальности и автономности.
Инерциальные системы по сравнению с радионавигационными системами обладают следующими преимуществами [7]:
- непрерывность определения местоположения и скорости подвижного объекта;
- абсолютная помехоустойчивость;
- практически неограниченная область применения;
- слабая зависимость точности навигационной информации от маневрирования подвижного объекта;
- максимальный объём навигационной информации (местоположение, путевая скорость, направление и местная вертикаль);
- высокая точность измерения курса и местной вертикали;
- автономность.
Принципиальный недостаток ИНС состоит в том, что в результате неизбежных инструментальных (технологических) погрешностей изготовления инерциальных датчиков со временем накапливается ошибка в определении местоположения подвижного объекта. Эти причины приводят к техникоэкономической целесообразности коррекции ИНС с помощью способов другой физической природы, не страдающих главным пороком ИНС - накоплением погрешности со временем. Причем коррекция может быть периодической, а не непрерывной.
Здесь рассматривается метод повышения точности ИНС на основе использования позиционной и скоростной информации от ОРБ-ГЛОНАСС приёмника.

На измерения в системе GPS могут оказывать влияние ошибки определения координат спутников, ошибки, обусловленные прохождением сигналов от спутника к приемнику, задержки прохождения сигналов в атмосфере, электронные шумы приёмника и многолучевость. Однако основной погрешность измерения являются ошибки селективного доступа (SA). Указанные ошибки по величине достигают десятков метров. Характер изменения SA ошибок представляет собой низкочастотные колебания с периодом 8-10 мин. [18], что затрудняет возможность их сглаживания. Метод измерения псевдорасстояний с использованием приемника GPS-ГJIOHACC обеспечивает более высокую точность, по сравнению с традиционным GPS приемником, что обусловлено отсутствием ошибок селективного доступа в режиме ГЛОНАСС. Необходимо отметить, что SA ошибки с 2 мая 2000 года отключены.
Погрешность элементов ИНС оценивается методами традиционной (статистической) или нетрадиционной (скалярной и волновой) обработки информации, полученной от ИНС и GPS [4,17,18]. Разность навигационных параметров, определяемых ИНС и GPS, представляет собой разность ошибок ИНС и GPS. Ошибки ИНС имеют низкочастотный (шулеровский) характер изменения с периодом 84.4 мин., а погрешности GPS-ГЛОНАСС высокочастотный случайный шум [18]. Различия в спектрах ошибок позволяют оценить ошибки ИНС, тогда как шум GPS -ГЛОНАСС подлежит сглаживанию.
Существуют два основных подхода к решению задачи комплексирования ИНС и GPS -ГЛОНАСС [6,9,11,17]:
- централизованный (замкнутый) метод;
- каскадный (разомкнутый) метод.
На рис. 1 представлена функциональная схема комплексированной системы при использовании централизованного метода.

Ж = 5У8к +<$Ум;а
=-£«>;+Я£;
ир §'
Т >5Уг
~ 7?
«л" = °;
вЕ = о.
+ со

ЛГ ’
<й=£ф|л+7?
/V >

ЗУ*Н

+ со
с1г, Е >
(1.37)
©£ = 0; Л - о.
=-вФУ +«А+зд;

~ д '
: . (1.38)
~

5У!н = -Ф д, (0)7? V ып) + <ТГ£ (0) соэМ
- 7?(1 - СОЗ(т?)) + зт(г7)
у (1-39)
(57,у - (О)-К17 эт() + (0) соэШ) +

+ 7?(1 - соз(т7)) + —— бшШ)
где:

V — Л - частота Шулера.

Составляющая £У! представляет собой низкочастотные колебания с периодом Шулера равным 84.4 минуты. Решение второй составляющей ЗУп$< может быть приближенно описано упрощенной формулой:
ирУвЕУЕ
ирУЕ+м»У„