Перечень основных обозначений и сокращений

БИИМ  бескарданный инерциальный измерительный модуль;

ВОГ  волоконно-оптический гироскоп;

ДП  динамические параметры;

ДУС – датчик угловой скорости;

ИБ  измерительный блок;

ИМ – измерительный модуль;

ИИМ  инерциальный измерительный модуль;

ИСК  инерциальная система координат;

ИСОН  интегрированная система ориентации и навиагции;

ЛА  линейный акселерометр;

МГХ  массогабаритные характеристики;

МПО  морской подвижный объект;

НП  навигационные параметры;

ПА  приемная аппаратура;

СНС  спутниковая навигационная система;

ФК  фильтр Калмана

ЧЭ – чувствительные элементы;

GPS – глобальная СНС (США);

PC - персональный компьютер.

1. Цель цикла работ

Цель работ заключается в изучении структуры построения, режимов работы, дискретных алгоритмов интеграции данных БИИМ на ДУС, ПА GPS и лага с использованием фильтра Калмана, моделей погрешностей ИСОН и их анализ по результатам стендовых и мореходных испытаний.

2. Основные вопросы теории

Изучение особенностей дискретных алгоритмов фильтровой задачи ИСОН для режимов начальной выставки и калибровки, обсервационного и автономного, а также обсервационного и автономного режимов работы в условиях подвижного объекта [1,2]:

• формирование измерений;

• описание вектора состояния, матрицы динамики системы и матрицы измерений;

• ковариационный канал ФК;

• оценочный канал;

• формирование обратных связей.

3. Основные сведения

Фильтровая задача математического обеспечения ИСОН по интеграции данных БИИМ на ВОГ, стандартной и мультиантенной ПА GPS и лага с использованием ФК

3.1. Измерения

• Скоростные измерения по GPS:

(1)

где  приращения декартовых координат МПО в проекциях на географические оси, вырабатываемые по данным БИИМ о составляющих вектора линейной скорости на интервале измерений приращений декартовых координат в доплеровском канале ПА СНС, пересчитанных от точки размещения приемной антенны СНС к месту установки ИБ БИИМ

,

где  приращение матрицы ориентации МПО за время ,  отстояние приемной антенны СНС от ИБ БИИМ).

Соотношения (1) могут быть приведены к виду:

₍₂₎

где  погрешности доплеровского канала ПА GPS/ГЛОНАСС  дискретные белые шумы с дисперсиями на частоте 1Гц, ;  реальные шумы скоростных измерений.

Позиционные измерения

₍₃₎

• Курсовое измерение

, (4)

• Скоростные измерения по лагу:

₍₅₎

где  восточная и северная составляющие морских течений, как основная методическая погрешность относительных лагов, могут быть представлены в виде [1]

(6)

где

(7)

, уз, ч^-1, ч^-1 ,  линейная скорость объекта в узлах, - “белый” шум единичной интенсивности;  шумы измерений, включающие неизмеряемую лагом поперечную составляющую вектора скорости корабля и инструментальные погрешности лага и аппроксимированные белыми шумами с дисперсией на частоте 1 гц.

Для построения расчетной модели погрешностей ИСОН восточную и северную составляющие морских течений аппроксимируем марковскими процессами первого порядка с интервалом корреляции порядка 5400с и .