5.3. Лабораторная работа № 3. «исон. Обсервационный и автономный режимы работы исон на основе биим на вог, па gps и лага при мореходных испытаниях»

При выполнении лабораторной работы используются результаты натурных испытаний ИБ, в частности:

• массивы данных мореходных испытаний ИБ на ВОГ с постоянным вращением с периодом 1мин в условиях маневрирования по курсу, сформированные на частоте 100 гц длительностью около 6 ч из результатов проведенных испытаний, которые занесены в память PC;

• массивы данных мореходных испытаний стандартной и мультиантенной ПА GPS/ГЛОНАСС, занесенные в память PC;

• имитатор данных относительного лага с марковской моделью морских течений;

• массивы данных мореходных испытаний корабельного гирокомпаса и мультиантенной ПА GPS/ГЛОНАСС по курсу, занесенные в память PC и используемые (при их совместной обработке для сглаживания шумов ПА GPS – K_gkmr) в качестве эталонной информации).

Для реализации обсервационного режима работы БИИМ на ВОГ в условиях эксплуатации используются скоростные (2) и позиционные измерения (3) по GPS. При этом вектор измерения Z примет вид

.

Перед переходом из обсервационного в автономный режим в течение 1 часа используется не только измерения, сформированные по GPS, но и скоростные измерения по лагу

.

При реализации автономного режима используются только скоростные измерения по лагу (5)

.

5.3.1. Дополнение к описанию программного обеспечения

Изменения схемы обработки связано в первую очередь с тем, что в данной работе используются реальные сигналы внешних измерителей (GPS и гирокомпаса), в отличие от режимов, которые исследовались в условиях стенда, т.е. когда эти сигналы формировались с помощью имитатора. Блок 1 (рис. 2) в файле M_IS24re_VG_MrRdr_Lit_f.mdl видоизменился, а именно из массива данных мореходных испытаний (см. рис. 5) используются показания гирокомпаса (K_gk) и МРК (K_mrk).

Кроме этого изменения произошли в Блоках 5 и 7 (рис. 6):

1. к лючи №1 и 2 позволяют выбрать источник информации о курсе (либо приборное значение курса K, либо гирокомпас K_gk, либо МРК K_gmrk);

2. ключ №3 используется для формирования погрешности приборного курса относительно гирокомпаса (или МРК);

3. ключ №4 используется для формирования в Блоке 7 курсового измерения (в работе курсовое измерение использоваться не будет);

4. дополнительно к 7-ми файлам, в которые записываются результаты для последующего построения графиков, в Блоке 5 используются еще два:

• «файл №8»: Kgkmr_VG_Mr8.mat (результат интегрирования гирокомпаса и МРК);

• « файл №9»: DVT_VG_Mr8.mat (изменение погрешности оценки величины линейной скорости течения, выработанной ФК);

С хема реализации алгоритма ФК (рис. 6, содержание Блока 7) также видоизменилась. При формировании вектора Z скоростные и позиционные измерения по GPS разделены (для настройки используются ключи №1 и 2, см. рис. 7), матрица измерений H выбирается ключами №5…9 (см. рис. 8).

Возможные схемы проведения лабораторной работы:

• c началом маневрирования и набором хода использовать только позиционные измерения от GPS (для чего измерения ZV_gps обнулить (рис. 7, ключи №1, №3, №4 “вверх”) и подключить (рис. 8, ключи №5 и 6 “вверх”) соответствующую матрицу измерений H_8_24_Sgps (H1));

• отключение измерений ZV_gps производить только на время начального маневрирования, когда они наиболее недостоверны;

• для разложения вектора горизонтальной скорости от GPS V_s (и лага) на составляющие можно использовать курс как приборный (от БИИМ - K), так и курс от гирокомпаса и GPS (МРК) - K_gkmr (задается ключами №1 и 2, рис. 6).

Исходные требования, в зависимости от номера варианта, сведены в таблице 3.

Таблица 3.

Вариант	Использование GPS при формировании позиционных ( ) и скоростных ( ) измерений				Измеритель курса (для разложения вектора горизонтальной скорости от GPS V_s (и лага), см. рис. 6, Блок 5)
	в начале маневрирования		при наборе хода		приборный БИИМ (K)	гирокомпас (K_gk)	GPS (МРК) (K_gkmr)
	позиционные	скоростные	позиционные	скоростные
1	+	+	+	+	+		
2	+	+	+	+		+	
3	+	+	+	+			+
4	+		+	+	+		
5	+		+	+		+	
6	+		+	+			+
7	+		+		+		
8	+		+			+	
9	+		+				+

Действия оператора:

1. Запустить программу Matlab (ярлык программы находится на «Панели задач»), в окне «Current Directory» указать путь к рабочей папке d:\student\Emlib\Prog_Lab_EP\ (в ней размещены file Matlab: loader_Ncn.m, IS24re_VG_MrRdr_dat03_04p1.m, M_IS24re_VG_MrRdr_Lit_f.mdl, 2_Mr4.mat и запустить Matlab);

2. Открыть файл loader_Ncn.m (для этого нажать ) и задать 4-х часовой массив данных (n = 1440000).

load 2_Mr4.mat;

n=1440000;

с=100000; % номер стартовой строки массива 2_Mr4.mat

Загрузить файл loader_Ncn.m в рабочую область Workspace Matlab, нажав кнопки DebugRun.

3. открыть программу IS24re_VG_MrRdr_dat03_04p1.m

• проверить правильность задания или вычисления по значениям первой точки массива данных, загруженных в рабочую область Workspace Matlab, начальных значений (при t=0):

  • координат места:

fio=Fi_s(c,1)*180/pi; % широты

lambdao=La_s(c,1)*180/pi; % долготы

• скорости:

Vo=V_s(c,1); % V_s(c,1) д.б. =0

• параметров ориентации (углы килевой и бортовой качек вычисляются по сигналам акселерометров nsxb(Ax), nsyb(Ay), nszb(Az)):

Roo=Gamma(c,1); % угла поворота ИБ БИИМ)

Ko=K_mrk(c,1); % курса

nsxb= Ax(c,1);

nsyb= Ay(c,1);

nszb= Az(c,1);

• установить начальные значения погрешностей БИИМ (t=0) (согласно номеру варианта, см. табл. 1) в следующих пределах:

Alphao=(см. табл. 1)*pi/180;

Betao=(см. табл. 1)*pi/180;

Gammao=(см. табл. 1)*pi/180;

DVEo=(см. табл. 1);

DVNo=(см. табл. 1);

DVHo=(см. табл. 1);

DFio=(см. табл. 1)*5e-6/30;

DLamo=(см. табл. 1)*5e-6/30;

Dho=(см. табл. 1);

• проверить ввод априорных значений оценок смещения нуля акселерометра по оси zb, смещения нуля и погрешности масштабного коэффициента гироскопа по оси zb, (см. табл. 2, строка “среднее”: , и ):

DAzo=(см. табл. 2);

DGzo=(см. табл. 2, с обратным знаком!)*5e-6;

DMgzo=(см. табл. 2, с обратным знаком!);

• проверить ввод параметров течения (методические погрешности лага), т.е. в модели лага положить:

SigmaVTE=0.2;

SigmaVTN=0.3;

4. Загрузить файл IS24re_VG_MrRdr_dat03_04p1.m в рабочую область Workspace Matlab, нажав кнопки DebugRun.

5. Загрузить Simulink (для этого на панели инструментов Matlab нажать ). Открыть файл M_IS24re_VG_MrRdr_Lit_f.mdl (для этого на панели инструментов Simulink Library Browser нажать ).

6. Настроить алгоритм для реализации обсервационного режима БИИМ на ВОГ в условиях эксплуатации:

• Подключить измерения ZV_gps, ZS_gps (см. рис. 7 ключи №1 и 2  “вниз”), а измерения Z_K и Z_L отключить (см. рис. 7, ключи №3 и №4 “вверх”).

• Подключить матрицу измерений H_8_24_gps (рис. 8, H2, ключ №5 “вверх”, а ключ №6 “ вниз ”);

7. В Блоке 5 (рис. 6) изменить названия всех (9-ти!) file*Mr8.mat (название файла результатов, который формируется в блоке «файл №1», станет Or_VG_Mr8.mat).

8. Указать в меню настроек Simulation  Simulation Parameters (рис. 4) значение параметра stop time равное 13000 с (для 4 ч массива), а также дискретность (dt) и численный алгоритм (Euler) интегрирования.

9. Запустить процесс обработки массива данных, нажав кнопки SimulationStart (или кнопку на панели инструментов).

10. ВНИМАНИЕ!!! Через 2.0 ч модельного времени в обсервационном режиме работы ИСОН подключить в обработку данные лага:

• Дополнительно подключить измерения Z_L (см. рис. 7 ключ №4  “вниз”).

• Подключить матрицу измерений H_8_24N_gpsL (рис. 8, H4, ключи №5 и 7 “ вниз ”), ключ №8 “вверх”).

11. ВНИМАНИЕ!!! Через 3.0 ч модельного времени переключиться в автономный режим работы ИСОН, для чего:

• Подключить измерение Z_L (см. рис. 7, ключ №4  “ вниз ”), а измерения Z_K, ZV_gps и ZS_gps отключить (см. рис. 7, №1…3  “вверх ”).

• Подключить матрицу измерений H_8_24N_L (рис. 8, H5, ключи №5, №7, №8 “ вниз ”, а ключ №9  “вверх”);

12. После окончания моделирования построить с использованием программ plot_Kgkmr.m, plot_Or.m, plot_DV.m, plot_DS.m, plot_Dr.m, plot_Dn.m, plot_DMg.m, plot_Krdr.m, plot_DVT.m по значениям, записанным в соответствующие file.mat, графики значений погрешностей ИСОН (по параметрам ориентации, составляющим вектора линейной скорости и координат места) и оценок смещений нулей гироскопов и акселерометров, погрешностей масштабных коэффициентов и коэффициентов румбовых дрейфов. Графики необходимо внести в отчет.

Содержание протокола:

1. Время переходного процесса по курсу при запуске системы в обсервационном режиме;

2. Наблюдаемость составляющих моделей погрешностей гироскопов и акселерометров и уровень ошибок их оценок (по анализу работы ковариационного канала ФК);

3. Уровень значений и время переходного процесса для оценок смещений нулей гироскопов и акселерометров, погрешностей масштабных коэффициентов и коэффициентов румбовых дрейфов гироскопов в обсервационном и автономном режимах работы ИСОН (с учетом ввода их априорных значений);

4. Уровень ошибок оценки морских течений;

5. Изменение погрешности ИСОН по курсу в автономном режиме по сравнению с обсервационным режимом;

6. Допустимое время работы ИСОН в автономном режиме (при наличии морских течений) при удержании погрешностей координат места на уровне 100 м.

Содержание итогового отчета

В отчете должны быть предусмотрены следующие разделы:

1. Назначение, состав, точностные и надежностные характеристики ИСОН на основе БИИМ на ВОГ.

2. Результаты и их анализ камеральной обработки в пакете Matlab данных стендовых испытаний ИБ БИИМ на ВОГ.

3. Результаты и их анализ камеральной обработки в пакете Matlab мореходных испытаний ИБ БИИМ на ВОГ.