Методика полунатурных испытаний корректируемых бесплатформенных инерциальных навигационных систем
Диссертация
Предложена двухуровневая математическая модель динамики ЛА, обеспечивающая достоверность имитации показаний акселерометров и гироскопов бортовой ИНС при невысоких требованиях к вычислительным ресурсам. На пилотажном уровне абсолютное движение ЛА отождествляется с его движением относительно Земли. На более точном навигационном уровне, где учитывается кривизна и вращение Земли, производится расчёт… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Анализ погрешностей навигационных систем
- 1. 1. Алгоритм бесплатформенной ИНС
- 1. 1. 1. Координатные трёхгранники
- 1. 1. 2. Функциональная схема бесплатформенной ИНС
- 1. 1. 3. Аналитический образ платформы ИНС
- 1. 2. Уравнения ошибок ИНС
- 1. 3. Модель ошибок датчиков ИНС
- 1. 3. 1. Общая модель погрешностей датчиков
- 1. 3. 2. Редукция модели ошибок для крейсерского движения
- 1. 3. 3. Модель смещений нуля акселерометров и гироскопов
- 1. 4. Модель ошибок СНС
- 1. 1. Алгоритм бесплатформенной ИНС
- Выводы
- Глава 2. Оценивание погрешностей навигационных систем
- 2. 1. Фильтр Калмана
- 2. 1. 1. Функциональная схема фильтра
- 2. 1. 2. Фильтр Калмана в задаче оценивания ошибок ИНС
- 2. 2. Компенсационное оценивание
- 2. 2. 1. Принцип компенсационного оценивания
- 2. 2. 2. Оценивание возмущений в демпфируемой ИНС
- 2. 2. 3. Разделение источников погрешностей ИНС
- 2. 2. 4. Сравнение компенсационного метода и фильтра Калмана
- 2. 3. Оценивание погрешностей СНС
- 2. 4. Общая схема оценивания погрешностей
- 2. 1. Фильтр Калмана
- Выводы
- Глава 3. Моделирование показаний навигационных систем
- 3. 1. Обоснование методики полунатурных испытаний
- 3. 2. Моделирование движения летательного аппарата
- 3. 2. 1. Силы и моменты, действующие на летательный аппарат
- 3. 2. 2. Уравнения движения летательного аппарата
- 3. 2. 3. Управление летательным аппаратом
- 3. 3. Имитация показаний навигационных систем
- Выводы
- Глава 4. Данные эксперимента и численного моделирования
- 4. 1. Состав программного обеспечения
- 4. 1. 1. Программа оценивания погрешностей навигационных систем
- 4. 1. 2. Программа моделирования движения летательного аппарата
- 4. 2. Постановка натурного эксперимента
- 4. 3. Результаты натурного эксперимента
- 4. 3. 1. Оценка задержки показаний СНС
- 4. 3. 2. Оценка ошибки азимута
- 4. 3. 3. Оценки ошибок горизонтальных акселерометров
- 4. 3. 4. Оценки ошибок горизонтальных гироскопов
- 4. 3. 5. Оценка ошибки вертикального акселерометра
- 4. 3. 6. Оценка ошибки вертикального гироскопа
- 4. 3. 7. Статистические характеристики погрешностей
- 4. 3. 8. Результаты имитации показаний навигационных систем
- 4. 1. Состав программного обеспечения
Список литературы
- Андреев В. Д. Теория инерциальной навигации. Автономные системы. — М.: Наука, 1966. — 579 с.
- Андреев В. Д. Теория инерциальной навигации. Корректируемые системы. М.: Наука, 1967. — 697 с.
- Багрова М. С. Алгоритмы комплексирования инерциального блока низкого класса точности и системы спутниковой навигации: Дисс. канд. техн. наук: 05.11.03.-М., 2001.- 121 с.
- Багрова М. С., Гуштуров JI. В., Шамси Баша Т. Методы комплексирования низкоточных ИНС и GPS/DGPS // Теория колебаний и управление: Тез. докл. Всерос. конф. Москва, 2000. — С. 52 — 53.
- Багрова М. С., Шамси Баша Т. Выбор параметров выставки бесплатформенных инерциальных навигационных систем // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Приборостроение. — 1999. № 1. — С. 34 — 39.
- Бранец В. Н., Шмыглевский И. П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. — М.: Наука, 1992. 280 с.
- Бранец В. Н., Шмыглевский И. П. Применение кватернионов в задаче ориентации твёрдого тела. — М.: Наука, 1973. 303 с.
- Броксмейер Ч. Ф. Системы инерциальной навигации. JL: Судостроение, 1967.-270 с.
- Бромберг П. В. Теория инерциальных систем навигации. — М.: Наука, 1979.-296 с.
- Ю.Ишлинский А. Ю. Механика гироскопических систем. М.: Изд-во АН СССР, 1963.-482 с.
- П.Ишлинский А. Ю. Ориентация, гироскопы и инерциальная навигация. -М.: Наука, 1976.-672 с.
- Карутин С. Н. Высокоточное местоопределение по сигналам глобальной навигационной спутниковой системы с использованием уточнённой эфемеридно-временной информации // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Приборостроение. 2010. — № 3. — С. 42 — 56.
- Кузовков Н. Т., Карабанов С. В., Салычев О. С. Непрерывные и дискретные системы управления и методы идентификации. М.: Машиностроение, 1978.-221 с.
- Кузовков Н. Т., Салычев О. С. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация. -М.: Машиностроение, 1982.-215 с.
- Миеле А. Механика полёта (теория траекторий полёта): Пер. с англ. — М.: Наука, 1965.-408 с.
- Салычев О. С. Волновое описание возмущений в задачах оценки ошибок инерциальных систем навигации. М.: Машиностроение, 1992. — 216 с.
- Салычев О. С. Скалярное оценивание многомерных динамических систем. -М.: Машиностроение, 1987. -216 с.
- Салычев О. С., Лукьянов В. В. Долговременный прогноз выходных ошибок инерциальной навигационной системы // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Приборостроение. 1992. — № 1— С. 30 — 37.
- Солодовников В. В., Плотников В. Н., Яковлев А. В. Теория автоматического управления техническими системами. М.: МГТУ, 1993. — 492 с.
- Теория автоматического управления: Учеб. для вузов / С. Е. Душин и др. М.: Высшая школа, 2005. — 567 с.
- Терешков В. М. Прямой метод оценивания погрешностей датчиков бесплатформенных ИНС // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Приборостроение. 2010. — № 3. — С. 68 — 78.
- Терешков В. М. Прямой метод оценивания погрешностей датчиков инер-циально-спутниковой навигационной системы // Труды ФГУП «НПЦ АП». Системы и приборы управления. 2010. — № 2. — С. 8 — 16.
- Терешков В. М. Средства полунатурного моделирования инерциальных навигационных систем и отладка их алгоритмов // Автоматизация в промышленности. 2011. — № 1. — С. 40 — 44.
- Терешков В. М. Полунатурное моделирование датчиков инерциально-епутниковых навигационных систем // Наука и образование: электронное научно-техническое издание. — 2010. № 8. URL: technomag.edu.ru/pdf/152 269.html?s=l (дата обращения: 10.11.2010).
- Терешков В. М. Компенсационное оценивание погрешностей датчиков ИНС // Приборы и системы управления: Труды IV Всероссийской научно-технической конференции молодых учёных и специалистов. Москва, 2010.- С. 310−321.
- Web-Based MEMS Inertial Navigation Simulator / Z. Bennour et al. // Proceedings of the 61st Annual Meeting of The Institute of Navigation. Cambridge (MA), 2005. — P. 1053 — 1061.
- Brown A. K., Lu Y. Performance Test Results of an Integrated GPS/MEMS Inertial Navigation Package // Proceedings of ION GNSS 2004. Long Beach (California), 2004. — P. 825 — 832.
- CAST-3000 Complete EGI Integration. URL: http://www.castnav.com (дата обращения 14.07.2010).
- Low Cost INS/GPS Integration: Concepts and Testing / M. E. Cannon et al. // The Journal of Navigation. 2001. — No. 1. — P. 119 — 134.
- Gade К. NavLab, a Generic Simulation and Post-processing Tool for Navigation // European Journal for Navigation. 2004. — No. 4. — P. 51 — 59.
- Gelb A. Applied Optimal Estimation. Cambridge (MA): The MIT Press, 1974.-374 p.
- Grewal M. S., Weill L. R., Andrews A. P. Global Positioning Systems, Inertial Navigation, and Integration. N. Y.: Wiley, 2001. — 392 p.
- HG1700 Inertial Measurement Unit. Honeywell International Inc., 2006. URL: www.honeywell.com (дата обращения 14.07.2010).
- Hide С., Moore Т., Smith M. J. Adaptive Kalman Filtering for Low Cost INS/GPS // Proceedings of ION GPS-2002: The 15th Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation. Portland, 2002. — P. 1143 -1147.
- Hu C.-Y., Tsai M.-L. The Implementation of an INS-GNSS Software Simulator // Proceedings of the Asian Conference on Remote Sensing. Kuala Lumpur, 2007. URL: http://www.a-a-r-s.org (дата обращения 10.02.2011).
- INS Toolbox 3.0 for MATLAB. URL: www.navtechgps.com (дата обращения 14.07.2010).
- Jekeli С. Inertial Navigation Systems with Geodetic Applications. N. Y.: Walter de Gruyter, 2001. — 352 p.
- Kalman R. E. A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems // Transactions of the ASME. Journal of Basic Engineering. 1960. — Vol. 82. -P. 35−45.
- Kaplan E. D. Understanding GPS: Principles and Applications. N. Y.: Wiley, 1992.-515 p.
- Karatsinider S. P. Enhancing Filtering Robustness in Cascaded GPS-INS integration // IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Systems. 1994. -AES-30, 4.-P. 1001 — 1008.
- Kong X. Inertial Navigation System Algorithms for Low Cost IMU: Ph. D. thesis. Sydney, 2000. — 189 p.
- Lachapelle G. Attitude Determination // System Implication and Innovate Application of Satellite Navigation: AGARD Lecture Series 207. 1996. — № 4. -P. 1−10.
- Matthews A., Welter H. Cost Effective, High Accuracy Inertial Navigation // Navigation: Journal of the Institute of Navigation. 1989. — No. 2. -P. 157−172.
- Cessna 172. Wikipedia, the free encyclopedia, 2005. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Cessna172 (дата обращения 08.01.2011).
- Nassar S. Improving the Inertial Navigation System (INS) Error Model for INS and INS/DGPS Applications: Ph. D. thesis. Calgary, 2003. — 155 p.
- Petovello M. G., Cannon M. E. Lachapelle G. Quantifying Improvements from the Integration of GPS and a Tactical Grade INS in High Accuracy Navigation Applications // Proceedings of the ION NTM-2003. Anaheim (CA), 2003. -P. 454−465.
- Development and Testing of a Real-Time GPS/INS Reference System for Autonomous Automobile Navigation / M. G. Petovello et al. // Proceedings of ION GPS-01. Salt Lake City (UT), 2001. — P. 2634 — 2641.
- SDG1000 User’s Guide. Systran Donner Inertial, 2008. URL: systron.com (дата обращения 08.01.2011).
- Salychev О. S. Applied Inertial Navigation: Problems and Solutions. Moscow: BMSTU Press, 2004. — 304 p.
- Salychev O. S. Inertial Surveying: ITC Ltd. Experience. Moscow: BMSTU Press, 1995.- 168 p.
- Salychev O. S. Inertial Systems in Navigation and Geophysics. Moscow: BMSTU Press, 1998. — 352 p.
- Salycheva A., Cannon M. E. Kinematic Azimuth Alignment of INS Using GPS Velocity // Proceedings of ION NTM 2004. San Diego (CA), 2004. -P. 1103−1113.
- Salytcheva А. О. Medium accuracy INS/GPS integration in various GPS environments: M. Sc. thesis. Calgary, 2004. — 230 p.
- Savage P. G. Strapdown Inertial Navigation System Integration Algorithm Design. Part 1 Attitude Algorithms // AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics.-1998.-No. 1-P. 19−28.
- Savage P. G. Strapdown Inertial Navigation System Integration Algorithm Design. Part 2 Velocity and Position Algorithms // AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics. — 1998. — No. 2. — P. 208 — 221.
- Skyhawk Model 172R Specification and Description. Cessna Aircraft Company, 2010. URL: http://textron.vo.llnwd.net (дата обращения: 08.01.2011).
- Titterton D. H., Weston J. L. Strapdown Inertial Navigation Technology. -London: The Institution of Engineering and Technology, 2004. 558 p.
- Van der Merwe R., Wan E. A. The Unscented Kalman Filter for Nonlinear Estimation // Proceedings of IEEE Symposium on Adaptive Systems for Signal Processing Communications and Control (AS-SPCC), Lake Louise, Alberta, Canada, October 2000. P. 153 — 158.
- Van der Merwe R., Wan E. A., Julier S. I. Sigma-point Kalman Filters for Nonlinear Estimation and Sensor-Fusion: Applications to Integrated Navigation // AIAA Guidance, Navigation and Contol Conference. Providence (RI), 2004.-P. 1−30.
- Vinnis M. F., Gallop L. D. Performance Evaluation of the Honeywell GG1308 Miniature Ring Laser Gyroscope. Report No. 1166. Ottawa: Defence Research Establishment Ottawa, 1993. — 49 p.
- Accelerex RBA500 Accelerometer. Digitally-compatible frequency output sensor. Honeywell International Inc., 2004. URL: www.honeywell.com (дата обращения 30.01.2011).г