3.1 Моделирование полета ла вдоль некоторой траектории
Моделирование полета ЛА вдоль некоторой траектории необходимо реализовать в виде отдельного модуля. Для простоты моделирования, высоту полета над уровнем моря считать постоянной в пределах всего полета. Координаты вылета (или начала коррекции) задать таким образом, чтобы дальнейшее движение проходило вдоль наиболее информативного участка карты (так как для работы КЭНС нужен рельеф местности с малым радиусом корреляции). Пример модели, данного модуля, выполненной в Matlab-Simulink представлен на рисунке 7.
Рисунок 7 – Модуль, моделирующий полет ЛА вдоль некоторой траектории в пакете Matlab-Simulink
На рисунке 8 показан загруженный в память ЭВМ участок карты, в пределах которого может проводиться коррекция данных, полученных от БИНС. Как пример, на карту нанесена траектория полета ЛА при моделировании работы данной системы. Область, выделенная синей линией была вырезана ввиду своей неинформативности для экономии памяти ЭВМ. Изображение этого участка было также получено при использовании пакета Matlab-Simulink.
Рисунок 8 – Загруженный в память ЭВМ участок зоны коррекции
На рисунке 9 показан загруженный участок зоны коррекции, необходимый для моделирования работы КЭНС, относительно Евразии
Рисунок 9 – Участок зоны коррекции на карте Евразии
3.2 Моделирование работы радио- и баровысотомеров
На вход модуля, моделирующего работу радио- и баровысотомеров, должны поступать эталонные координаты ЛА из блока, моделирующего его полет. При помощи этих координат, с используя функцию hmap, получаем высоту рельефа в этой точке. Затем из высоты полета над уровнем моря (взятой также из модели полета) вычитаем высоту рельефа и получаем высоту полета над рельефом, что соответствует высоте, получаемой от высотомера.
Для имитации ошибок работы радиовысотомера, добавляем некоррелированный шум к эталонному значению измеренной высоты. Модель, данного модуля, выполненная при помощи Matlab-Simulink представлена на рисунке 10.
Рисунок 10 – Модуль, моделирующий работу радио- и баровысотомеров в пакете Matlab-Simulink
3.3 Сравнение ошибок определения координат местоположения при различных способах автономной навигации
После построения модели в Matlab-Simulink необходимо записать в таблицу 1 ошибки определения координат местоположения при использовании только БИНС, при комплексировании БИНС с КЭНС и при обработке данных на выходе КЭНС при помощи α - β фильтра. Время измерения соответствует такту выработки решения КЭНС.
Таблица 1 – Сравнительная оценка ошибок при использовании различных алгоритмов работы в автономной навигационной системе.
|
№ корре--кции. |
Время измерения (сек) |
Модуль ошибки по широте и долготе при использовании БИНС, угл. сек. |
Модуль ошибки по широте и долготе при комплексировании БИНС и КЭНС, угл. сек. |
Модуль ошибки по широте и долготе при использовании в КЭНС α - β фильтра, угл. сек. |
|
1 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
17 |
|
|
|
|
|
19 |
|
|
|
|
На заключительном этапе нужно проанализировать значения в таблице и сделать вывод о преимуществах и недостатках данной системы.
4 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА НИРС
Тема работы: разработка модели поисковой КЭНС с коррекцией по координатам и скоростям.
Необходимо разработать в пакете MATLAB-Simulink модель системы КЭНС, функционирующую с использованием фильтра Калмана, а также вычисляющую поправки не только к показаниям координат БИНС, но и скоростям. Для этого нужно выполнить следующие пункты:
Аналитический обзор существующих систем КЭНС.
Модель карты в MATLAB-Simulink.
Модель типовой КЭНС по высотам рельефа местности.
Усложнение полученного алгоритма коррекцией по скоростям.
Изменение алгоритма поиска реального местоположения объекта, вычисляемого в КЭНС, используя фильтр Калмана.
5 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Тема работы: Разработка алгоритма КЭНС
Необходимо разработать алгоритм работы КЭНС по рельефу местности, основанный на использовании фильтра Калмана.
Входными параметрами алгоритма являются:
Показания радиовысотомера, получаемые с быстроменяющейся по амплитуде ошибкой от 0 до 20 м.
Показания баровысотомера, получаемые с медленноменяющейся по амплитуде ошибкой от 0 до 10 м.
Данные от бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) – широта и долгота (в угловых секундах), с постоянно нарастающей по амплитуде ошибкой (со скоростью от 0,2 до 0,4 м/с) по каждой из координат.
Текущее время полета летательного аппарата, в формате мм.сс.
Выходные параметры:
– Коррекция координат (долготы и широты) относительно полученных от БИНС, в угл. сек.
– Время проведенной коррекции, в формате мм.сс.
Обмен со всеми устройствами происходит при помощи интерфейса RS-422. Скорость 115000 бод/с.