RU2015152545A

RU2015152545A - Cистемы и способы обеспечения автоматического обнаружения внешних условий развертывания инерциального датчика

Info

Publication number: RU2015152545A
Application number: RU2015152545A
Authority: RU
Inventors: Кевин Д. ВАНДЕРВЕРФ
Original assignee: Ханивелл Интернешнл Инк.
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2017-06-14
Also published as: EP3032220B1; CN105698818B; US10401170B2; US20160169674A1; CN105698818A; EP3032220A1

Claims

1. Инерциальное измерительное устройство, при этом указанное устройство содержит:

инерциальный измерительный блок, при этом инерциальный измерительный блок выдает последовательность измерений угловой скорости; и

систему обнаружения внешних условий, при этом система обнаружения внешних условий содержит:

селектор алгоритма; и

множество путей обнаружения внешних условий, каждый из которых принимает последовательность измерений угловой скорости от инерциального измерительного блока, причем каждый из путей обнаружения внешних условий одновременно с другими путями выполняет модель внешних условий, пропагатор-эстиматор и калькулятор весовых коэффициентов;

при этом первый путь обнаружения внешних условий из множества путей обнаружения внешних условий содержит первую модель внешних условий, которая имитирует вызванные внешними условиями колебания, связанные с первыми внешними условиями, первый пропагатор-эстиматор, который вычисляет первую оценку истиной угловой скорости при условии, что первая модель внешних условий является истиной моделью текущих внешних условий эксплуатации, и первый калькулятор весовых коэффициентов, который вычисляет первый весовой коэффициент, выражающий вероятность того, что первая модель внешних условий является истиной моделью текущих внешних условий эксплуатации, принимая во внимание последовательность измерений угловой скорости;

при этом второй путь обнаружения внешних условий из множества путей обнаружения внешних условий содержит вторую модель внешних условий, которая имитирует вызванные внешними условиями колебания, связанные со вторыми внешними условиями, которые отличаются от первых внешних условий, второй пропагатор-эстиматор, который вычисляет вторую оценку истиной угловой скорости при условии, что вторая модель внешних условий является истиной моделью текущих внешних условий эксплуатации, и второй калькулятор весовых коэффициентов, который вычисляет второй весовой коэффициент, выражающий вероятность того, что вторая модель внешних условий является истиной моделью текущих внешних условий эксплуатации, принимая во внимание последовательность измерений угловой скорости;

при этом указанный селектор алгоритма генерирует выходные данные на основе функции первого весового коэффициента и второго весового коэффициента.

2. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее калькулятор горизонтального выравнивания, соединенный с инерциальным измерительным блоком, при этом калькулятор горизонтального выравнивания содержит запоминающее устройство, в котором хранится множество алгоритмов регулировки уровня;

при этом калькулятор горизонтального выравнивания выбирает и выполняет один из множества алгоритмов регулировки уровня на основе выходных данных из селектора алгоритма.

3. Устройство по п. 1, в котором множество путей обнаружения внешних условий дополнительно включает третий путь обнаружения внешних условий, который имитирует вызванные внешними условиями колебания, связанные с третьими внешними условиями, которые отличаются от первых и вторых внешних условий, третий пропагатор-эстиматор, который вычисляет третью оценку истиной угловой скорости при условии, что третья модель внешних условий является истиной моделью текущих внешних условий эксплуатации, и третий калькулятор весовых коэффициентов, который вычисляет третий весовой коэффициент, выражающий вероятность того, что третья модель внешних условий является истиной моделью текущих внешних условий эксплуатации, принимая во внимание последовательность измерений угловой скорости; и

при этом указанный селектор алгоритма генерирует выходные данные на основе функции первого весового коэффициента, второго весового коэффициента и третьего весового коэффициента.

4. Устройство по п. 1, в котором пропагатор-эстиматор для каждого пути из множества путей обнаружения внешних условий реализован с использованием фильтра Калмана.

5. Устройство по п. 1, в котором селектор алгоритма генерирует выходные данные, указывающие на то, что первая модель внешних условий является истиной моделью текущих внешних условий эксплуатации, когда первый весовой коэффициент превышает первый порог вероятности, а второй весовой коэффициент меньше второго порога вероятности, причем первый порог вероятности больше второго порога вероятности.

6. Устройство по п. 1, в котором модель внешних условий для каждого пути из множества путей обнаружения внешних условий оптимизирована таким образом, чтобы имитировать вызванные внешними условиями колебания для одних из наземных внешних условий, внешних условий во время полета или внешних условий на море.

7. Устройство по п. 1, в котором модель внешних условий для каждого пути из множества путей обнаружения внешних условий реализована с использованием модели Гаусса-Маркова.

8. Устройство по п. 1, в котором первый весовой коэффициент и второй весовой коэффициент нормализированы для каждой итерации прогнозирования, осуществленной алгоритмом первого пропагатора-эстиматора и алгоритмом второго пропагатора-эстиматора.

9. Система обнаружения внешних условий для устройства, характеризующегося наличием инерциального измерительного блока, который выдает последовательность измерений угловой скорости, при этом указанная система содержит:

селектор алгоритма; и

множество путей обнаружения внешних условий, каждый из которых принимает последовательность измерений угловой скорости, и каждый из которых генерирует прогнозы угловых колебаний при помощи модели внешних условий, оптимизированной для определенных внешних условий эксплуатации, при этом модель внешних условий для каждого из множества путей обнаружения внешних условий оптимизирована для различных внешних условий эксплуатации;

при этом каждый путь из множества путей обнаружения внешних условий выдает весовой коэффициент, который является функцией вероятности того, что его модель внешних условий является истиной моделью текущих внешних условий эксплуатации, принимая во внимание последовательность измерений угловой скорости: и

при этом указанный селектор алгоритма генерирует выходные данные на основе функции весового коэффициента от каждого из путей обнаружения внешних условий.

10. Система по п. 9, в которой множество путей обнаружения внешних условий дополнительно включает:

первый путь обнаружения внешних условий из множества путей обнаружения внешних условий, содержащий первую модель внешних условий, которая имитирует вызванные внешними условиями колебания, связанные с первыми внешними условиями, первый пропагатор-эстиматор, который вычисляет первую оценку истиной угловой скорости при условии, что первая модель внешних условий является истиной моделью текущих внешних условий эксплуатации, и первый калькулятор весовых коэффициентов, который вычисляет первый весовой коэффициент, выражающий вероятность того, что первая модель внешних условий является истиной моделью текущих внешних условий эксплуатации, принимая во внимание последовательность измерений угловой скорости;

второй путь обнаружения внешних условий из множества путей обнаружения внешних условий, содержащий вторую модель внешних условий, которая имитирует вызванные внешними условиями колебания, связанные со вторыми внешними условиями, которые отличаются от первых внешних условий, второй пропагатор-эстиматор, который вычисляет вторую оценку истиной угловой скорости при условии, что вторая модель внешних условий является истиной моделью текущих внешних условий эксплуатации, и второй калькулятор весовых коэффициентов, который вычисляет второй весовой коэффициент, выражающий вероятность того, что вторая модель внешних условий является истиной моделью текущих внешних условий эксплуатации, принимая во внимание последовательность измерений угловой скорости;

11. Система по п. 10, в которой первый пропагатор-эстиматор содержит фильтр Калмана, который прогнозирует состояния первой модели внешних условий; и

второй пропагатор-эстиматор содержит фильтр Калмана, который прогнозирует состояния второй модели внешних условий.

12. Система по п. 9, в которой селектор алгоритма генерирует выходные данные, указывающие на то, что первая модель внешних условий является истиной моделью текущих внешних условий эксплуатации, когда первый весовой коэффициент, сгенерированный из первого пути из множества путей обнаружения внешних условий, превышает первый порог вероятности, а второй весовой коэффициент, сгенерированный вторым путем из множества путей обнаружения внешних условий, меньше второго порога вероятности, причем первый порог вероятности больше второго порога вероятности.

13. Система по п. 9, дополнительно содержащая калькулятор горизонтального выравнивания, соединенный с инерциальным измерительным блоком, при этом калькулятор горизонтального выравнивания содержит запоминающее устройство, в котором хранится множество алгоритмов регулировки уровня;

14. Система по п. 9, в которой модель внешних условий для каждого пути из множества путей обнаружения внешних условий оптимизирована таким образом, чтобы имитировать вызванные внешними условиями колебания для одних из наземных внешних условий, внешних условий во время полета или внешних условий на море.

15. Система по п. 9, в которой модель внешних условий для каждого пути из множества путей обнаружения внешних условий реализована с использованием модели Гаусса-Маркова.

16. Система по п. 9, в которой весовой коэффициент, вычисленный каждым путем из множества путей обнаружения внешних условий, нормализован для каждой итерации прогнозирования, осуществленной его алгоритмом пропагатора-эстиматора.

17. Способ обнаружения внешних условий эксплуатации для инерциального измерительного устройства, характеризующегося наличием инерциального измерительного блока, который выдает последовательность измерений угловой скорости, при этом указанный способ предусматривает:

ввод последовательности измерений угловой скорости во множество путей обнаружения внешних условий, реализованных в инерциальном измерительном устройстве, причем каждый из множества путей обнаружения внешних условий генерирует прогнозы угловых колебаний при помощи модели внешних условий, оптимизированной для определенных внешних условий эксплуатации, при этом модель внешних условий для каждого из множества путей обнаружения внешних условий оптимизирована для различных внешних условий эксплуатации;

вычисление первой последовательности прогнозов угловых колебаний посредством ввода последовательности измерений угловой скорости в первый пропагатор-эстиматор, который реализует первую модель внешних условий, оптимизированную для первых внешних условий эксплуатации;

вычисление второй последовательности прогнозов угловых колебаний посредством ввода последовательности измерений угловой скорости во второй пропагатор-эстиматор, который реализует вторую модель внешних условий, оптимизированную для вторых внешних условий эксплуатации;

выдачу из первого пути обнаружения внешних условий первого весового коэффициента, выражающего вероятность того, что первая модель внешних условий является истиной моделью текущих внешних условий эксплуатации, который вычислен в зависимости от выходных данных из первого пропагатора-эстиматора и последовательности измерений угловой скорости;

выдачу из второго пути обнаружения внешних условий второго весового коэффициента, выражающего вероятность того, что вторая модель внешних условий является истиной моделью текущих внешних условий эксплуатации, который вычислен в зависимости от выходных данных из второго пропагатора-эстиматора и последовательности измерений угловой скорости;

генерирование выходных данных для калькулятора горизонтального выравнивания, входящего в состав инерциального измерительного устройства, при этом выходные данные выбора определяют в зависимости от первого весового коэффициента и второго весового коэффициента, и выходные данные идентифицируют обнаруженные внешние условия;

выполнение, на основе обнаруженных внешних условий, в калькуляторе горизонтального выравнивания одного из множества алгоритмов регулировки уровня.

18. Способ по п. 17, в котором генерирование выходных данных для калькулятора горизонтального выравнивания предусматривает:

генерирование выходных данных, указывающих на то, что первая модель внешних условий является истиной моделью текущих внешних условий эксплуатации, когда сгенерированный первый весовой коэффициент превышает первый порог вероятности, а второй весовой коэффициент меньше второго порога вероятности, причем первый порог вероятности больше второго порога вероятности.

19. Способ по п. 17, в котором модель внешних условий для каждого пути из множества путей обнаружения внешних условий оптимизируют таким образом, чтобы имитировать вызванные внешними условиями колебания для одних из наземных внешних условий, внешних условий во время полета или внешних условий на море.

20. Способ по п. 17, в котором модель внешних условий для каждого пути из множества путей обнаружения внешних условий реализуют с использованием модели Гаусса-Маркова.