Основные элементы интегрированного навигационного комплекса

Перейдем теперь к описанию элементов интегрированной навигационной подсистемы бортового комплекса перспективного беспилотного вертолета. Функциональная схема этой подсистемы приведена выше на рис. 7.1.

Приведенная схема соответствует так называемой слабо связанной схеме комплексирования данных навигационных подсистем. В [7.1.] было показано, что данный вариант является оптимальным с точки зрения обеспечения высокой точности навигационных определений, устойчивости навигационного решения при длительном времени операции и эффективного использования вычислительных ресурсов.

Итак, интегрированная навигационная система включает:

• БИНС с собственным блоком измерителей (акселерометров и датчиков угловых скоростей (ДУСов));

• Радиобаровысотомер;

• Многоканальный ГЛОНАСС/GPS приемник;

• Бортовую РЛС миллиметрового диапазона или лазерный локатор;

• Бортовую цифровую карту местности или набор эталонных сцен;

• Корреляционно-экстремальную навигационную систему;

• Интегральный фильтр Калмана.

Рассмотрим подробнее каждый из блоков, представленных на функциональной схеме.

7.5.1. Чувствительные элементы бинс

Как указывалось выше, БИНС включает блок акселерометров, измеряющий вектор кажущегося ускорения в связанной СК, и блок датчиков угловой скорости (ДУСов), измеряющий вектор абсолютной угловой скорости ЛА в связанной СК.

Строго говоря, каждый тип гироскопа или акселерометра имеет свои особенности. В рамках данной главы рассмотрим обобщенные чувствительные элементы, модели измерений которых включают параметрические модели ошибок от типовых возмущающих факторов.

Ниже приведем описание таких обобщенных моделей измерений акселерометров и датчиков угловых скоростей.

Измерения акселерометров

Измерения каждого из трех акселерометров, установленных по осям связанной СК формируются следующим образом:

, (7.32)

где

- реальное («истинное») значение кажущегося ускорения вдоль iой оси связанной СК;

Ni – погрешность акселерометра, определяемая следующим образом:

, (7.33)

где - постоянные смещения нуля акселерометров;- случайные аддитивные измерительные шумы акселерометров;- погрешности масштабных коэффициентов акселерометров;- ошибка нелинейности акселерометров,- погрешности из-за не ортогональности и перекоса осей чувствительности акселерометров.

Шумовые составляющие ошибок акселерометров представляются стационарными случайными процессами с нулевым математическим ожиданием и корреляционными функциями вида:

(7.34)

где - среднеквадратическое отклонение (СКО)от среднего значения;- коэффициент затухания корреляционной функции для случайных погрешностей акселерометров.

Как известно, дифференциальное уравнение формирующего фильтра для указанного случайного стационарного процесса с входным сигналом типа белого шума имеет вид:

(7.35)

где () - белый шум единичной интенсивности.

Измерения датчиков угловой скорости.

Измерения каждого из трех датчиков угловой скорости, установленных по осям связанной СК формируются следующим образом:

, (7.36)

где

- реальное («истинное») значение проекции абсолютной угловой скорости ЛА на i^уюось связанной СК;

_i– погрешность датчика угловой скорости, определяемая следующим образом:

(7.37)

где - постоянные, температурные дрейфы гироскопов и их случайные измерительные шумы;- удельные скорости дрейфа гироскопов, пропорциональные перегрузкам (в разных типах гироскопов причины такой зависимости могут быть разными; например, в механических гироскопах такая зависимость объясняется небалансом гироскопов);- погрешности масштабных коэффициентов гироскопов;- дрейфы из-за не ортогональности и перекоса осей чувствительности гироскопов.

Шумовые составляющие ошибок гироскопов представляются стационарными случайными процессами с нулевым математическим ожиданием и корреляционными функциями вида:

(7.38)

Где - среднеквадратическое отклонение (СКО)от среднего значения;- коэффициент затухания корреляционной функции для случайных погрешностей гироскопов.

Дифференциальное уравнение формирующего фильтра для указанного случайного стационарного процесса с входным сигналом типа белого шума имеет вид:

, (7.39)

где () - белый шум единичной интенсивности.