4. Обработка инерциальных данных

В целом технологическая схема обработки данных, полученных с помощью акселерометров и гироскопов, соответствует рассмотренной выше (10.2) с учетом назначения системы.

Так, если инерциальная система является частью системы управления полетом летательного аппарата, то ее главной задачей является непрерывная регистрация тангажа, крена и курса с отображением их на соответствующих приборах или (на беспилотных аппаратах) выработка соответствующих противодействующих усилий [37]. Функциональная схема такой системы представлена на рис. 10.6.

При выставке инерциальной системы платформа с блоком измерений приводится в горизонтальное положение и ориентируется относительно носителя. В дальнейшем все параметры полета (углы, скорость, ускорение, координаты и пр.) будут определены относительно этого положения.

Сущность обработки данных заключается в следующем (рис. 10.6).Информация гироскопов в виде проекций вектора абсолютной линейной скорости V_X, V_Y, V_Z на оси блока инерциальных измерений поступает в Алгоритм ориентации.

Алгоритм ориентации выполняет вычисление углов рысканья (курса) , тангажа , крена  и параметров матрицы вращения C для перехода к горизонтной системе координат.

Информация акселерометров n_C в виде проекций кажущегося ускорения (т.е. измеренное значение ускорения с учетом силы тяжести) передается в Блок пересчета.

Блок пересчета выполняет преобразование проекций ускорения n_G на координатные оси горизонтной системы координат, используя элементы матрицы вращений C.

Алгоритм навигации осуществляет обработку данных в соответствии со схемой, приведенной на рис. 10.6: выполняет интегрирование уравнения движения Ньютона, определение текущих координат X, Y, Z и скорости полети V в горизонтной системе координат. Одновременно вычисляется абсолютная угловая скорость _G вращения Земли и передается на вход алгоритма ориентации для коррекции матрицы вращения и последующего уточнения координат.

Вычисленные параметры движения передаются на панель управления полетом; при необходимости пространственные координаты могут быть перевычислены из горизонтной системы в ортодромическую систему координат, используемую при дальних и сверхдальних полетах.

Легко видеть, что если инерциальная навигационная система используется для нужд навигации автомобильного транспорта, то обработка инерциальных измерений может быть несколько иной:

• вычисленные с помощью гироскопов углы наклона платформы с блоком инерциальных измерений используются только для счисления пути;

• вместо горизонтной системы координат используется система, в которой создана навигационная карта (преимущественно система координат 42 года, проекция Гаусса-Крюгера).

Для получения более точных навигационных данных блок измерений (рис. 10.6) дополняется датчиком температуры, давления и трехосным магнитометром для измерения параметров атмосферы и магнитного поля Земли; в связи с этим дополняются и функции блока вычислений.

3. Спутниковые навигационные системы

Спутниковая навигационная система (СНС) представляет собой совокупность наземного и космического оборудования, предназначенного для определения координат, высот, скорости и направления движения наземных, водных и воздушных объектов. Если такая система функционирует в пределах всех планеты, то она называется Глобальной навигационной спутниковой системой (ГНСС, или GNSS – Global Navigation Satellite System).

Технология использования спутниковых измерений при решении навигационных задач достаточно проста и заключается в периодическом определении геодезических, геоцентрических или плоских прямоугольных координат какой-либо точки объекта и его траектории.