Инерциальные
навигационные
системы
Системы приборного оборудования
навигации
•Если рассматривать навигацию в широком смысле, то в зависимости от среды, в которой находится управляемый объект, ее можно называть морской, земной, аэронавигацией и космической навигацией.
•В общем случае, для вождения объекта из данного пункта в другой вырабатывается программа траекторного движения, которая реализуется в процессе вождения. Формирование программы траекторного движения включает в себя: выбор базовой системы координат, траектории движения, путевой линии, определение временных и пространственных интервалов движения, устанавливаются значения задаваемых параметров движения и допустимых отклонений от них и т.д.
•Реализация программы тракторного движения включает себя три момента: определение фактического состояния движения объекта (координаты, углы, скорость), предписание движения и задание движения объекта.
•Предписание движения залучается в осуществлении определённых операций, главными из которых являются: сравнение фактического состояния движения объекта и с программным, выработка сигналов коррекции движения, и их отклонения от заданных программой значений.
•Задать движение – осуществить управляющее воздействие на объект, в результате которого он будет двигаться в соответствии с заданной программой движения.
•Предметом навигации как науки является программа траекторного движения объекта, ее формирование и реализация. Данная наука изучает методы и закономерности формирования программы траекторного движения объекта и ее реализации, точность и надежность реализации программы.
Основные периоды развития навигационных и
навигационно-пилотажных систем
•Первый период: создание и использование минимального количества простейших приборов, обеспечивающих получение минимального допустимого количества информации для решения задач навигации, пространственной ориентации, управления и безопасности полета.
•Второй период: характеризуется разработкой и созданием многочисленной группы навигационных приборов и навигационно-пилотажных систем с сравнительно высокой точностью, обеспечивающих получение максимального количества информации о движении, с целью более качественного решения задач навигации, ориентации, управления и безопасности полета, а так же с целью облегчения труда пилотов.
•Третий период характеризуется разработкой и созданием навигационных систем и навигационно-пилотажных систем, обеспечивающих качественно новое определение, представление и использование информации о движении.
Первый этап
Кабина Avro 504k
Кабина ПО-2
Второй этап
Кабина Ил-62
Третий этап
Кабина МС-21
аппаратной структур комплексной навигационной системы
Операционная система реального времени
|
1 |
ИИМ |
2 |
ГНСС |
3 |
Магнитометр |
|
|
|
|
|
|
приёмник |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Драйвер |
5 |
Драйвер |
6 |
Драйвер |
|
|
|
|
|
|
ГНСС |
|
|
|
|
||||||
|
ИИМ |
магнитометра |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
приёмника |
|
|
|
|
|
|
|
|
Алгортитм БИНС |
|
|
|
|
|
|
|
В |
||
|
|
|
|
Алгоритм |
|
12 |
ннеортс |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
курсовертикали |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
9 |
Ориентация |
Навигация |
|
|
Алгоритм |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
курсовоздушного/ |
13 |
сяа |
|||
|
|
|
|
|
|
одометрического |
|
аметси |
|||
|
|
|
|
|
|
|
счисления |
|
|
||
|
Комплексная обработка информации |
|
Девиационные |
14 |
|||||||
|
|
|
работы |
|
нок |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
10 |
Прогноз |
Коррекция |
|
|
Калибровка |
|
15 |
ялор |
|||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Тест-контроль |
16 |
|
|||
|
|
11 |
Алгоритм |
|
|
Управление |
|
17 |
|
||
|
|
начальной |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
режимами |
|
|
|||||
|
|
|
выставки |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
7 |
Драйвер |
|
Драйвер |
8 |
|
|
|
||
|
|
CAN |
|
|
Ethernet |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Показания |
Показания |
|
Измерения |
|
Обмен |
|
|||
|
|
курсвоздушной |
|
информацией с |
|
||||||
|
|
одометра |
|
курса |
|
|
|||||
|
|
системы |
|
|
|
потребителями |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
ГНСС антенна |
|
|
|
ГНСС антенна |
|
|
|
|
|
Ведущий приемник |
UART |
|
UART |
Ведомый приемник |
|
ГНСС |
|||
ГНСС |
|
|
|
(опционально) |
Инерциальный |
|
|
|
|
модуль |
Вычислитель |
SPI |
ПЗУ |
|
ДУС |
SPI |
|
|
|
|
|
|
|
|
АКС |
|
|
|
|
МК |
|
0.CAN2 RS485 RS422 |
Ethernet |
|
RS232 |
Base 10/100 |
|
||
|
|
|||
|
|
|
TX- |
|
|
Бортовое навигационное |
|
||
|
оборудование |
|
||
|
СВС |
|
Приемник |
|
|
диф. поправок ГНСС |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
Бортовая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Бортовая |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
инерциальная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
спутниковая |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
навигационная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
навигационная |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
система |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
система |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Базовые алгоритмы бесплатформенной
инерциальной навигационной системы
•Алгоритм начальной выставки
•Алгоритм гировертикали
•Алгоритм БИНС
Алгоритм начальной выставки
Связь двух векторов в пространстве
Связь двух навигационных трёхгранников Направление векторов для алгоритма для начальной выставки ИНС
начальной выставки
Уравнение для матрицы направляющих косинусов
Алгоритм гировертикали (курсовертикали)
n1 |
|
|
n2 |
[C] |
[nгор] |
[nC] |
||
n3 |
|
|
Ώ1 |
|
|
Ώ2 |
|
|
[ΏC] |
|
|
Ώ3 |
|
|
k 
[Ώg]
Расчет |
|
|
|
|
|
|
d/dt[C] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ψ(t0) |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет |
|
|
[С]0 |
|
υ(t0) |
|
|
|
|
||||
[C] |
|
|
|
γ(t0) |
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вычисление углов ориентации
ψ υ γ
|
|
δψгв, ΔΩH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Алгоритм |
|
|
Z |
ГВ/МГ |
|
КОИ |
|
|||
гировертикали |
|
|
ГВ/СНС |
|
|
|||||
|
Z |
|
|
|||||||
Магнитометр/ приёмник ГНСС
Обобщённая схема алгоритма курсовертикали
Обобщённая схема алгоритма гировертикали