Условия эксплуатации:

- линейная скорость до 60 узлов,

- углы качки до 45,

- угловые скорости качки до 30/с,

- линейные ускорения до 2g,

- диапазон рабочих температур 0…+55C,

- диапазон предельных температур (для хранения изделия) 20…+60C,

- допустимый уровень одиночных ударов до 20g.

4.1.2. Биим на вог

БИИМ на ВОГ (прибор ВИИМ – рис. 1) является основным прибором изделия «Мининавигация-К» и состоит из измерительного модуля (ИМ) с блоком электроники и основания с элементами системы автокомпенсационного вращения.

Состав ИМ:

• три ВОГ (ВГ 951);

• три линейных акселерометра АК10/4 (с кварцевым чувствительным элементом);

• плата вторичного источника питания (ВИП) чувствительных элементов;

• плата системы термостатирования (СТС) с нагревательными транзисторами и терморезистором;

• плата датчика температуры (ДТ);

• модуль аналогового ввода-вывода (АЦП) DM6430HR-1;

• модуль процессорный СМС16686GX300HR-32;

• расширитель интерфейса РСМ-3610-А;

• источник питания IPWR104-L60W;

• плата индикации.

Состав основания:

• микроконтроллер МК-БСС управления моментным двигателем и датчиком угла;

• моментный двигатель БМДР-12-2;

• преобразователь угла ИПУ-ДУЦ;

• токоподвод неограниченного угла вращения;

• арретир.

ВОГ и акселерометры являются чувствительными элементами прибора, которые измеряют вращательное и поступательное движение носителя в пространстве. Д ля обеспечения выработки навигационных и динамических параметров движения объекта с требуемой точностью используется автокомпенсационное вращение ИМ и внешняя информация от потребителя о скорости движения и месте нахождения носителя.

Рис. 1. Прибор ВИИМ (внешний вид со снятой крышкой)

1  измерительный модуль; 2  гироскопы; 3 – акселерометры;

4  бортовой вычислитель; 5 – основание

4.2. Описание программного обеспечения

На рис. 2 приведена блок-схема, характеризующая работу основных задач программного обеспечения ИСОН на основе БИИМ на на ВОГ в пакете Matlab (Simulink), которая состоит из следующих основных блоков:

Блок 1. Чтение реальных данных записи показаний ЧЭ ИБ и внешних источников информации о параметрах движения объекта из файла массива данных стендовых или корабельных испытаний ИСОН:

• показания ИИМ: 1) ВОГ: dfxyz = , 2) акселерометров: b1 = ;

• угол Ro поворота ИБ ИИМ относительно корпуса ИИМ и соответствующая ему матрица Cob_pr перехода от осей объекта к осям ИБ ИИМ;

• показания ПА СНС: по координатам - FiLa_gps = [φ; λ] и составляющим вектора скорости V_gps=[ ]);

• истинная (модельная) скорость - V_m, используемая для имитации данных лага и GPS;

• курс по показаниям гирокомпаса: K_gk.

Блок 2. Выработка параметров ориентации ИБ ИИМ:

• Определение матрицы Cbh_pr;

При этом используется результат работы ФК (оценки вектора состояния x (16): FKCDr=[ ; ; ]; FKDMg=[ ; ; ]; FKRDr_b=[ ; ; ; ]).

Блок 3. Выработка параметров поступательного движения:

• для преобразования кажущихся ускорений используется матрица Cbh_pr перехода от связанных с ИБ ИИМ осей к географическим осям (см. Блок 2);

• выработка составляющих вектора линейной скорости (V=[ ]) и вектора переносной угловой скорости (OmENh_=[ ]);

• выработка текущих координат (FiLa=[ ], h=h).

При этом используется результат работы ФК (оценки вектора состояния x (16): FKDn=[ ; ; ]; FKDV=[ ; ; ]; FKDFDL=[ ; ]; FKDh = ).

Блок 4. Формирование при имитационном моделировании сигналов внешних источников информации о движении объекта

(координат FiLa_gps = [ ] (3) и скорости V_gps по показания ПА СНС; скорости по показаниям относительного лага - VL; курса по показаниям мультиантенной ПА СНС - Ks; датчика изменения высоты - h_et, методическая погрешность которого для условий надводного корабля – вертикальная качка - моделируется марковским процессом второго порядка).

При этом используется результат работы ФК по оценке течений (оценки вектора состояния x (16): FKVT=[ ; ].

Блок 5. Определение и запись погрешностей работы ИСОН в файлы (для последующего построения результирующих графиков):

• «файл №1»: Or_VG_**.mat (погрешности ИСОН в выработке параметров ориентации);

• «файл №2»: DV_VG_**.mat (погрешности ИСОН в выработке линейной скорости движения);

• «файл №3»: DS_VG_**.mat (погрешности ИСОН в выработке координат места);

• «файл №4»: Dr_VG_**.mat (результат оценки погрешностей ВОГ);

• «файл №5»: Dn_VG_**.mat (результат оценки погрешностей акселерометров);

• «файл №6»: DMg_VG_**.mat (результат оценки погрешностей масштабный коэффициентов ВОГ);

• «файл №7»: Krdr_VG_**.mat (результат оценки коэффициентов модели румбовых дрейфов ВОГ (см. выражение (10)).

ВНИМАНИЕ: **  формируются оператором (в зависимости от исследуемого режима).

Блок 6. Вывод значений диагональных элементов ковариационной матрицы, выработанной ФК (ковариационный канал ФК)

Блок 7. Фильтр Калмана (см. рис. 3).

7.1: Формирование вектора измерений Z (зивисит от исследуемого режима и устанавливается соответствующими положениями ключей № 1…3);

7.2: Формирование матриц состояния F и измерений H. Вид последней зивисит от исследуемого режима и устанавливается соответствующими положениями ключей № 4…8;

7.3: Реализация дискретного алгоритма ФК, включающего ковариационный и оценочный каналы и блок формирования оценок румбовых дрейфов на основе оценок коэффициэнтов их расчетной модели. На выходе оценки элементов вектора состояния x (16), которые используются при работе ИСОН (см. рис. 2). Предусмотрена также возможность подключения (ключ №9) процедуры отбраковки измерений при превышении их допустимых значений (3…5 ), расчитываемых по данным ковариационного канала.

Р ис. 2. Блок-схема основных задач программного обеспечения ИСОН на основе БИИМ на ВОГ в пакете Matlab (Simulink)

Рис. 3. Фильтр Калмана (Блок 7 рис.2

При выполнении лабораторной работы используются следующие файлы, расположенные в рабочей папке d:\student\Emlib\Prog_Lab_EP\:

• kurs№n1.m  программа загрузки 3-х часового массива данных ИБ на ВОГ из соответствующего ему файла (kurs№.mat), “№” соответствует номеру варианта (по указанию преподавателя (см. ниже из таблиц))  в лаб.раб. №1;

• kurs№n2.m  программа загрузки 6-ти часового массива данных ИБ на ВОГ из соответствующего ему файла (kurs№.mat), “№” соответствует номеру варианта (по указанию преподавателя (см. ниже из таблиц))  в лаб.раб. №2;

• loader_Ncn.m  программа загрузки 4-х часового массива данных ИБ на ВОГ (получен при мореходных испытаниях) из соответствующего ему файла (2_Mr4.mat)  в лаб.раб. №3;

• IS24re_VG_StRdr_bqN_dat.m (в лаб.раб. №1,2)

и IS24re_VG_MrRdr_dat03_04p1.m (в лаб.раб. №3)  программы загрузки начальных условий (дискретность поступления данных ИБ на ВОГ и дискретность формирования измерений, начальные значения параметров ориентации из режима «грубой» выставки и параметров движения объекта, параметры фигуры и гравитационного поля Земли, априорные значения оценок смещений нулей акселерометров и гироскопов, погрешностей масштабных коэффициентов и коэффициентов румбовых дрейфов гироскопов, значения матриц Po, Q, H и R, характеризующих настройку алгоритма фильтра Калмана и т.д.);

• M_IS24re_VG_StRdr_bqN_Lit.mdl (в лаб.раб. №1,2)

и M_IS24re_VG_MrRdr_Lit_f.mdl (в лаб.раб. №3)  программы, описывающие дискретные алгоритмы различных режимов работы ИСОН, визуализацию и запись в file.mat значений погрешностей ИСОН и используемые для обработки данных соответственно стедовых и корабельных испытаний ИБ БИИМ.