
- •Інтегровані системи навігації
- •Введение
- •1. Анализ систем инерциальиой навигации
- •1.1 Постановка задачи
- •1.2 Выбор и обоснование функциональной схемы бинс
- •1.3 Выбор и обоснование принципиальных схем маятниковых акселерометров и лазерных гироскопов
- •2. Выбор и обоснование структурной схемы бинс с снс
- •2.1 Описание структурной схемы
- •3. Описание работы алгоритма Калмана
1. Анализ систем инерциальиой навигации
Бесплатформенные инерциальные навигационные системы (БИНС) составляют информационное ядро современных комплексов ориентации и навигации (КОН). Они обладают уникальными информационными возможностями, реализуемыми при высокой степени помехозащищенности, скрытности и полной автономности выполнения целевого задания.
БИНС отличают также простота конструкции, сравнительно малые габариты и малый вес, сравнительно малое время предстартовой подготовки, а также широкие возможности модернизации на уровне программного обеспечения. При этом стоимость производства БИНС по сравнению с платформенными ИНС ниже на 25%, а эксплуатационные расходы ниже на 80%, что в совокупности с перечисленными выше характеристиками предопределяет их использование в качестве ядра бортовых информационноизмерительных комплексов КОН подвижных объектов различного назначения.
Проектирование БИНС конкретного применения, как правило, предполагает разработку специального программно-математическое обеспечения (ПМО) на базе опыта разработчиков КОН для того или иного типа подвижных объектов. Вместе с тем, применение бесплатформенных технологий в информационном ядре частных технических решений позволяет выделить общие характерные особенности БИНС и унифицировать как функциональные алгоритмы БИНС, так и алгоритмическое обеспечение обоснования технических требований, предъявляемых к БИНС различных подвижных объектов.
Так, при использовании унифицированного программно-математического обеспечения, на начальной стадии проектирования КОН того или иного подвижного объекта имеется возможность обоснования в автоматизированном режиме установочных характеристик БИНС, исходя из требований технического задания к точности и надежности информационного обеспечения. Экспресс-оценка требуемых установочных характеристик БИНС, например, к точности предстартовой подготовки и к допустимому уровню инструментальных погрешностей инерциального измерительного блока БИНС позволяет в системном подходе существенно снизить трудоемкость этапа ее эскизного проектирования. [1].
В инерциальных навигационных системах (ИНС) аналитическое построение инерциальной системы координат проводится на основе
информации первичных датчиков. Комплекс командных приборов (акселерометров, лазерных гироскопов) обуславливает погрешности БИНС. Появилась необходимость разработки методов синтеза алгоритмов, обеспечивающих вычисление параметров движения в реальном времени, анализы ошибок вычислений.
Точность спутниковых навигационных систем (СНС) о положении и скорости не зависит от времени, однако влияние оказывают случайные погрешности. Рациональным решением является использование БИНС с дальнейшим комплексированием с данными аппаратуры СНС, основанным на фильтрации Калмана. Располагая характеристиками инструментальных ошибок обеих систем фильтр Калмана сводит к минимуму их влияние на выходные навигационные данные.
Программное обеспечение алгоритма комплексирования данных СНС и БИНС с использованием дискретного фильтра Калмана проведена при учете погрешностей командных приборов, погрешностей начальной выставки БИНС. Параметры ориентации определяется с использованием кватернионов поворота при построении инерциальной системы координат в БИНС. Проведена оценка погрешностей интегрированной системы во времен