3.1 Обзор бинс.

Инерциальные навигационные системы (ИНС) имеют в своём составе датчики линейного ускорения (акселерометры) и угловой скорости (гироскопы). С их помощью можно определить отклонение связанной с корпусом прибора системы координат от системы координат, связанной с Землёй, получив углы ориентации: рыскание (курс), тангаж и крен. Линейное отклонение координат в виде широты, долготы и высоты определяется путём интегрирования показаний акселерометров. Алгоритмически ИНС состоит из курсовертикали и системы определения координат. Курсовертикаль обеспечивает возможность определения ориентации в географической системе координат, что позволяет правильно определить положение объекта. При этом в неё постоянно должны поступать данные о положении объекта. Однако технически система, как правило, не разделяется (акселерометры, например, могут использоваться при выставке курсовертикальной части).

Инерциальные навигационные системы делятся на имеющие гиростабилизированную платформу (ПИНС) и бесплатформенные (БИНС). В платформенных ИНС взаимная связь блока измерителей ускорений и гироскопический устройств, обеспечивающих ориентацию акселерометров в пространстве, определяет тип инерциальной системы. В БИНС акселерометры и гироскопы жестко связаны с корпусом прибора.

Рассмотрим некоторые бесплатформенные инерциальные навигационные системы, проведём анализ технических характеристик в сводных таблицах.

БИНС-СОН г. Москва «ЭЛЕКТРООПТИКА»

Система БИНС-СОН изначально разработана для непрерывного определения ориентации рабочей плоскости опорно-поворотного устройства в пространстве и определения характеристик движения её геометрического центра и комплексированном с приемником СПС режимах.

Проведены летные испытания в составе объекта 23Д2. Завершены ПИ и МВИ. Присвоена литера О, оформляются документы на получение литеры О .

В соответствии с результатами МВИ система БИНС-СОН может быть использована в качестве навигационной системы на наземных и воздушных объектах.

Успешно проведены испытания БИНС этого семейства на транспортном самолете, а также в составе машины геодезического обеспечения.

Режим работы БИНС: выставка (автономная навигация), комплексированный с СНС.

БИНС ГЛ-1Д г. Москва «ЭЛЕКТРООПТИКА»

Навигационная система БИНС ГЛ-1Д предназначена для автоматического определения характеристик движения и параметров ориентации объекта в трехмерном пространстве в реальном масштабе времени.

БИНС-ГЛ1Д разработана в инициативном порядке. Проведены испытания системы на автомобиле и железной дороге (путеизмерительный вагон).

Режимы работы.

• режим автономной выставки гирокомпасированием на качающемся основании, без ограничений на угловую ориентацию во время выставки (в том числе при крене и тангаже 90 градусов)

• режим инерциальной навигации - определение текущих навигационных параметров объекта и параметров ориентации плоскости установки системы

• режим комплексирования со встроенным приемником GPS/ГЛОНАСС

• режим оценки собственных дрейфов при движении с остановками (ZUPT).

БИНС – Тек г. Москва ООО «ТеКнол»

Бесплатформенная Инерциальная Навигационная Система (БИНС-Тек) построена на базе отечественных волоконно-оптических гироскопов с паспортной угловой скоростью дрейфа 0,1...0,3°/час. Применение оригинального навигационного алгоритма позволило построить на указанных датчиках систему, относящуюся к "среднему" классу точности автономного счисления координат. Бинс-Тек может применяться как на наземных, так и на воздушных объектах в качестве основной навигационной системы. Бинс-Тек способна работать как в автономном режиме, так и в режиме коррекции от внешнего устройства (приемник спутниковой навигации, датчик пройденного пути).

БИНС – М2 ОАО «Раменское Приборостроительное Конструкторское Бюро»

Система предназначена для автономного (инерциального) определения и выдачи составляющих вектора скорости и координат изделия на оси навигационной системы координат, приращений кажущейся скорости и приращений углов поворота, измеряемых датчиками линейных ускорений и скоростей, параметров ориентации связанной системы координат объекта.

Система обеспечивает прием корректирующих навигационных параметров и параметров ориентации и выдачу аналоговых сигналов, пропорциональных угловым скоростям относительно центра масс БИНС.

БИНС ЦНИИ г. Санкт-Петербург «Электроприбор»

БИНС предназначена для выработки информации о параметрах ориентации и навигации подвижных объектов в режиме коррекции от спутниковой навигационной системы (СНС), а также в автономном режиме

Применение:

• автомобильный транспорт

• беспилотные летательные аппараты

• малые суда

• робототехника

• инерциальная поддержка приёмной аппаратуры СНС

• морские буи

БИНС-СП «Раменский приборостроительный завод»

Бесплатформенная инерциальная навигационная система БИНС - СП предназначена для определения, комплексной обработки и выдачи навигационной, пилотажной и спутниковой информации. БИНС - СП построена на базе трех кольцевых лазерных гироскопов КЛ-3 и трех кварцевых акселерометров АК-15.

БИНС - СП состоит из:

• блока инерциального измерительного БИИ-5;

• спутниковой антенны с предусилителем;

• рамы монтажной РМ-71.

БИНС ФГУП "НПЦ Автоматики и приборостроения им. акад. Н.А.Пилюгина" г. Москва.

БИНС предназначена для управления полетом малогабаритных летательных аппаратов.

Режимы работы:

• Предстартовый контроль функционирования

• Начальная привязка методом векторного согласования

• Формирование траектории с требуемыми параметрами и стабилизация летательного аппарата в процессе полета.

Состав:

• Каналы измерения угловой скорости на базе трехкоординатного волоконно-оптического датчика угловой скорости с дискретными выходами.

• Каналы измерения линейного ускорения на базе маятниковых акселерометров с кремниевым подвесом.

• БЦВМ на базе специализированной процессорной платы (обеспечивает сбор и обработку информации измерительных каналов, определение навигационных параметров, формирование траектории и стабилизацию летательного аппарата, а также выдачу необходимых команд и телеметрии).

• Вторичные источники питания.

КомпаНав-5 г. Москва ООО «ТеКнол»

Инерциальная навигационная система "среднего" класса точности на MEMS датчиках. «КомпаНав-5» - первая в России навигационная система на микроэлектромеханических чувствительных элементах, способная в течение длительного времени (до 1 ч и более) обеспечивать инерциальное счисление координат подвижного объекта навигации. Ранее такая задача могла быть решена только при помощи высокоточных навигационных систем на лазерных или волоконно-оптических гироскопах. В «КомпаНав-5» предусмотрена возможность дополнительного подключения к системе воздушных сигналов (СВС) для обеспечения более высокой точности определения координат и курса в автономном режиме при отсутствии сигнала СНС.

Особенности:

• возможность длительного определения координат в инерциальном режиме без коррекции от внешних источников навигационной информации (после кинематической выставки по СНС);

• небольшие габариты и малый вес;

• термостатированный корпус;

Сводные таблицы характеристик БИНС приведены в приложении А.

На основании рассмотренных вариантов, выбираем БИНС по таким параметрам как масса, габариты, точность, удовлетворяющие разрабатываемому приводу. Можно выделить 2 варианта: БИНС – Тек и БИНС – СП. Однако БИНС – Тек по точности определения угла курса, уступает в 2 раза в автономном режиме и не производится с приёмкой «5», поэтому выбираем БИНС – СП в качестве измерительной навигационной системы.