І В Коробійчук - Визначення інструментальних похибок інерціальної навігаційної системи на нерухомій основі - страница 2

Страницы:
1  2 

Додамо до рівнянь помилок (6) формуючі рівняння для параметрів моделі інструментальних похибок (будь-яка константа c описується рівнянням c = 0). Тоді завдання калібрування зводиться до завдання оцінювання вектора x по вимірах а , що задовольняють співвідношення

x = Ax, а = Hx + є3,

де x = (р, v, &', p, 8, єУ є R23, а = (а1,а2 J є R2, а вид матриць A і H очевидний з (6) і (7).

Рішення цього завдання здійснюється методом калмановської фільтрації. Звичайне застосування фільтра Калмана супроводжується аналізом спостережності системи з метою відсікання неспостережних змінних. У цьому випадку інтерес представляє не те, які змінні є спостережуваними, а те, як наявність оцінок цих змінних у тій або іншій їхній комбінації впливає на точність рішення навігаційного завдання в польоті. Замість аналізу спостережуваності проведений аналіз поводження елементів ковариаційної матриці помилки оцінки.

(7)

Вибір закону зміни керуючого сигналу W0 = W0 (t), подаваного в режимі калібрування, неоднозначний і визначається трьома обставинами:

- максимальні кути нахилу платформи й кутових швидкостей повинні задовольняти заданим технічним обмеженням,

- кутові еволюції платформи повинні бути максимально інформативні,

- по закінченні калібрування платформа повинна займати вихідне положення, за винятком азимутального кута.

Вибір керування в чисельних експериментах був зроблений так, щоб вектор сили ваги в осях My займав досить велику поверхню на сфері, а кутовий рух платформи складався з поворотів щодо всіх трьох осей.

У ході чисельного моделювання процесу калібрування були прийняті наступні апріорні середньоквадратичні похибки для оцінюваних параметрів:  ар = 0,1°ау = 0,10/ год.,  аві = 10 4,

а = 10 3, а8 = 10 4, ає = 10 мГал при кроці рахунку, що дорівнює 1 секунді.

Програмне керування відповідало послідовності трьох рухів: 0,75 години з відносною кутовою швидкістю W0 = (Q,0,0)T, потім 1,5 години (0,0, —Clf і 0,75 години (0,—Q0)T , Q = 600 / год. При цьому

величини кутів нахилу гіроплатформи досягають 450.

Чисельні експерименти показують, що при даній комбінації рухів оцінюються всі параметри, крім постійних зсувів нуля ньютонометрів. У той же час при відхиленні гіроплатформи на менші кути або використанні меншого числа кутових рухів істотно погіршується спостережність параметрів.

Для того щоб перевірити вплив калібрування на точність рішення навігаційного завдання, проведене моделювання польоту літального апарата. Точність роботи ІНС оцінювалася за допомогою інтегрування дисперсійного рівняння, що відповідає рівнянням помилок ІНС, з обліком і без обліку калібрування. Параметри рівнянь помилок ІНС обчислювалися уздовж спеціально обраної умовної траєкторії, що характеризується значними горизонтальними перевантаженнями. Саме, траєкторія руху була обрана так, щоб

Ve = V cosi//, Vn = V sin ці, i/i(t) = ці0 — A0 sin-,

де Ve, Vn - східний і північний компоненти відносної швидкості руху, V = 200 м/с, ці0 = я / 4, A0 = я /5, T0 = 900 c. При цих параметрах траєкторія польоту має вигляд «змійки», а максимальні горизонтальні перевантаження становлять 0,1 g. При цьому середньоквадратична помилка автономної ІНС досягає 30 км за годину польоту, у той час як середньоквадратична похибка відкаліброваної системи не перевищує 1,2 км за той же час.

Висновки. Результати моделювання свідчать про ефективність дослідженого способу калібрування. При перевірці на реальних даних може виявитися, що при більших кутах нахилу гіроплатформи варто враховувати супутні нелінійності.

Зазначимо також, що можливо інша (замкнута) схему калібрування, суть якої полягає в тому, що калібрований  сигнал додається до  керуючого  сигналу,  який  подається  на датчики моментів гіроплатформи, що працює в складі ІНС. Інформаційно така схема еквівалентна розглянутій вище. ЛІТЕРАТУРА:

1. Безвесільна О.М. Вимірювання прискорень: Підручник. - К.: Либідь, 2002. - 350 с.

2. Безвесільна О.М. Вимірювання гравітаційних прискорень. - Житомир, 2002. - 264 с.

3. Багромянц В.О. и др. Аэрогравиметрические измерения с борта самолета // Разведочная геофизика. - М.: Недра, 1986. - Вып. 105. - С. 105-109.

4. Голован А.А., Горицкий А.Ю. и др. Алгоритмы корректируемых инерциальных навигационных систем, решающих задачу топопривязки: Препр. / Механико-математический ф-т МГУ. — 1994. — № 2.

5. Парусников Н.А., Морозов В.М., Борзов В.И. Задача коррекции в инерциальной навигации. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1982.

КОРОБІЙЧУК Ігор Вацлавович - кандидат технічних наук, доцент кафедри автоматизації і комп'ютеризованих технологій Житомирського державного технологічного університету. Наукові інтереси:

— автоматизовані системи;

— гравіметричні системи;

ВІСНИК ЖДТУ № 3 (50)_Технічні науки

—    авіаційні гравіметричні системи.

Подано 25.09.2009

Коробійчук І.В. Визначення інструментальних похибок інерціальної навігаційної системи на нерухомій основі

Коробийчук И.В. Определение инструментальных погрешностей инерциальной навигационной системы на неподвижном основании

Korobijchuk I.V. Determination of instrument errors for inertial navigation system on a stationary base УДК 531.383

Определение инструментальных погрешностей инерциальной навигационной системы на неподвижном основании /И.В.Коробийчук

Рассматривается возможность определения параметров погрешностей (калибровки) платформенной инерциальной навигационной системы без использования специальных стендов. Вместо формального выделения наблюдаемых и ненаблюдаемых составляющих погрешностей эффективность калибровки оценивается по её влиянию на точность решения навигационной задачи.

УДК 531.383

Determination of instrument errors for inertial navigation system on a stationary base /I.V.Korobijchuk

The possibility to determine these parameters for platform-based inertial navigation systems without using special stands is considered. This is delivered by a special mode of the gyro platform control. Instead of formal determination of the observable and unobservable components, the quality of calibration is measured by its influence on the accuracy of navigation.

Страницы:
1  2 


Похожие статьи

І В Коробійчук - Визначення інструментальних похибок інерціальної навігаційної системи на нерухомій основі