RU2373498C2 - Navigation complex, velocity and coordinates' calculation, gimballess inertial attitude-and-heading reference system, correction method for inertial transducers and device for its implementation - Google Patents
Navigation complex, velocity and coordinates' calculation, gimballess inertial attitude-and-heading reference system, correction method for inertial transducers and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2373498C2 RU2373498C2 RU2007137197/28A RU2007137197A RU2373498C2 RU 2373498 C2 RU2373498 C2 RU 2373498C2 RU 2007137197/28 A RU2007137197/28 A RU 2007137197/28A RU 2007137197 A RU2007137197 A RU 2007137197A RU 2373498 C2 RU2373498 C2 RU 2373498C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- output
- error
- speed
- input
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к бесплатформенным инерциальным навигационным системам (БИНС) летательных аппаратов (ЛА) и, прежде всего, малоразмерных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), в которых используется основная измерительная информация с блока датчиков угловых скоростей (ДУС), с блока датчиков линейных ускорений (ДЛУ), с трехстепенного магнитного датчика направления, с системы воздушных сигналов (СВС) и дополнительная информация со спутниковой радионавигационной системы (СРНС) и/или системы радиолокационных измерений (СРЛИ).The group of inventions relates to strapdown inertial navigation systems (SINS) of aircraft (LA) and, above all, small unmanned aerial vehicles (UAVs), which use basic measurement information from a block of angular velocity sensors (DLS), from a block of linear acceleration sensors ( DLU), with a three-degree magnetic direction sensor, from an airborne signal system (AHS) and additional information from a satellite radio navigation system (SRNS) and / or a radar measurement system (SRLI).
Аналогом навигационного комплекса является известная комплексная система навигации [1], в которой повышение точности осуществляется за счет использования спутникового датчика координат и датчика полярных координат ориентира, при этом вычисляются и компенсируются погрешности параметров, выдаваемых потребителю. В малоразмерной беспилотной авиации в условиях разведывательных операций потеря внешней информации, например информации со спутникового датчика координат, имеет высокую вероятность. При отсутствии внешней информации коррекция комплексной системы навигации невозможна, и ее точность будет определяться точностью инерциальных датчиков. Для получения приемлемой точности необходимо иметь высокоточные и, следовательно, дорогие инерциальные датчики и достаточно мощную бортовую цифровую вычислительную машину. В случае применения известной комплексной системы навигации в малоразмерной беспилотной авиации выполнение этих требований экономически невыгодно, а для некоторых типов беспилотных летательных аппаратов и технически невыполнимо.An analogue of the navigation complex is the well-known integrated navigation system [1], in which the accuracy is improved by using a satellite coordinate sensor and a polar coordinate coordinate sensor, while the errors given to the consumer are calculated and compensated. In small-sized unmanned aircraft in the context of reconnaissance operations, the loss of external information, for example, information from a satellite coordinate sensor, is highly likely. In the absence of external information, correction of an integrated navigation system is impossible, and its accuracy will be determined by the accuracy of inertial sensors. To obtain acceptable accuracy, it is necessary to have high-precision and, therefore, expensive inertial sensors and a sufficiently powerful on-board digital computer. In the case of using the well-known integrated navigation system in small unmanned aerial vehicles, the fulfillment of these requirements is economically disadvantageous, and for some types of unmanned aerial vehicles it is also technically unfeasible.
Наиболее близким к заявляемому устройству навигационным комплексом по технической сущности является навигационный комплекс [2], состоящий из аппаратуры потребителя спутниковой навигационной системы, позволяющей определять текущие координаты и компоненты вектора скорости в земной системе координат, датчиков углов крена и тангажа, датчиков углов атаки и скольжения, трехстепенного магнитного датчика направления, датчиков линейных ускорений и угловых скоростей, установленных в связанной системе координат ЛА и бортового вычислителя, выполненного с возможностью совместной обработки сигналов от всех датчиков.The navigation complex closest to the claimed device by its technical nature is the navigation complex [2], which consists of the consumer’s equipment of a satellite navigation system that allows determining the current coordinates and components of the velocity vector in the Earth coordinate system, roll and pitch angle sensors, attack and slip angle sensors, three-degree magnetic direction sensor, linear acceleration sensors and angular velocities installed in the associated coordinate system of the aircraft and the on-board computer, you olnennogo, with the co-processing the signals from all sensors.
В известном навигационном комплексе повышение точности определения координат, скорости и углов ориентации ЛА осуществляется за счет комплексирования сигналов СРНС и сигналов с датчиков углов крена, тангажа, атаки, скольжения и сигнала об угле рысканья, вычисленного с использованием этих же сигналов и сигналов с трехстепенного магнитного датчика направления. Указанные вычисления с приемлемой точностью возможны при использовании высокоточных датчиков углов крена и тангажа, которые, как отмечено в описании, представляют собой датчики гироскопического типа. Они являются достаточно сложными электромеханическими системами, объединенными в гировертикалях [3, с.339-349]. Применение гировертикалей в большей части малоразмерных БПЛА не рекомендовано или невозможно по массогабаритным и иным показателям. В то же время потеря информации с аппаратуры потребителя спутниковой навигационной системы, которая имеет высокую вероятность в условиях разведывательных операций, полностью выводит навигационный комплекс из рабочего состояния. Отмеченные недостатки определяют невозможность применения известного навигационного комплекса в малоразмерных БПЛА.In the known navigation complex, the accuracy of determining the coordinates, speed and orientation angles of the aircraft is improved by combining the signals of the SRNS and the signals from the roll angle, pitch, attack, slip and yaw angle signals calculated using the same signals and signals from a three-degree magnetic sensor directions. These calculations with acceptable accuracy are possible when using high-precision roll angle and pitch sensors, which, as noted in the description, are gyroscopic sensors. They are quite complex electromechanical systems combined in gyro-verticals [3, p.339-349]. The use of gyroverticals in most small UAVs is not recommended or impossible in terms of mass and other parameters. At the same time, the loss of information from consumer equipment of the satellite navigation system, which is highly likely in the context of reconnaissance operations, completely removes the navigation system from its operational state. The noted shortcomings determine the impossibility of using the known navigation system in small UAVs.
Аналогом устройства вычисления скорости и координат является связанная инерциальная навигационная система, приведенная в источнике [3, с.282], содержащая акселерометры, установленные на корпусе ЛА, гироскопы, также установленные на корпусе ЛА, блок вычитания угловой скорости вращения Земли из угловой скорости ЛА, блок пересчета угловой скорости и линейного ускорения из связанной системы координат в нормальную земную с использованием матрицы направляющих косинусов, блок начальной выставки, система вычисления скорости и координат ЛА, блок вычисления вектора скорости ЛА, блок вычисления координат ЛА.An analogue of the device for calculating speed and coordinates is a coupled inertial navigation system provided in the source [3, p.282], containing accelerometers mounted on the aircraft’s body, gyroscopes also installed on the aircraft’s body, a unit for subtracting the angular velocity of the Earth’s rotation from the angular velocity of the aircraft, block for converting angular velocity and linear acceleration from a connected coordinate system to normal earth using the matrix of guiding cosines, initial exhibition block, system for calculating the speed and coordinates of aircraft, block calculating the velocity vector of the aircraft, unit for calculating the coordinates of the aircraft.
В известной связанной инерциальной навигационной системе вектор скорости и координаты ЛА вычисляются интегрированием трех составляющих инерциального ускорения, преобразованных с помощью матрицы направляющих косинусов, в три составляющих ускорения ЛА в нормальной земной системе координат. При отсутствии внешней информации накапливаются погрешности вычисления вектора скорости и координат ЛА за счет интегрирования погрешностей инерциальных датчиков. Для получения приемлемой точности связанной инерциальной навигационной системы необходимо иметь высокоточные и, следовательно, дорогие инерциальные датчики. Однако, как отмечалось выше, применение таких датчиков экономически невыгодно в малоразмерной беспилотной авиации. Поэтому нецелесообразно применение известной связанной инерциальной навигационной системы в малоразмерной беспилотной авиации.In the known coupled inertial navigation system, the velocity vector and the coordinates of the aircraft are calculated by integrating the three components of inertial acceleration, converted using the matrix of directional cosines, into the three components of the aircraft acceleration in a normal earth coordinate system. In the absence of external information, errors in calculating the velocity vector and aircraft coordinates accumulate due to the integration of inertial sensor errors. To obtain acceptable accuracy, the associated inertial navigation system requires highly accurate and therefore expensive inertial sensors. However, as noted above, the use of such sensors is economically disadvantageous in small unmanned aircraft. Therefore, it is impractical to use the known associated inertial navigation system in small unmanned aircraft.
Наиболее близкими к заявляемому устройству вычисления скорости и координат по технической сущности являются баро-инерциальный высотомер, приведенный в источнике [3, с.281, рис.7.13], содержащий акселерометр, блок введения поправки Кориолиса и ускорения силы тяжести Земли, блок коррекции ускорения, блок вычисления скорости, блок задания начальной скорости, блок коррекции скорости, блок вычисления высоты, блок задания начальной высоты, блок вычисления погрешности по высоте, блок фильтрации погрешности по высоте и оценки погрешности по ускорению, блок фильтрации погрешности по высоте и оценки погрешности по скорости, блоки задания начальной скорости и высоты, блок измерения барометрической высоты, при этом входы блока коррекции ускорения соединены с выходом акселерометра, выходом блока введения поправки Кориолиса и ускорения силы тяжести Земли и выходом блока фильтрации погрешности по координате и оценки погрешности по ускорению, входы блока вычисления скорости соединены с выходом блока коррекции ускорения и с выходом блока задания начальной скорости, входы блока коррекции скорости соединены с выходом блока фильтрации погрешности по высоте и оценки погрешности по скорости и с выходом блока задания начальной высоты, входы блока вычисления высоты соединены с выходом блока коррекции скорости и с выходом блока задания начальной высоты, входы блока вычисления погрешности по высоте соединены с выходом блока вычисления высоты и выходом блока измерения барометрической высоты, выход блока вычисления погрешности по высоте соединен с входом блока фильтрации погрешности по высоте и оценки погрешности по скорости и с входом блока фильтрации погрешности по высоте и оценки погрешности по ускорению. Аналогичным образом может быть построено устройство для вычисления двух других составляющих векторов скорости и координат.Closest to the claimed device for calculating speed and coordinates by technical nature are the baro-inertial altimeter, given in the source [3, p.281, Fig. 7.13], containing an accelerometer, a block for introducing Coriolis correction and acceleration of the Earth’s gravity, an acceleration correction block, speed calculation unit, initial speed setting unit, speed correction unit, height calculation unit, initial height setting unit, height error calculation unit, height error filtering unit, and error error estimation accelerated ju, altitude error filtering unit and velocity error estimates, initial speed and altitude setting units, barometric altitude measurement unit, while the inputs of the acceleration correction unit are connected to the accelerometer output, the output of the Coriolis correction and Earth gravity acceleration unit, and the output of the filtration unit coordinate errors and estimates of acceleration errors, inputs of the speed calculation unit are connected to the output of the acceleration correction unit and to the output of the initial speed setting unit, inputs of the correction unit speeds are connected to the output of the unit for filtering the error in height and for estimating the error in speed and to the output of the unit for setting the initial height, the inputs of the unit for calculating the height are connected to the output of the unit for speed correction and with the output of the unit for setting the initial height, the inputs of the unit for calculating the error in height are connected to the output of the unit calculating the height and the output of the barometric height measuring unit, the output of the height error calculation unit is connected to the input of the height error filtering unit and the error error rate and with the input of the height error filtering unit and the acceleration error estimation. In a similar way, a device can be constructed for calculating the other two components of the velocity and coordinate vectors.
В известном баро-инерциальном высотомере решается задача коррекции нарастающих во времени погрешностей вычисления скорости и высоты ЛА и улучшаются динамические характеристики. Однако в автономном режиме, т.е. при отсутствии внешних измерений, погрешность вычисления вектора скорости и высоты будет определяться погрешностями инерциальных датчиков. Погрешности ДЛУ не должны превышать 2·10-7 g, что указано в источнике [3, с.272]. Погрешности ДЛУ средней точности не менее 2·10-2 g, что не позволяет построить устройство для вычисления всех составляющих векторов скорости и координат ЛА, работающее в том числе и в автономном режиме, для малоразмерного БПЛА на датчиках средней точности.In the well-known baro-inertial altimeter, the problem of correcting the errors of calculation of the speed and altitude of the aircraft increasing in time is solved, and the dynamic characteristics are improved. However, offline, i.e. in the absence of external measurements, the error in calculating the velocity and height vector will be determined by the errors of inertial sensors. DLU errors should not exceed 2 · 10 -7 g, which is indicated in the source [3, p.272]. Errors of medium-accuracy DLDs of at least 2 · 10 -2 g, which does not allow constructing a device for calculating all components of the aircraft’s velocity and coordinate vectors, which also works in autonomous mode, for a small UAV on medium-precision sensors.
Аналогом бесплатформенной инерциальной курсовертикали (БИКВ) является БИКВ [4, с.29-35], которая содержит блок лазерных (или другого типа) ДУС, блок ДЛУ, блок начальной выставки, блок интеграторов, вычисляющий матрицу ориентации интегрированием модифицированного уравнения Пуассона, блок вычисления дополнительных угловых скоростей ЛА, обусловленных кривизной траектории облета земного эллипсоида, блок пересчета матрицы ориентации в углы ориентации.An analogue of the strapdown inertial course-line (BIKV) is the BIKV [4, p.29-35], which contains a laser unit (or other type) of DLS, a DLU unit, an initial exhibition unit, an integrator unit, which computes the orientation matrix by integrating the modified Poisson equation, a calculation unit additional angular velocities of the aircraft, due to the curvature of the trajectory of the flight of the earth's ellipsoid, a block for converting the orientation matrix into orientation angles.
В известной БИКВ алгоритмическими средствами уменьшается влияние методических погрешностей вычисления углов крена, курса и тангажа, обусловленных кривизной траектории облета ЛА земного эллипсоида. Инструментальные погрешности ДУС и ДЛУ должны быть достаточно малыми. Однако наибольшее влияние на точность вычисления углов ориентации оказывают ненулевые сигналы ДУС и ДЛУ при отсутствии угловых скоростей и линейных ускорений, так как в процессе интегрирования происходит накопление ошибок. Например, нулевой сигнал ДУС не должен превышать 1-3 град./ч, тогда уход БИКВ за час составит несколько градусов. При использовании в известном устройстве датчиков средней точности, которые целесообразно применять в малоразмерной беспилотной авиации, ошибки вычисления углов могут достигать сотен градусов.In the well-known BIKV, the influence of methodological errors in calculating the roll angles, heading, and pitch due to the curvature of the trajectory of the overhead flight of the Earth's ellipsoid is reduced by algorithmic means. The instrumental errors of the TLS and DLU should be sufficiently small. However, the nonzero signals of the TLS and DLU in the absence of angular velocities and linear accelerations have the greatest influence on the accuracy of calculating orientation angles, since errors accumulate during the integration process. For example, the zero signal of the TLS should not exceed 1-3 deg./h, then the departure of the NIR in an hour will be several degrees. When using in the known device sensors of medium accuracy, which are advisable to use in small unmanned aircraft, the error in calculating the angles can reach hundreds of degrees.
Наиболее близкой к заявляемой БИКВ по технической сущности является БИКВ [5], которая содержит трехканальный блок ДУС, трехканальный блок линейных акселерометров, формирователь производных от углов ориентации, блок коррекции, блок интеграторов, блок вычисления наблюдаемой вертикали, блок вычисления ошибок курсовертикали, фильтр, блок выставки курса, при этом входы формирователя производных от углов ориентации соединены с выходами трехканального блока ДУС и выходами блока интеграторов, блок коррекции соединен с выходами формирователя производных от углов ориентации и выходами фильтра, а выходы блока коррекции соединены с блоком интеграторов, входы блока вычисления ошибок курсовертикали соединены с выходами блока вычисления наблюдаемой вертикали, с выходами блока выставки курса и с выходами блока интеграторов, а выходы блока вычисления ошибок курсовертикали соединены с фильтром, входы блока вычисления наблюдаемой вертикали соединены с выходами трехканального блока линейных акселерометров, входы блока выставки курса соединены с выходом блока коррекции и с аппаратурой, вычисляющей начальную или накопившуюся ошибку по курсу.Closest to the claimed BIKV in technical essence is BIKV [5], which contains a three-channel block of TLS, a three-channel block of linear accelerometers, a shaper of derivatives of orientation angles, a block of correction, a block of integrators, a block for calculating the observed vertical, a block for calculating vertical errors, a filter, a block course shows, while the inputs of the driver of the derivatives of the orientation angles are connected to the outputs of the three-channel SDS block and the outputs of the integrator block, the correction block is connected to the outputs of the driver derivatives of the orientation angles and the filter outputs, and the outputs of the correction unit are connected to the integrator block, the inputs of the vertical error calculator are connected to the outputs of the observable vertical calculator, the outputs of the course show block and the outputs of the integrator block, and the outputs of the vertical error calculator are connected to the filter , the inputs of the observable vertical calculation unit are connected to the outputs of the three-channel linear accelerometer unit, the inputs of the course show unit are connected to the output of the correction unit and to the apparatus swarm, calculating the initial or accumulated error rate.
В известной БИКВ снижение погрешности вычисления углов ориентации ЛА осуществляется компенсацией нулей сигналов на входе в блок интеграторов, но при эволюциях ЛА величины компенсирующих сигналов будут изменяться, тогда в переходных режимах компенсация нулевых сигналов из-за инерционности процессов в фильтре будет неточной, что приведет к погрешностям вычисления углов ориентации. Погрешности в переходных режимах могут быть снижены только при полном отсутствии погрешностей нулей ДУС. Дополнительные погрешности вычисления углов ориентации при эволюциях ЛА будут возникать и из-за погрешностей крутизны характеристик ДУС, которые в известной БИКВ не компенсируются. Погрешности вычисления углов ориентации будут иметь место также и из-за неточности вычисления наблюдаемой вертикали и ошибок определения курса, причем погрешности вычисления наблюдаемой вертикали будут определяться погрешностями линейных акселерометров, а погрешность вычисления курса в данном устройстве не определена. Таким образом, повышение точности вычисления углов ориентации возможно только при устранении отмеченных недостатков БИКВ.In the well-known BIKV, the error in calculating the orientation angles of the aircraft is reduced by compensating for the zeros of the signals at the input to the integrator block, but during the evolution of the aircraft, the values of the compensating signals will change, then in transient modes the compensation of the zero signals due to the inertia of the processes in the filter will be inaccurate, which will lead to errors calculation of orientation angles. Errors in transient conditions can be reduced only with the complete absence of errors of zeros of the TLS. Additional errors in the calculation of orientation angles during evolution of aircraft will also arise due to errors in the steepness of the characteristics of the TLS, which are not compensated in the well-known BIC. Errors in the calculation of orientation angles will also take place due to inaccuracies in the calculation of the observed vertical and errors in determining the course, and errors in the calculation of the observed verticals will be determined by errors in linear accelerometers, and the error in calculating the course in this device is not defined. Thus, an increase in the accuracy of calculating orientation angles is possible only when addressing the noted drawbacks of the NIR.
Известны способы коррекции измерительных устройств, приведенные в источнике [6, с.54-66, рис.9-15], заключающиеся в формировании корректирующего сигнала методом вспомогательных измерений, методом образцовых сигналов или методом обратного преобразования, являющегося функционалом погрешности измерения, вычислением корректирующего воздействия с помощью корректирующего сигнала, введением корректирующего воздействия на параметры измерительного устройства таким образом, чтобы реальная статическая функция преобразования измерительного устройства приближалась к номинальной, или введением поправок на выход измерительного устройства, вычисляемых дополнительным измерительным преобразователем корректирующего воздействия.Known methods for the correction of measuring devices described in the source [6, p. 54-66, Fig. 9-15], which consist in the formation of the correction signal by the method of auxiliary measurements, by the method of reference signals or by the method of inverse transformation, which is a functional of the measurement error, calculation of the corrective effect using a correction signal, by introducing a correction action on the parameters of the measuring device so that the real static function of the conversion of the measuring device oystva approaching the nominal, or by introducing corrections for the measurement device output transducer calculated additional corrective action.
Недостатки известных способов коррекции измерительных устройств следующие:The disadvantages of the known methods of correction of measuring devices are as follows:
- невозможность учета всех факторов, влияющих на погрешность измерения, при вычислении корректирующего сигнала методом вспомогательных измерений и, следовательно, невозможность полной компенсации погрешности, а также необходимость установки дополнительных датчиков для оценки влияния каждого фактора;- the impossibility of taking into account all the factors affecting the measurement error when calculating the correction signal by the method of auxiliary measurements and, therefore, the inability to completely compensate for the error, as well as the need to install additional sensors to assess the influence of each factor;
- необходимость периодического подключения к входу измерительного устройства образцового сигнала при формировании корректирующего сигнала методом образцовых сигналов, что для инерциальных датчиков в навигационных системах с технической точки зрения не представляется возможным;- the need for periodic connection to the input of the measuring device of the reference signal during the formation of the correction signal by the method of reference signals, which for inertial sensors in navigation systems from a technical point of view is not possible;
- необходимость использования точной измеряемой величины и выполнения точного обратного преобразования для измерительного устройства при формировании корректирующего сигнала методом обратного преобразования, что для инерциальных датчиков в навигационных системах с технической точки зрения также не представляется возможным;- the need to use an accurate measured value and perform an exact inverse transformation for the measuring device when generating the correction signal by the inverse transformation method, which is also not possible from an engineering point of view for inertial sensors in navigation systems;
- сложность воздействия на характеристику преобразования измерительного устройства, так как инерциальные датчики в навигационных системах являются сертифицированными объектами, с ограниченными возможностями подстройки параметров;- the complexity of the impact on the conversion characteristic of the measuring device, since inertial sensors in navigation systems are certified objects with limited options for tuning parameters;
- корректируется суммарная погрешность измерительного устройства или ее часть, что не позволяет существенно повысить точность навигационной системы при использовании известных способов коррекции погрешностей инерциальных датчиков, так как отдельные составляющие погрешности вносят различный вклад в суммарную погрешность навигационной системы при эволюциях ЛА.- the total error of the measuring device or its part is corrected, which does not significantly increase the accuracy of the navigation system when using known methods for correcting errors of inertial sensors, since individual components of the error make a different contribution to the total error of the navigation system during aircraft evolution.
Наиболее близким к заявляемому способу коррекции инерциальных датчиков по технической сущности является способ, приведенный в источнике [6, с.74-76], заключающийся в измерении вспомогательными измерительными устройствами корректирующих сигналов как известных функций измеряемой величины и различных влияющих на точность измерения факторов, вычислении номинальной измеряемой величины как функции, обратной функции измерительного преобразователя, с использованием скорректированного измеренного сигнала, вычислении погрешности измерения, приведенной к выходу измерительного устройства, как функции корректирующих сигналов и номинальной измеряемой величины, компенсации погрешности измерения.Closest to the claimed method of correction of inertial sensors in technical essence is the method described in the source [6, p. 74-76], which consists in measuring the auxiliary signals of the correcting signals as known functions of the measured quantity and various factors affecting the accuracy of the measurement, calculating the nominal the measured value as a function of the inverse function of the measuring transducer, using the adjusted measured signal, calculating the measurement error, rivedennoy to the output of the measuring device, as a function of correction signals and the nominal measurand compensate measurement errors.
Недостатки известного способа коррекции измерительных устройств следующие:The disadvantages of the known method of correction of measuring devices are as follows:
- погрешность измерительного устройства корректируется частично, в соответствии с факторами, измеряемыми вспомогательными измерительными устройствами;- the error of the measuring device is partially corrected, in accordance with the factors measured by auxiliary measuring devices;
- для измерения каждого фактора, влияющего на точность измерения, необходимо отдельное вспомогательное измерительное устройство;- to measure each factor affecting the accuracy of the measurement, you need a separate auxiliary measuring device;
- необходимо знать зависимость погрешности измерительного устройства от совместного действия всех факторов;- you need to know the dependence of the error of the measuring device on the combined action of all factors;
- необходимо иметь вычислительное устройство, которое вычисляло бы номинальную измеряемую величину и с использованием результатов измерений вычисляло бы погрешность измерительного устройства, приводило ее к выходу измерительного устройства и вычитало из результата измерений;- it is necessary to have a computing device that would calculate the nominal measured value and using the measurement results would calculate the error of the measuring device, bring it to the output of the measuring device and subtract from the measurement result;
- необходимо согласование частотных характеристик измерительного устройства, вспомогательных измерительных устройств, вычислительного устройства и частотных спектров измеряемого сигнала и влияющих факторов;- it is necessary to coordinate the frequency characteristics of the measuring device, auxiliary measuring devices, the computing device and the frequency spectra of the measured signal and influencing factors;
- при несоблюдении указанных выше требований точность коррекции будет низкая.- if the above requirements are not met, the accuracy of the correction will be low.
Аналогом устройства коррекции инерциальных датчиков является устройство коррекции инерциальных датчиков в инерциальной навигационной системе [7], в которой производится коррекция инерциальных датчиков компенсацией инструментальных погрешностей, обусловленных температурным дрейфом параметров. Коррекция осуществляется по внешним факторам (по изменению температуры корпуса блока инерциальных датчиков) с использованием модели температурной погрешности, построенной на основании статистических данных, присущей конкретному типу датчиков. При этом другие составляющие погрешности инерциальных датчиков должны быть достаточно малыми, так как они не оцениваются и, следовательно, не компенсируются. В то же время навигационные параметры, выдаваемые потребителю, не контролируются с использованием альтернативных измерений и не корректируются. В случае применения известной инерциальной навигационной системы в малоразмерной беспилотной авиации с дешевыми инерциальными датчиками средней точности предлагаемая коррекция инерциальной навигационной системы не обеспечивает необходимой точности.An analogue of the inertial sensor correction device is the inertial sensor correction device in the inertial navigation system [7], in which the inertial sensors are corrected by compensation of instrumental errors caused by the temperature drift of the parameters. Correction is carried out by external factors (by changing the temperature of the body of the inertial sensor unit) using the temperature error model built on the basis of statistical data inherent in a particular type of sensor. In this case, the other components of the error of inertial sensors must be sufficiently small, since they are not evaluated and, therefore, are not compensated. At the same time, the navigation parameters issued to the consumer are not controlled using alternative measurements and are not adjusted. In the case of using the known inertial navigation system in small unmanned aircraft with cheap inertial sensors of medium accuracy, the proposed correction of the inertial navigation system does not provide the necessary accuracy.
Наиболее близким к заявляемому устройству коррекции инерциальных датчиков по технической сущности является измерительное устройство, приведенное в источнике [6, с.74-76, рис.17], содержащее измерительное устройство, n вспомогательных измерительных устройств, вычислительное устройство и блок компенсации погрешности измерения, реализованное в соответствии с приведенным выше способом коррекции датчиков.Closest to the claimed device for the correction of inertial sensors in technical essence is a measuring device shown in the source [6, p. 74-76, Fig. 17], containing a measuring device, n auxiliary measuring devices, a computing device and a unit for compensation of measurement error, implemented in accordance with the above sensor correction method.
Недостатком известного измерительного устройства является сложность реализации всех требований, перечисленных в недостатках способа коррекции датчиков, и существенное снижение точности при частичной реализации перечисленных требований. Построить высокоэффективную систему коррекции возможно лишь в том случае, когда осуществляется компенсация всех основных составляющих погрешности инерциальных датчиков в отдельности, так как их влияние на результат различное на различных режимах полета. К основным составляющим погрешности инерциальных датчиков следует отнести: аддитивные и мультипликативные погрешности, причем отношение составляющих погрешности к измеряемой величине составляет 0,001... 0,0001, а к шуму - 0,01…0,001. Малые погрешности инерциальных датчиков оказывают существенное влияние на погрешности устройства вычисления скорости и координат, БИКВ и навигационный комплекс в целом. Для полной компенсации погрешности измерения необходимо определить погрешность измерения инерциального датчика с высокой точностью, так как в противном случае компенсация будет неполной. Однако известные устройства не позволяют выполнить эту функцию в полной мере.A disadvantage of the known measuring device is the difficulty in implementing all the requirements listed in the disadvantages of the sensor correction method, and a significant decrease in accuracy in the partial implementation of the listed requirements. It is possible to build a highly effective correction system only when all the main components of the error of the inertial sensors are compensated separately, since their influence on the result is different in different flight modes. The main components of the error of inertial sensors include: additive and multiplicative errors, and the ratio of the components of the error to the measured value is 0.001 ... 0.0001, and the noise is 0.01 ... 0.001. Small errors of inertial sensors have a significant impact on the errors of the device for calculating speed and coordinates, NIRS and the navigation system as a whole. To completely compensate for the measurement error, it is necessary to determine the measurement error of the inertial sensor with high accuracy, since otherwise the compensation will be incomplete. However, known devices do not allow this function to be fully implemented.
Общими признаками заявляемого навигационного комплекса и известного навигационного комплекса [2] являются бортовой вычислитель, трехканальный блок ДЛУ, блок измерения координат, блок измерения скорости, трехстепенной магнитный датчик направления, трехканальный блок ДУС.Common features of the claimed navigation system and the known navigation system [2] are an on-board computer, a three-channel unit DLU, a unit for measuring coordinates, a unit for measuring speed, a three-degree magnetic direction sensor, a three-channel unit for remote control systems.
Общими признаками заявляемого устройства вычисления скорости и координат и известного баро-инерциального высотомера [3, с.281, рис.7.13] являются блок введения поправок Кориолиса и ускорения силы тяжести Земли, блок коррекции ускорения, блок вычисления скорости, блок задания начальной скорости, блок коррекции скорости, блок вычисления координат, блок задания начальных координат, блок вычисления погрешности по координатам, блок фильтрации погрешности по координатам, блок оценки погрешности скорости по координатам, при этом первый вход блока коррекции ускорения соединен с выходом блока введения поправок Кориолиса и ускорения силы тяжести Земли, первый и второй входы блока вычисления скорости соединены с выходом блока коррекции ускорения и с выходом блока задания начальной скорости, первый и второй входы блока вычисления координат соединены с выходом блока коррекции скорости и с выходом блока задания начальных координат, первый вход блока фильтрации погрешности по координатам соединен с выходом блока вычисления погрешности по координатам, вход блока оценки погрешности скорости по координатам соединен с выходом блока фильтрации погрешности по координатам, выход блока оценки погрешности скорости по координатам соединен со вторым входом блока коррекции скорости.Common features of the inventive device for calculating speed and coordinates and the known baro-inertial altimeter [3, p. 281, Fig. 7.13] are a block for introducing Coriolis corrections and acceleration of gravity of the Earth, an acceleration correction unit, a speed calculation unit, an initial speed setting unit, a block speed corrections, a unit for calculating coordinates, a unit for specifying the initial coordinates, a unit for calculating an error by coordinates, a unit for filtering an error in coordinates, a unit for estimating an error in speed by coordinates, while the first input of the unit acceleration correction is connected to the output of the Coriolis correction and Earth gravity acceleration input unit, the first and second inputs of the speed calculation unit are connected to the output of the acceleration correction unit and to the output of the initial speed setting unit, the first and second inputs of the coordinate calculation unit are connected to the output of the speed correction unit and with the output of the block for setting the initial coordinates, the first input of the block for filtering the error by coordinates is connected to the output of the block for calculating the error in coordinates, the input of the block for estimating the error c The coordinate coordinates are connected to the output of the coordinate error filtering unit, the output of the speed error estimation block by coordinates is connected to the second input of the speed correction block.
Общими признаками заявляемой БИКВ и известной БИКВ [5] являются формирователь производных от углов ориентации, блок коррекции, блок интеграторов, блок вычисления погрешности угловой ориентации, фильтр, блок вычисления наблюдаемой вертикали, при этом второй вход формирователя производных от углов ориентации соединен с выходом блока интеграторов, входы блока коррекции соединены с выходом формирователя производных от углов ориентации и выходом фильтра, вход блока интеграторов соединен с выходом блока коррекции, первый вход блока вычисления погрешности угловой ориентации соединен с выходом блока интеграторов, первый вход фильтра соединен с выходом блока вычисления погрешности угловой ориентации.Common features of the claimed NIR and the known NIR [5] are the driver of the derivatives of orientation angles, the correction unit, the integrator unit, the unit for calculating the error of the angular orientation, the filter, the unit for calculating the observed vertical, the second input of the driver of the derivatives of the orientation angles is connected to the output of the integrator unit , the inputs of the correction block are connected to the output of the driver of the derivatives of the orientation angles and the output of the filter, the input of the integrator block is connected to the output of the correction block, the first input of the calculation block Ia error angular orientation of integrators connected to the output unit, the first input filter connected to the output of error calculation unit angular orientation.
Общим признаком заявляемого способа коррекции инерциальных датчиков и известного способа коррекции датчиков [6, с.74-76] является то, что компенсируют погрешности измерений.A common feature of the proposed method of correction of inertial sensors and the known method of correction of sensors [6, p. 74-76] is that they compensate for measurement errors.
Общим признаком заявляемого устройства коррекции инерциальных датчиков и известного измерительного устройства [6, с.74-76, рис.17] является блок компенсации погрешности измерений.A common feature of the claimed device for the correction of inertial sensors and the known measuring device [6, p. 74-76, Fig. 17] is a compensation unit for measurement error.
Решаемой технической задачей предлагаемой группы изобретений является снижение погрешности определения параметров движения ЛА при использовании датчиков средней точности, которые целесообразно применять в малоразмерной беспилотной авиации.The technical problem of the proposed group of inventions is the reduction of the error in determining the parameters of the aircraft’s motion when using medium-precision sensors, which are expedient to use in small unmanned aircraft.
Техническим результатом является снижение погрешности вычисления вектора скорости, радиус-вектора в нормальной земной системе координат и вектора угловой ориентации ЛА.The technical result is to reduce the error in calculating the velocity vector, radius vector in the normal earth coordinate system and the angular orientation vector of the aircraft.
Поставленная задача решается за счет того, что:The problem is solved due to the fact that:
- в навигационном комплексе бортовой вычислитель выполнен в виде БИКВ и устройства вычисления скорости и координат, при этом первый вход устройства вычисления скорости и координат соединен с выходом трехканального блока ДЛУ, второй и третий входы устройства вычисления скорости и координат соединены с первым и вторым выходами блока измерения координат, четвертый и пятый входы устройства вычисления скорости и координат соединены с первым и вторым выходами блока измерения скорости, шестой и седьмой входы устройства вычисления скорости и координат соединены с первым и вторым выходами БИКВ, первый и второй входы БИКВ соединены с выходом трехканального блока ДУС и с выходом трехстепенного магнитного датчика направления, а третий, четвертый, пятый и шестой входы БИКВ соединены с третьим, четвертым, пятым и первым выходами устройства вычисления скорости и координат соответственно, первый и второй выходы устройства вычисления скорости и координат являются выходами вектора скорости и радиус-вектора в нормальной земной системе координат после коррекции, а первый выход БИКВ является выходом вектора угловой ориентации;- in the navigation system, the on-board calculator is made in the form of a BIKV and a device for calculating speed and coordinates, while the first input of the device for calculating speed and coordinates is connected to the output of the three-channel DLU unit, the second and third inputs of the device for calculating speed and coordinates are connected to the first and second outputs of the measurement unit coordinates, the fourth and fifth inputs of the speed calculation device and the coordinates are connected to the first and second outputs of the speed measuring unit, the sixth and seventh inputs of the speed calculation device and coordinates are connected to the first and second outputs of the NECS, the first and second inputs of the NECS are connected to the output of the three-channel DUS unit and to the output of the three-stage magnetic direction sensor, and the third, fourth, fifth and sixth inputs of the NECS are connected to the third, fourth, fifth and first outputs of the calculation device speed and coordinates, respectively, the first and second outputs of the device for calculating speed and coordinates are the outputs of the velocity vector and radius vector in the normal earth coordinate system after correction, and the first output is Busy output of the angular orientation;
- в устройство вычисления скорости и координат введены устройство коррекции инерциальных датчиков, блок пересчета скорости из связанной системы координат в нормальную земную, блок коррекции координат, блок оценки присутствия погрешности по скорости в связанной системе координат, блок оценки присутствия погрешности по ускорению, при этом первый, второй и третий входы устройства коррекции инерциальных датчиков соединены с первым входом устройства вычисления скорости и координат и с первым и вторым выходами блока оценки присутствия погрешности по ускорению соответственно, выход устройства коррекции инерциальных датчиков соединен с первым входом блока введения поправок Кориолиса и ускорения силы тяжести Земли и с четвертым выходом устройства вычисления скорости и координат, второй, третий и четвертый входы блока введения поправок Кориолиса и ускорения силы тяжести Земли соединены с шестым и седьмым входами устройства вычисления скорости и координат и с выходом блока вычисления скорости соответственно, второй вход блока коррекции ускорения соединен с первым выходом блока оценки присутствия погрешности по ускорению, первый и второй входы блока пересчета скорости из связанной системы координат в нормальную земную соединены с выходом блока вычисления скорости и с шестым входом устройства вычисления скорости и координат, первый вход блока коррекции скорости соединен с выходом блока пересчета скорости из связанной системы координат в нормальную земную, первый и второй входы блока коррекции координат соединены с выходом блока вычисления координат и с выходом блока фильтрации погрешности по координатам, первый, второй и третий входы блока вычисления погрешности по координатам соединены с выходом блока коррекции координат и со вторым и третьим входами устройства вычисления скорости и координат соответственно, второй вход блока фильтрации погрешности по координатам соединен с третьим входом устройства вычисления скорости и координат, первый и второй входы блока оценки присутствия погрешности по скорости в связанной системе координат соединены с выходом блока оценки погрешности скорости по координатам и с шестым входом устройства вычисления скорости и координат, первый и второй входы блока оценки присутствия погрешности по ускорению соединены с выходом блока оценки присутствия погрешности по скорости в связанной системе координат и с третьим входом устройства вычисления скорости и координат, первый, второй, третий и пятый выходы устройства вычисления скорости и координат соединены с выходом блока коррекции скорости, с выходом блока коррекции координат, со вторым выходом блока оценки присутствия погрешности по ускорению и с выходом блока оценки присутствия погрешности по скорости в связанной системе координат соответственно;- an inertial sensor correction device, a speed conversion unit from a connected coordinate system to a normal earth one, a coordinate correction unit, a speed error presence estimation unit in a connected coordinate system, an acceleration error presence evaluation unit, the first one, the second and third inputs of the inertial sensor correction device are connected to the first input of the device for calculating speed and coordinates and to the first and second outputs of the unit for assessing the presence of For acceleration purposes, respectively, the output of the inertial sensor correction device is connected to the first input of the Coriolis correction and gravity acceleration unit and the fourth output of the speed and coordinate calculation device, the second, third and fourth inputs of the Coriolis correction and Earth gravity acceleration unit are connected to the sixth and seventh inputs of the device for calculating speed and coordinates and with the output of the speed calculation unit, respectively, the second input of the acceleration correction unit is connected to the first output the unit for evaluating the presence of acceleration errors, the first and second inputs of the speed conversion unit from the connected coordinate system to the normal earth are connected to the output of the speed calculation unit and to the sixth input of the speed and coordinate calculation device, the first input of the speed correction unit is connected to the output of the speed conversion unit from the connected coordinate systems to normal earth, the first and second inputs of the coordinate correction block are connected to the output of the coordinate calculation block and to the output of the coordinate error filtering block am, the first, second and third inputs of the coordinate error calculation unit are connected to the output of the coordinate correction unit and to the second and third inputs of the speed and coordinate calculation device, respectively, the second input of the error accuracy filtering unit is connected to the third input of the speed and coordinate calculation device, the first and the second inputs of the unit for estimating the presence of an error in speed in a connected coordinate system are connected to the output of the unit for estimating the error in speed in coordinates and with the sixth input of the device computing speed and coordinates, the first and second inputs of the unit for estimating the presence of errors in acceleration are connected to the output of the unit for evaluating the presence of errors in speed in a connected coordinate system and with the third input of the device for calculating speed and coordinates, the first, second, third and fifth outputs of the device for calculating speed and coordinates are connected to the output of the speed correction unit, with the output of the coordinate correction unit, with the second output of the unit for assessing the presence of acceleration errors and with the output of the unit for evaluating the presence of eshnosti speed in the related coordinate system, respectively;
- а также в устройство вычисления скорости и координат дополнительно введены блок вычисления погрешности по скорости и блок фильтрации погрешности по скорости, при этом первый, второй и третий входы блока вычисления погрешности по скорости соединены с выходом блока коррекции скорости, с четвертым и пятым входами устройства вычисления скорости и координат соответственно, первый и второй входы блока фильтрации погрешности по скорости соединены с выходом блока вычисления погрешности по скорости и с пятым входом устройства вычисления скорости и координат, третий вход блока оценки присутствия погрешности по ускорению соединен с пятым входом устройства вычисления скорости и координат, выход блока фильтрации погрешности по скорости соединен с третьим входом блока оценки присутствия погрешности по скорости в связанной системе координат и с третьим входом блока коррекции скорости;- and also a speed error calculation unit and a speed error filtering unit are additionally introduced into the speed and coordinate calculation device, while the first, second and third inputs of the speed error calculation unit are connected to the output of the speed correction unit, with fourth and fifth inputs of the calculation device speed and coordinates, respectively, the first and second inputs of the speed error filtering unit are connected to the output of the speed error calculation unit and to the fifth input of the speed spine and coordinates the third input error presence estimator to accelerate coupled to a fifth input of the device the velocity calculation and coordinate error velocity filter block output is connected to the third input of the evaluation unit the presence of an error in speed in the related coordinate system and the third input of the speed correction block;
- в БИКВ введены устройство коррекции инерциальных датчиков, блок введения поправки на угловую скорость вращения Земли, блок коррекции угловых скоростей, блок оценки присутствия погрешности по угловой скорости, блок коррекции наблюдаемых углов ориентации, блок вычисления наблюдаемого угла рысканья, блок вычисления магнитного курса, при этом первый, второй и третий входы устройства коррекции инерциальных датчиков соединены с первым входом БИКВ, выходом блока оценки присутствия погрешности по угловой скорости и третьим входом БИКВ соответственно, первый и второй входы блока введения поправки на угловую скорость вращения Земли соединены с выходом устройства коррекции инерциальных датчиков и с выходом блока интеграторов, входы блока коррекции угловых скоростей соединены с выходом блока введения поправки на угловую скорость вращения Земли и с выходом блока оценки присутствия погрешности по угловой скорости, первый вход формирователя производных от углов ориентации соединен с выходом блока коррекции угловых скоростей, первый и второй входы блока оценки присутствия погрешности по угловой скорости соединены с выходом фильтра и с выходом блока интеграторов, второй вход блока вычисления погрешности угловой ориентации соединен с выходом блока коррекции наблюдаемых углов ориентации, первый вход блока коррекции наблюдаемых углов ориентации соединен с выходом блока вычисления наблюдаемой вертикали и выходом блока вычисления наблюдаемого угла рысканья, вход блока вычисления наблюдаемой вертикали соединен с четвертым входом БИКВ, первый вход блока вычисления наблюдаемого угла рысканья соединен с выходом блока вычисления магнитного курса, первый и второй входы которого соединены со вторым входом БИКВ и с выходом блока интеграторов, первый и второй выходы БИКВ соединены с выходом блока интеграторов и с выходом устройства коррекции инерциальных датчиков соответственно;- a correction device for inertial sensors, a block for correcting the angular velocity of rotation of the Earth, a block for correcting the presence of an error in angular velocity, a block for correcting the observed orientation angles, a block for calculating the observed yaw angle, and a unit for calculating the magnetic course are introduced into the NIRC; the first, second and third inputs of the inertial sensor correction device are connected to the first input of the NIR, the output of the unit for assessing the presence of errors in angular velocity and the third input of the NIR Naturally, the first and second inputs of the block for introducing the correction for the angular velocity of rotation of the Earth are connected to the output of the correction device for inertial sensors and to the output of the unit of integrators, the inputs of the block for correcting the angular velocity of the Earth are connected to the output of the block for correcting the angular velocity of the Earth and with the output of the unit for estimating the presence of error in angular velocity, the first input of the driver of the derivatives of the orientation angles is connected to the output of the block of correction of angular velocities, the first and second inputs of the unit for assessing the presence of the angular velocity decisions are connected to the output of the filter and to the output of the integrator unit, the second input of the angular orientation error calculation unit is connected to the output of the observed orientation angle correction unit, the first input of the observed orientation angle correction unit is connected to the output of the observed vertical calculation unit and the output of the observed angle calculation unit yaw, the input of the unit for calculating the observed vertical is connected to the fourth input of the NIR, the first input of the unit for calculating the observed angle of yaw is connected to the output magnetic heading calculation unit, the first and second inputs connected to the second input and output BIKV integrator unit, the first and second outputs BIKV integrators connected to the output unit and to output the correction inertial sensor device, respectively;
- а также в БИКВ дополнительно введен блок выработки признаков включения коррекции угловой ориентации, вход которого соединен с выходом формирователя производных от углов ориентации, а выход соединен со вторым входом фильтра;- as well as in the BIKV, an additional block for generating signs of the inclusion of correction of the angular orientation is added, the input of which is connected to the output of the driver of the derivatives of the orientation angles, and the output is connected to the second input of the filter;
- а также в БИКВ дополнительно введены блок оценки присутствия погрешности угловой ориентации и блок вычисления погрешности наблюдаемых углов ориентации, при этом первый, второй и третий входы блока оценки присутствия погрешности угловой ориентации соединены с шестым и пятым входами БИКВ и с выходом блока интеграторов соответственно, первый и второй входы блока вычисления погрешности наблюдаемых углов ориентации соединены с выходом блока оценки присутствия погрешности угловой ориентации и с третьим входом БИКВ соответственно, выход блока вычисления погрешности наблюдаемых углов ориентации соединен со вторым входом блока коррекции наблюдаемых углов ориентации;- as well as in the NIRC, an additional unit for evaluating the presence of an error in the angular orientation and an inline calculating unit for the observed orientation angles are introduced, the first, second and third inputs of the unit for evaluating the presence of an error in angular orientation are connected to the sixth and fifth inputs of the NIR unit and with the output of the integrator block, respectively, the first and the second inputs of the unit for calculating the error of the observed orientation angles are connected to the output of the unit for assessing the presence of the error of the angular orientation and to the third input of the NIRC, respectively, the output Lok calculation error of the observed orientation angles connected to the second input of the correction of the observed orientation angles;
- а также в БИКВ дополнительно введен блок коррекции магнитного курса, первый, второй и третий входы которого соединены с выходом блока вычисления магнитного курса, выходом блока вычисления погрешности наблюдаемых углов ориентации и третьим входом БИКВ соответственно, выход блока коррекции магнитного курса соединен со вторым входом блока вычисления наблюдаемого угла рысканья;- as well as a magnetic heading correction unit, the first, second and third inputs of which are connected to the output of the magnetic heading unit, the output of the unit for calculating the error of the observed orientation angles and the third input of the heading unit, respectively, the output of the magnetic heading correction unit is connected to the second input of the unit computing the observed yaw angle;
- в способе коррекции инерциальных датчиков оценивают присутствие погрешности измерений, вычисляют аддитивную составляющую полной погрешности измерений, при этом оценку присутствия погрешности измерений производят по погрешностям вычисляемых характеристик движения, а аддитивную составляющую полной погрешности измерений вычисляют изодромным преобразованием оценки присутствия погрешности измерений;- in the method of correction of inertial sensors, the presence of measurement error is estimated, the additive component of the total measurement error is calculated, while the presence of the measurement error is estimated from the errors of the calculated motion characteristics, and the additive component of the total measurement error is calculated by isodromic conversion of the estimate of the presence of measurement error;
- а также в способе коррекции инерциальных датчиков вычисляют погрешности крутизны характеристик инерциальных датчиков, определяют знак сдвинутого по фазе результата измерений, вычисляют мультипликативную составляющую полной погрешности измерений, при этом фазовый сдвиг результата измерений определяют по фазовому смещению оценки присутствия погрешности измерений относительно результата измерений, погрешности крутизны характеристик инерциальных датчиков вычисляют изодромным преобразованием произведения оценки присутствия погрешности измерений на знак сдвинутого по фазе результата измерений, а мультипликативную составляющую полной погрешности измерений вычисляют умножением погрешности крутизны характеристик инерциальных датчиков на результат измерений;- as well as in the method of correction of inertial sensors, the slope errors of the characteristics of the inertial sensors are calculated, the sign of the phase-shifted measurement result is determined, the multiplicative component of the total measurement error is calculated, the phase shift of the measurement result is determined by the phase shift of the estimate of the presence of measurement error relative to the measurement result, the slope error characteristics of inertial sensors are calculated by isodromic transformation of the product of the assessment of the presence of burials The measurement accuracy by the sign of the phase-shifted measurement result, and the multiplicative component of the total measurement error is calculated by multiplying the error of the slope of the characteristics of the inertial sensors by the measurement result;
- в устройство коррекции инерциальных датчиков введен блок вычисления аддитивной погрешности измерений, при этом первый и второй входы блока компенсации погрешности измерений соединены с первым входом устройства коррекции инерциальных датчиков и с выходом блока вычисления аддитивной погрешности измерений, первый вход которого соединен со вторым входом устройства коррекции инерциальных датчиков, выход блока компенсации погрешности измерений соединен с выходом устройства коррекции инерциальных датчиков;- a unit for calculating the additive error of measurements is introduced into the device for correcting inertial sensors, while the first and second inputs of the unit for compensating for the error of measurements are connected to the first input of the device for correcting the inertial sensors and to the output of the unit for calculating the additive error of measurements, the first input of which is connected to the second input of the device for correcting inertial sensors, the output of the measurement error compensation unit is connected to the output of the inertial sensor correction device;
- а также в устройство коррекции инерциальных датчиков дополнительно введены блок вычисления погрешности крутизны характеристик инерциальных датчиков, блок фазовых согласований, блок вычисления мультипликативной погрешности измерений, при этом первый и второй входы блока вычисления погрешности крутизны характеристик инерциальных датчиков соединены со вторым входом устройства коррекции инерциальных датчиков и с выходом блока фазовых согласований, первый и второй входы которого соединены с выходом блока компенсации погрешности измерений и третьим входом устройства коррекции инерциальных датчиков, первый и второй входы блока вычисления мультипликативной погрешности измерений соединены с выходом блока вычисления погрешности крутизны характеристик инерциальных датчиков и выходом блока компенсации погрешности измерений, выход блока вычисления мультипликативной погрешности измерений соединен с третьим входом блока компенсации погрешности измерений;- as well as an inertial sensor correction device, an inertial sensor slope error calculation unit, a phase matching unit, a multiplicative measurement error calculation unit are additionally introduced, while the first and second inputs of the inertial sensor slope error calculation unit are connected to the second input of the inertial sensor correction device and with the output of the phase matching unit, the first and second inputs of which are connected to the output of the error correction compensation unit ferenity and the third input of the inertial sensor correction device, the first and second inputs of the unit for calculating the multiplicative error of the measurements are connected to the output of the unit for calculating the error of the slope of the characteristics of the inertial sensors and the output of the unit for compensating the error of measurements, the output of the unit for calculating the multiplicative error of measurements is connected to the third input of the unit for compensating the measurement error;
- а также в устройство коррекции инерциальных датчиков дополнительно введен блок режима коррекции, выход которого соединен со вторым входом блока вычисления аддитивной погрешности измерений и третьим входом блока вычисления погрешности крутизны характеристик инерциальных датчиков.- as well as a correction mode block, an output of which is connected to the second input of the additive measurement error calculation unit and the third input of the inertial sensor characteristics slope error calculation unit is additionally introduced into the inertial sensor correction device.
Предлагаемые изобретения поясняются графическими материалами, где представлены:The proposed invention is illustrated by graphic materials, which represent:
на фиг.1 - функциональная схема навигационного комплекса, на которой показаны: 1 - БИКВ, 2 - устройство вычисления скорости и координат, 3 - трехканальный блок ДЛУ, 4 - блок измерения координат, 5 -блок измерения скорости, 6 - трехстепенной магнитный датчик направления, 7 - трехканальный блок ДУС, ψим - вектор измеренного магнитного поля, Ωu - вектор измеренной угловой скорости, nu - вектор измеренного линейного ускорения, Lug - измеренный радиус-вектор в нормальной земной системе координат, JL - массив признаков достоверности радиус-вектора, Vug - измеренный вектор скорости в нормальной земной системе координат, JV - массив признаков достоверности вектора скорости, Lgk - радиус-вектор в нормальной земной системе координат после коррекции, Vgk - вектор скорости в нормальной земной системе координат после коррекции, U - вектор угловой ориентации, Ωuk - вектор угловой скорости после коррекции, JU - массив признаков достоверности присутствия погрешности по ускорению, nuk - вектор линейного ускорения после коррекции, dVсв - вектор оценки присутствия погрешности по скорости в связанной системе координат;figure 1 - functional diagram of the navigation system, which shows: 1 - BIKV, 2 - device for calculating speed and coordinates, 3 - three-channel unit DLU, 4 - unit for measuring coordinates, 5 - unit for measuring speed, 6 - three-stage magnetic direction sensor , 7 - three-channel block of the TLS, ψ im is the vector of the measured magnetic field, Ω u is the vector of the measured angular velocity, n u is the vector of the measured linear acceleration, L ug is the measured radius vector in the normal earth coordinate system, J L is the array of signs of reliability radius vectors, V ug - measured velocity vector in a normal earth coordinate system, J V is an array of signs of reliability of a velocity vector, L gk is a radius vector in a normal earth coordinate system after correction, V gk is a velocity vector in a normal earth coordinate system after correction, U is an angular orientation vector , Ω uk - angular velocity after correction, J U - an array of features of reliability, n uk error presence of acceleration - vector after correction for linear acceleration, dV communication - vector estimation error rate in the presence of associated coordinates of the system t;
на фиг.2 - функциональная схема устройства вычисления скорости и координат, на которой показаны: 8 - устройство коррекции инерциальных датчиков, 9 - блок введения поправок Кориолиса и ускорения силы тяжести Земли, 10 - блок коррекции ускорения, 11 - блок вычисления скорости, 12 - блок задания начальной скорости, 13 - блок пересчета скорости из связанной системы координат в нормальную земную, 14 - блок коррекции скорости, 15 - блок вычисления координат, 16 - блок задания начальных координат, 17 - блок коррекции координат, 18 - блок вычисления погрешности по координатам, 19 - блок фильтрации погрешности по координатам, 20 - блок оценки погрешности скорости по координатам, 21 - блок оценки присутствия погрешности по скорости в связанной системе координат, 22 - блок оценки присутствия погрешности по ускорению, 23 - блок вычисления погрешности по скорости, 24 - блок фильтрации погрешности по скорости, nсв - вектор линейного ускорения в связанной системе координат, nсв k - вектор линейного ускорения в связанной системе координат после коррекции, V0 - вектор начальной скорости в связанной системе координат, Vсв - вектор скорости в связанной системе координат, Vg - вектор скорости в нормальной земной системе координат, L0 - радиус-вектор начального положения в нормальной земной системе координат, Lg - радиус-вектор в нормальной земной системе координат, dLg - вектор погрешности радиус-вектора, dLgk - вектор фильтрованной погрешности радиус-вектора, dVgLk - вектор оценки погрешности скорости по координатам, dnсв - вектор оценки присутствия погрешности по ускорению, dVg - вектор погрешности вектора скорости, dVgVk - вектор фильтрованной погрешности вектора скорости, описание других векторов представлено в описании к фиг.1;figure 2 is a functional diagram of a device for calculating speed and coordinates, which shows: 8 - a correction device for inertial sensors, 9 - a block for introducing Coriolis corrections and acceleration of gravity of the Earth, 10 - a block for correcting acceleration, 11 - a block for calculating speed, 12 - block for setting the initial speed, 13 - block for converting the speed from the connected coordinate system to the normal earth, 14 - block for correcting the speed, 15 - block for calculating the coordinates, 16 - block for setting the initial coordinates, 17 - block for correcting the coordinates, 18 - block for calculating the error by rdinatam, 19 - unit for filtering the error by coordinates, 20 - unit for estimating the error of speed by coordinates, 21 - unit for evaluating the presence of an error in speed in a connected coordinate system, 22 - unit for evaluating the presence of an error in acceleration, 23 - unit for calculating the error in speed, 24 is the velocity error filtering unit, n sv is the linear acceleration vector in the coupled coordinate system, n sv is the linear acceleration vector in the coupled coordinate system after correction, V 0 is the initial velocity vector in the coupled coordinate system, V sv is velocity vector in a connected coordinate system, V g is the velocity vector in the normal earth coordinate system, L 0 is the radius vector of the initial position in the normal earth coordinate system, L g is the radius vector in the normal earth coordinate system, dL g is the error vector radius -vector, dL gk - filtered error vector of the radius vector, dV gLk - velocity vector error estimates of coordinates, dn communication - vector error estimates presence of acceleration, dV g - velocity vector error vector, dV gVk - vector soon filtered error vector STI, a description of other vectors is presented in the description of Fig. 1;
на фиг.3 - функциональная схема БИКВ, на которой показаны: 25 - устройство коррекции инерциальных датчиков, 26 - блок введения поправки на угловую скорость вращения Земли, 27 - блок коррекции угловых скоростей, 28 - формирователь производных от углов ориентации, 29 - блок коррекции, 30 - блок интеграторов, 31 - блок вычисления погрешности угловой ориентации, 32 - фильтр, 33 - блок оценки присутствия погрешности по угловой скорости, 34 - блок коррекции наблюдаемых углов ориентации, 35 - блок вычисления наблюдаемой вертикали, 36 - блок вычисления наблюдаемого угла рысканья, 37 - блок вычисления магнитного курса, 38 - блок выработки признаков включения коррекции угловой ориентации, 39 - блок оценки присутствия погрешности угловой ориентации, 40 - блок вычисления погрешности наблюдаемых углов ориентации, 41 - блок коррекции магнитного курса, Ωсв - вектор угловой скорости в связанной системе координат, Ωсв k - вектор угловой скорости в связанной системе координат после коррекции, - вектор производных угловой ориентации, - вектор производных угловой ориентации после коррекции, ΔU - вектор погрешности угловой ориентации, ΔUф - вектор фильтрованной погрешности угловой ориентации, ΔΩ - вектор оценки присутствия погрешности по угловой скорости, Uнk - вектор наблюдаемой угловой ориентации после коррекции, Uн - вектор наблюдаемой угловой ориентации, Uнв - вектор наблюдаемой вертикали, ψн - наблюдаемый угол рысканья, ψм - магнитный курс, J - массив признаков включения коррекции угловой ориентации, dUV - вектор оценки присутствия погрешности угловой ориентации, ΔUн - вектор оценки погрешности наблюдаемой угловой ориентации, Δψн - оценка погрешности наблюдаемого угла рысканья, Δψм - оценка погрешности магнитного курса, описание других векторов представлено в описании к фиг.1;figure 3 - functional diagram BIKV, which shows: 25 - correction device for inertial sensors, 26 - block for the introduction of corrections for the angular velocity of rotation of the Earth, 27 - block correction of angular velocities, 28 - shaper of derivatives of orientation angles, 29 - block correction 30 - integrator unit, 31 - unit for calculating the error of angular orientation, 32 - filter, 33 - unit for assessing the presence of errors in angular velocity, 34 - unit for correcting observed orientation angles, 35 - unit for calculating the observed vertical, 36 - unit for calculating the observed angle yaw 37 - calculating unit magnetic heading, 38 - unit generation features enable correction of angular orientation, 39 - unit evaluating the presence of error angular orientation, 40 - unit calculating error of the observed orientation angles, 41 - unit magnetic heading correction, Ω communication - the angular velocity vector in a coupled coordinate system, Ω St k - the angular velocity vector in a coupled coordinate system after correction, - vector of derivatives of angular orientation, is the vector of the derivatives of the angular orientation after correction, ΔU is the vector of the error of the angular orientation, ΔU f is the vector of the filtered error of the angular orientation, ΔΩ is the vector of estimation of the presence of errors in the angular velocity, U nk is the vector of the observed angular orientation after correction, U n is the vector of the observed angular orientation, U HB - vector observed vertically, ψ n - observed yaw angle, ψ m - magnetic heading, J - array features enable correction of angular orientation, dU V - vector estimation error presence angular orientation, ΔU HB Ktorov error estimates of the observed angular orientation, Δψ n - error estimate observed yaw angle, Δψ m - estimate of the error rate of the magnetic, description of other vectors is presented herein to Figure 1;
на фиг.4 - функциональная схема устройства коррекции инерциальных датчиков, на которой показаны: 42 - блок компенсации погрешности измерений, 43 - блок вычисления аддитивной погрешности измерений, 44 - блок вычисления погрешности крутизны характеристик инерциальных датчиков, 45 - блок фазовых согласований, 46 - блок вычисления мультипликативной погрешности измерений, 47 - блок режима коррекции, Qu - вектор измерений инерциальных датчиков, Quk - вектор измерений инерциальных датчиков после коррекции, dQсв - вектор оценки присутствия погрешности измерений в связанной системе координат, dQk0 - вектор аддитивной погрешности измерений, Qukф - согласованный по фазе вектор измерений инерциальных датчиков после коррекции, dk - массив оценки погрешности крутизны характеристик инерциальных датчиков, dQkk - вектор мультипликативной погрешности измерений, JQ - массив признаков включения режима коррекции;figure 4 is a functional diagram of a correction device for inertial sensors, which shows: 42 - compensation unit for measurement error, 43 - unit for calculating the additive measurement error, 44 - unit for calculating the error in the slope of the characteristics of inertial sensors, 45 - block for phase matching, 46 - block computing a multiplicative error of measurements, 47 - correction unit mode, Q u - measurement vector inertial sensors, Q uk - inertial sensor measurement vector after correction, dQ communication - presence estimation error vector measurable eny in the related coordinate system, dQ k0 - vector additive measurement errors, Q ukf - a coherent phase vector measurement inertial sensors after the correction, dk - array error estimates transconductance characteristics of inertial sensors, dQ kk - vector multiplicative error of measurements, J Q - an array of features enable correction mode;
на фиг.5 - графики погрешности определения координат малоразмерного БПЛА (в нормальной земной системе координат: а) по оси X, б) по оси Y, в) по оси Z) при горизонтальном полете по прямолинейному участку траектории, умеренном ветре и турбулентности атмосферы, с использованием датчиков средней точности (погрешности инерциальных датчиков: нуля ДУС ±0.02°/c; крутизны характеристики ДУС 5%; нуля ДЛУ ±0.1 м/с2; крутизны характеристики ДЛУ 1%; магнитного датчика направления ±2°) и отключении коррекции (автономный полет) с 600 до 1200 секунды;figure 5 - graphs of the error in determining the coordinates of a small UAV (in the normal Earth coordinate system: a) along the X axis, b) along the Y axis, c) along the Z axis) for horizontal flight along a straight section of the trajectory, moderate wind and atmospheric turbulence, using sensors of medium accuracy (inertial sensor errors: zero TLS ± 0.02 ° / s; slope characteristic of
на фиг.6 - графики погрешности определения скорости малоразмерного БПЛА (в нормальной земной системе координат: а) по оси X, б) по оси Y, в) по оси Z) при горизонтальном полете по прямолинейному участку траектории, умеренном ветре и турбулентности атмосферы, с использованием датчиков средней точности (погрешности инерциальных датчиков: нуля ДУС ±0.02%; крутизны характеристики ДУС 5%; нуля ДЛУ ±0.1 м/с2; крутизны характеристики ДЛУ 1%; магнитного датчика направления ±2°) и отключении коррекции (автономный полет) с 600 до 1200 секунды;figure 6 - graphs of the error in determining the speed of a small UAV (in a normal Earth coordinate system: a) along the X axis, b) along the Y axis, c) along the Z axis) during horizontal flight along a straight section of the trajectory, moderate wind and atmospheric turbulence, using sensors of medium accuracy (inertial sensor errors: zero TLS ± 0.02%; slope of the TLS characteristic 5%; zero DLU ± 0.1 m / s 2 ; slope of the DLT characteristic 1%; magnetic direction sensor ± 2 °) and disable correction (autonomous flight ) from 600 to 1200 seconds;
на фиг.7 - графики погрешности определения углов ориентации малоразмерного БПЛА (связанной системы координат относительно нормальной земной системы координат: а) по углу крена, б) по углу рысканья, в) по углу тангажа) при горизонтальном полете по прямолинейному участку траектории, умеренном ветре и турбулентности атмосферы, с использованием датчиков средней точности (погрешности инерциальных датчиков: нуля ДУС ±0.02°/c; крутизны характеристики ДУС 5%; нуля ДЛУ ±0.1 м/с2; крутизны характеристики ДЛУ 1%; магнитного датчика направления ±2°) и отключении коррекции (автономный полет) с 600 до 1200 секунды.7 - graphs of the error in determining the orientation angles of a small UAV (coupled coordinate system relative to a normal earth coordinate system: a) roll angle, b) yaw angle, c) pitch angle) for horizontal flight along a straight section of the trajectory, moderate wind and atmospheric turbulence using medium-precision sensors (inertial sensor errors: SDL zero ± 0.02 ° / s; SLD
Заявляемый навигационный комплекс (фиг.1) вычисляет вектор угловой ориентации U{γ,ψ,ϑ} (выход 1 БИКВ 1), где γ -угол крена; ψ -угол рысканья; ϑ - угол тангажа, вектор скорости в нормальной земной системе координат после коррекцииThe inventive navigation system (figure 1) calculates the angular orientation vector U {γ, ψ, ϑ} (
Vgk {VXgk, VYgk, Vzgk} (выход 1 устройства вычисления скорости и координат 2), где VXgk, VYgk, VZgk - проекции вектора скорости после коррекции на оси нормальной земной системы координат, радиус-вектор в нормальной земной системе координат после коррекции Lgk {Хgk, Ygk, Zgk} (выход 2 устройства вычисления скорости и координат 2), где Хgk, Ygk, Zgk - координаты в нормальной земной системе координат после коррекции. При вычислениях в устройстве вычисления скорости и координат 2 используется вектор линейного ускорения nu {nXu, nYu, nZu} (вход 1), измеренного трехканальным блоком ДЛУ 3, радиус-вектор в нормальной земной системе координат Lug {Xug, Yug, Zug} (вход 2) и массив признаков достоверности радиус-вектора JL {JX, JY, JZ] (вход 3), оцененные блоком измерения координат 4 (выходы 1 и 2), вектор скорости в нормальной земной системе координат Vug {VXug, VYug, VZug} (вход 4) и массив признаков достоверности вектора скорости JV {JVX, JVY,V gk {V Xgk , V Ygk , V zgk } (
JVZ} (вход 5), оцененные блоком измерения скорости 5 (выходы 1 и 2). При вычислениях в БИКВ 1 используется вектор угловой скорости Ωu {ΩXu, ΩYu, ΩZu} (вход 1), измеренной трехканальным блоком ДУС 7, и вектор измеренного поля ψuм {Xuм, Yuм, Zuм (вход 2), измеренного трехстепенным магнитным датчиком направления 6.J VZ } (input 5) evaluated by the speed measuring unit 5 (
Между БИКВ 1 и устройством вычисления скорости и координат 2 осуществляется обмен данными. С выходов 1, 3, 4 и 5 устройства вычисления скорости и координат 2 на входы 6, 3, 4 и 5 БИКВ 1 передаются вектор Vgk, массив признаков достоверности присутствия погрешности по ускорению JU {JU1, JU2, JU3}, вектор линейного ускорения после коррекции nuk {nXuk, nYuk, nZuk} и вектор оценки присутствия погрешности по скорости в связанной системе координат dVсв {dVXсв, dVYсв, dVZсв} соответственно. С выходов 1 и 2 БИКВ 1 на входы 6 и 7 устройства вычисления скорости и координат 2 передаются вектор угловой ориентации U и вектор угловой скорости после коррекции Ωuk {ΩXuk, ΩYuk, ΩZuk} соответственно.Between
Измерения векторов nu, Ωu, ψuм блоками 3, 7 и 6 соответственно выполняются непрерывно. Эти измерения обеспечивают вычисление векторов Lgk, Vgk и U с низкой точностью. Повышение точности вычислений достигается при использовании оценок Lug и/или Vug, выполненых при наличии внешних измерений блоками 4 и/или 5, о чем свидетельствуют признаки достоверности JL и JV, компоненты которых по каждой координате принимают значения {1 0}. Если соответствующий признак принимает единичное значение, то соответствующая оценка координаты и/или скорости используется для коррекции устройства вычисления скорости и координат 2. После завершения коррекции, которая может продолжаться от трех до пяти минут, вычисления Lgk и Vgk выполняются с высокой точностью, которая сохраняется даже при отсутствии внешних измерений блоками 4 и/или 5. Подтверждение эффективности коррекции иллюстрируют графики, приведенные на фиг.5 и фиг.6. Блоки 4 и 5 для оценки Lug и/или Vug используют, кроме СРНС, также СРЛИ и СВС. При измерении одних и тех же навигационных параметров различными измерителями приоритет или априорно отдается тому измерителю, надежность и точность измерений которого в конкретных условиях полета наибольшая, или выполняется комплексирование навигационных измерителей в соответствии с известными методами, изложенными в литературе, например в книге [8, с.138-147]. При временном отключении внешних измерителей, что возможно в сложных условиях полета и при постановке активных помех, погрешность вычисления Lgk и Vgk увеличивается, однако при восстановлении достоверности внешних измерений высокая точность вычисления Lgk и Vgk восстанавливается (см. фиг.5 и 6). Векторы nuk и Ωuk вычисляются также с высокой точностью. При подключении на вход 4 БИКВ 1 вектора nuk, а затем при подключении на входы 3, 5 и 6 векторов JU, dVсв и Vgk соответственно поэтапно увеличивается точность вычисления векторов U и Ωuk. Высокая точность вычисления U и Ωuk сохраняется даже при отсутствии корректирующих воздействий с устройства вычисления скорости и координат 2. Подтверждение эффективности коррекции иллюстрируют графики, приведенные на фиг.7. За 10 минут автономной работы БИКВ 1 погрешности вычисления углов ориентации не увеличиваются. Вычисленные с высокой точностью векторы U и Ωuk обеспечивают повышение точности вычисления векторов Lgk и Vgk устройством вычисления скорости и координат 2, а также векторов nuk, dVсв и Vgk, используемых для коррекции БИКВ 1, т.е. выполняется взаимная коррекция устройств, входящих в навигационный комплекс.Measurements of vectors n u , Ω u , ψ u by blocks 3, 7 and 6, respectively, are performed continuously. These measurements provide the calculation of the vectors L gk , V gk and U with low accuracy. Improving the accuracy of calculations is achieved by using the estimates L ug and / or V ug made in the presence of external measurements by
Устройство вычисления скорости и координат (фиг.2) вычисляет векторы Vgk и Lgk (выходы 1 и 2 соответственно). На его вход 1 подается вектор nu, который содержит погрешности измерения, обусловленные использованием ДЛУ средней точности. Вектор nu поступает на вход 1 устройства коррекции инерциальных датчиков 8, которое компенсирует погрешности измерения, используя вектор оценки присутствия погрешности по ускорению dnсв {dnX св, dnY св, dnZ св} и массив JU, поданные на входы 2 и 3 устройства 8. Вектор nuk с выхода устройства 8 подается на выход 4 устройства вычисления скорости и координат и на вход 1 блока 9, который вычитает из вектора nuk поправки Кориолиса и ускорение силы тяжести Земли [3, уравн. (7.10)], используя векторы U и Ωuk (входы 2 и 3 блока 9), поданные на входы 6 и 7 устройства вычисления скорости и координат, и вектор Vсв, поданный на вход 4 блока 9. Выходным сигналом блока 9 является вектор линейного ускорения в связанной системе координат nсв {nX св, nY св, nZ св}, однако он также вычисляется с погрешностями, обусловленными неполной компенсацией погрешности вектора nu устройством 8 и неточной компенсацией поправок Кориолиса и ускорения силы тяжести Земли блоком 9. Блок 10 вычитает из вектора nсв (вход 1) вектор dnсв (вход 2). После завершения переходных процессов в устройстве 8 и блоках 9 и 10 погрешность вычисления вектора линейного ускорения в связанной системе координат после коррекции nсв k{nX св k, nY св k, nZ св k} уменьшается в десятки раз и достигает уровня погрешности акселерометров высокой точности. В блоке 11 вектор nсв k (вход 1) интегрируется с использованием вектора начальной скорости в связанной системе координат V0 {VX0, VY0, VZ0} (вход 2), введенного с блока 12. Полученный на выходе блока 11 вектор скорости в связанной системе координат Vсв {VX cв, VY cв, VZ cв} подается на блок 13 (вход 1), где преобразуется в вектор скорости в нормальной земной системе координат Vg {VXg, VYg, VZg} [9, с.41-43] с использованием вектора U (вход 2). Однако преобразование координат может выполняться с погрешностями, обусловленными погрешностями углов ориентации U, поданными на вход 2 блока 13 с входа 6 устройства вычисления скорости и координат. Блок 14 вычитает из вектора Vg, поданного на вход 1, вектор оценки погрешности скорости по координатам dVgLk {dVgXk, dVgYk, dVgZk}, поданный на вход 2, и вычисляет вектор Vgk, который подается на выход 1 устройства вычисления скорости и координат и на вход 1 блока 15. Вектор Vgk вычисляется с высокой точностью, так как его вычисление сопровождается поэтапной коррекцией, компенсирующей все возможные погрешности, возникающие в процессе измерения и вычисления, причем компенсация выполняется до сведения к нулю всех составляющих погрешности вектора Vgk. Блок 15 интегрирует вектор Vgk, поданный на его вход 1, с учетом радиус-вектора начального положения в нормальной земной системе координат L0 {X0, Y0, Z0}, поданного на вход 2 с блока 16. Радиус-вектор в нормальной земной системе координат Lg {Xg, Yg, Zg} на выходе блока 15 также может содержать погрешности, накопившиеся в процессе интегрирования, поэтому он пропускается через блок коррекции координат 17, где из радиус-вектора Lg (вход 1) вычитается вектор фильтрованной погрешности радиус-вектора dLgk {dXgk, dYgk, dZgk} (вход 2). Радиус-вектор Lgk вычисляется с высокой точностью, обусловленной компенсацией всех возможных погрешностей, возникающих в процессе измерения и вычисления, причем компенсация выполняется до сведения к нулю всех составляющих погрешности радиус-вектора Lgk. Радиус-вектор Lgk подается на выход 2 устройства вычисления скорости и координат и на вход 1 блока 18, на входы 2 и 3 которого подаются радиус-вектор Lug и массив JL, которые поступают соответственно на входы 2 и 3 устройства вычисления скорости и координат. Блок 18 вычисляет вектор погрешности радиус-вектора dLg {dXg, dYg, dZg} и подает его на вход 1 блока 19, на вход 2 которого подается массив JL. Вектор dLg может вычисляться или вычитанием радиус-вектора Lug из радиус-вектора Lgk, или комплексированием указанных векторов известными методами [8, с.138-147]. Блок 19 фильтрует погрешности по координатам, при этом может использоваться дискретный фильтр Калмана [10, с.40-52] или более простой фильтр, например цифровой фильтр первого порядка [11, с.425-426]. При достоверности внешних измерений на выходе блока 19 формируется вектор dLgk, который подается на вход 2 блока 17 и на вход блока 20. Блок 17 за короткий промежуток времени (5…10 с) компенсирует накопившуюся погрешность вычисления радиус-вектора Lgk. Присутствие этого блока в устройстве вычисления скорости и координат особенно важно при периодическом пропадании оценки радиус-вектора Lug, что возможно в сложных условиях разведывательных операций и постановки активных помех. Процесс быстрой компенсации накопившейся погрешности иллюстрируют характеристики, приведенные на фиг.5. Блок 20 преобразует вектор dLgk в вектор оценки погрешности скорости по координатам dVgLk {dVX gLk, dVY gLk, dVZ gLk}, причем передаточная функция блока 15 определяется из условия получения оптимального переходного процесса в контуре из блоков с 14 по 20. Однако при компенсации большей доли погрешности dLg контуром из блоков с 17 по 19 передаточная функция блока 20 может быть упрощена до постоянного коэффициента. Вектор dVgLk поступает на вход 2 блока 14 и на вход 1 блока 21. Блок 21 преобразует вектор dVgLk из нормальной земной системы координат в связанную [9, с.41-43], используя вектор U, поданный на вход 2 блока 21 с входа 6 устройства вычисления скорости и координат. С выхода блока 21 вектор dVсв поступает на вход 1 блока 22 и на выход 5 устройства вычисления скорости и координат. На входы 2 и 3 блока 22 подаются массивы JL и JV с входов 3 и 5 устройства вычисления скорости и координат, поэтому блок 22 вычисляет и подает на выход 1 вектор dnсв только при единичных значениях соответствующих компонент массивов JL или JV. Одновременно он формирует на выходе 2 массив JU в зависимости от значений компонент массивов JL или JV и подает на вход 3 устройства коррекции инерциальных датчиков 8 и на выход 3 устройства вычисления скорости и координат. Следовательно, совокупностью введенных блоков 13, 17, 21, 22 и устройства 8, а также связей между ними, решается поставленная задача снижения погрешности вычисления вектора скорости и радиус-вектора в нормальной земной системе координат.The device for calculating the speed and coordinates (figure 2) calculates the vectors V gk and L gk (outputs 1 and 2, respectively). At its
Дополнительное снижение погрешности вычисления векторов Lgk и Vgk достигается введением векторов Vgk, поданного с выхода блока 14 на вход 1 блока 23, Vug и массива JV, поданных на входы 2 и 3 блока 23 с входов 4 и 5 устройства вычисления скорости и координат. Блок 23 вычисляет вектор погрешности вектора скорости dVg {dVXg, dVYg, dVZg} и подает на вход 1 блока 24, на вход 2 которого подается массив JV. Вычисление вектора dVg выполняется аналогично вычислению вектора dLg. Блок 24 фильтрует погрешности по скорости, при этом может использоваться дискретный фильтр Калмана [10, с.40-52] или более простой фильтр, например цифровой фильтр первого порядка [11, с.425-426]. При достоверности внешних измерений вектора скорости на выходе блока 24 формируется вектор фильтрованной погрешности вектора скорости dVgVk {dVX gVk, dVY gVk, dVZ gVk}, который подается на вход 3 блока 14 и на вход 3 блока 21. Блок 14 за короткий промежуток времени (5…10 с) компенсирует накопившуюся погрешность вычисления вектора Vgk (см. фиг.6). Такая компенсация при вычислении скорости особенно важна при периодическом пропадании измерений радиус-вектора Lug и/или вектора скорости Vug, что возможно в сложных условиях разведывательных операций и постановки активных помех, так как она уменьшает погрешности по скорости Vgk и благоприятно влияет на динамические характеристики последующих блоков. Уменьшаются динамические погрешности вычисления и вектора скорости Vgk, и радиус-вектора Lgk. Дополнительная компенсация погрешности по скорости в блоке 21 уточняет вектор оценки присутствия погрешности по скорости dVcв, повышая точность оценки присутствия погрешности по ускорению dnсв на выходе 1 блока 22 и, тем самым, повышая точность коррекции инерциальных датчиков и снижая погрешности вычисления вектора скорости и радиус-вектора в нормальной земной системе координат.An additional reduction in the error in calculating the vectors L gk and V gk is achieved by introducing the vectors V gk supplied from the output of
БИКВ вычисляет вектор угловой ориентации U (фиг.3). На его вход 1 подается вектор измеренной угловой скорости Ωu, который содержит погрешности измерения, обусловленные использованием ДУС средней точности. Вектор Ωu поступает на вход 1 устройства коррекции инерциальных датчиков 25, которое компенсирует погрешности измерения, используя вектор оценки присутствия погрешности по угловой скорости ΔΩ {ΔΩX, ΔΩAY, ΔΩZ} (вход 2) и массив JU, поданный на вход 3 устройства 25 с входа 3 БИКВ. Вектор Ωuk с выхода устройства 25 подается на выход 2 БИКВ и на вход 1 блока 26. Блок 26 вычитает из вектора Ωuk (вход 1) поправки на угловую скорость вращения Земли, используя вектор U, поданный на вход 2. Выходным сигналом блока 26 является вектор угловой скорости в связанной системе координат Ωсв {ΩXсв, ΩYсв, ΩZсв}, однако он также вычисляется с погрешностями, обусловленными неполной компенсацией погрешности вектора измеренной угловой скорости Ωu устройством 25 и неточной компенсацией угловой скорости вращения Земли блоком 26. Блок 27 из вектора Ωсв (вход 1) вычитает вектор ΔΩ (вход 2). После завершения переходных процессов в устройстве 25 и блоках 26 и 27 погрешность вектора угловой скорости в связанной системе координат после коррекции Ωсв k {ΩXсв k, ΩYсв k, ΩZсв k} уменьшается в десятки раз и достигает уровня погрешности ДУС высокой точности. Вектор Ωсв k подается на вход 1 формирователя производных от углов ориентации 28, который преобразует его в вектор производных угловой ориентации [12, с.36, форм. (2.44)], где - производная от угла крена, - производная от угла рысканья и - производная от угла тангажа, с использованием вектора U, поданного на вход 2. Производные угловой ориентации содержат погрешности, обусловленные систематическими и случайными погрешностями измерений датчиков, не полностью скомпенсированных блоками с 25 по 27, поэтому с выхода блока 28 вектор подается на вход 1 блока 29, где из него вычитается вектор фильтрованной погрешности угловой ориентации ΔUф {Δγф, Δψф, Δϑф}, поданный на вход 2. Полученный на выходе блока 29 вектор производных угловой ориентации после коррекции интегрируются блоком интеграторов 30. При интегрировании вектора погрешности не накапливаются, так как в нет постоянной составляющей погрешности. Блок интеграторов 30 является фильтром нижних частот U, следовательно, подавляет высокочастотную составляющую шумов в векторе U, который подается на выход 1 БИКВ.BIKV calculates the angular orientation vector U (Fig.3). At its
При полном отсутствии погрешностей ДУС вычисленные углы ориентации совпадали бы с углами истинными. Однако вычисленный вектор угловой ориентации U содержит статические и динамические погрешности. Статические погрешности обусловлены интегрированием погрешностей, не полностью скомпенсированных блоками с 25 по 27 и 29. Динамические погрешности обусловлены недостаточной эффективностью фильтрации сигналов блоком интеграторов 30. Блок 31 вычисляет вектор погрешности угловой ориентации ΔU {Δγ, Δψ, Δϑ} вычитанием из вектора угловой ориентации U, поданного на вход 1, вектора наблюдаемой угловой ориентации после коррекции Uнk {γнk, ψнk, ϑнk}, поданного на вход 2. В структуре выходного сигнала блока 31 отсутствует точная информация об углах ориентации, но сохраняются погрешности. Полученные на выходе блока 31 сигналы пропускаются через фильтр 32 (вход 1), который вычисляет вектор фильтрованной погрешности угловой ориентации ΔUф. В блоке 32 может быть реализован дискретный фильтр Калмана [10, с.40-52] или более простой фильтр, например цифровой фильтр первого порядка [11, с.425-426]. На выходе фильтра 32 сохраняются преимущественно низкочастотные составляющие погрешности, которые при поступлении на вход 2 блока 29 скомпенсируют погрешности вектора . Эта компенсация будет непрерывно действующей и полной, так как контур, содержащий блоки с 29 по 32, замкнут с инверсией знака, и содержит операцию интегрирования.In the complete absence of TLS errors, the calculated orientation angles would coincide with the true angles. However, the calculated angular orientation vector U contains static and dynamic errors. Static errors are due to the integration of errors that are not fully compensated by
Изменение вектора угловой ориентации U будет приводить к изменению погрешности вектора производных угловой ориентации , причем соотношения между указанными векторами являются нелинейными. Поэтому контур, содержащий блоки с 29 по 32, будет компенсировать погрешность, постоянно находясь в динамическом режиме работы, что определит более высокий уровень погрешности вычисления вектора U. Снижение погрешности вычисления вектора U может иметь место только в случае полной компенсации погрешности вычисления вектора , а вектор ΔUф станет нулевым и в динамическом режиме. В свою очередь, такое состояние может быть достигнуто только в случае полной компенсации погрешностей ДУС. Устройство коррекции инерциальных датчиков 25 компенсирует погрешности ДУС, используя вектор оценки присутствия погрешности по угловой скорости ΔΩ (вход 2), который вычисляется блоком 33, выполняющим операцию преобразования вектора ΔUф (вход 1) в вектор ΔΩ как операцию, обратную операции преобразования вектора Ωсв k в вектор [12, с.36, форм. (2.44)] с использованием вектора U (вход 2), причем указанное преобразование оценивает присутствие погрешности по угловой скорости ΔΩ, не давая количественной оценки, что при выбранной структуре системы компенсации погрешности и не требуется. Погрешности ДУС будут полностью скомпенсированы только при нулевой оценке присутствия погрешности по угловой скорости ΔΩ в рабочем диапазоне частот, что произойдет при равенстве нулю вектора ΔUф и в установившемся, и динамическом режимах. Тогда корректирующие сигналы на входы 2 устройства 25, блоков 27 и 29 станут нулевыми. Высокая точность скорректированных ДУС обеспечивает высокую точность вычисления вектора U даже при отключении коррекции инерциальных датчиков подачей на вход 3 устройства 25 нулевых компонент массива JU, поданного на вход 3 БИКВ.A change in the vector of angular orientation U will lead to a change in the error of the vector of derivatives of angular orientation moreover, the relations between these vectors are nonlinear. Therefore, the
Вектор наблюдаемой угловой ориентации после коррекции Uнk формируется блоком 34 вычитанием из вектора наблюдаемой угловой ориентации Uн {γн, ψн, ϑн} (вход 1) вектора оценки погрешности наблюдаемой угловой ориентации ΔUн {Δγн, Δψн, Δϑн} (вход 2). Если в данный момент времени вектор ΔUн не вычисляется, то он приравнивается нулю. Вектор Uн формируется дополнением вектора наблюдаемой вертикали Uнв {γн, ϑн} третьей компонентой - наблюдаемым углом рысканья ψн. Вектор Uнв вычисляется блоком 35 с использованием проекций вектора линейного ускорения после коррекции nuk [5], поданного на вход 4 БИКВ. Наблюдаемый угол рысканья ψн вычисляется блоком 36 по магнитному курсу ψм, поданному на вход 1, с учетом магнитного склонения и магнитной девиации [3, с.349-354]. Магнитный курс ψм вычисляется блоком 37 как проекция вектора измеренного магнитного поля ψuм, поданного на вход 2 БИКВ и на вход 1 блока 37, на горизонтальную плоскость с использованием вектора угловой ориентации U, поданного на вход 2 блока 37. Блоки 36 и 37 привязывают угол рысканья к достаточно стабильным земным ориентирам, к которым относится вектор магнитного поля Земли. Следовательно, совокупностью введенных блоков 26, 27, 33, 34, 36, 37 и устройства 25, а также связей между ними, решается поставленная задача - снижение погрешности вычисления вектора угловой ориентации.The vector of the observed angular orientation after correction U nk is formed by
При длительных эволюциях ЛА по высоте, направлению и крену вектор наблюдаемой угловой ориентации после коррекции Uнk накопит погрешности и будет отличаться от фактического, что приведет к неточному вычислению векторов ΔU иDuring long-term evolution of the aircraft in height, direction and roll, the vector of the observed angular orientation after correction U nk will accumulate errors and will differ from the actual one, which will lead to inaccurate calculation of the vectors ΔU and
ΔUф. Вектор ΔΩ будет также содержать погрешности, что приведет к ошибочной коррекции ДУС и к дополнительной погрешности вычисления вектора U. Для исключения ошибочной оценки вектора ΔΩ при длительных эволюциях ЛА коррекцию необходимо отключить. Оценкой длительной эволюции ЛА является возникновение низкочастотных составляющих в изменении вектора . Если амплитуда низкочастотной составляющей вектора превысит некоторый порог, зависящий от конкретных характеристик ЛА, то коррекция отключается блоком 38, если же заданный порог амплитуды низкочастотной составляющей вектора не превышен, то коррекция включается блоком 38. С этой целью блок 38 выделяет низкочастотную составляющую компоненты вектора , поданного на его вход, при этом может использоваться дискретный фильтр Калмана [10, с.40-52] или более простой фильтр, например цифровой фильтр первого порядка [11, с.425-426], сравнивает с заданным порогом и вырабатывает массив признаков включения коррекции угловой ориентации J {JX, JY, JZ}, компоненты которого принимают значения {1 0}. Массив J поступает на вход 2 блока 32, где компонента вектора ΔUф умножается на соответствующую компоненту массива J. При отсутствии превышения заданного порога компонента вектора ΔUф умножается на единицу, при превышении - на ноль. Ранее выполненная точная компенсация погрешностей ДУС не будет нарушена из-за ошибочной оценки вектора ΔΩ при длительных эволюциях ЛА, и высокая точность вычисления вектора U будет сохранена.ΔU f . The vector ΔΩ will also contain errors, which will lead to an erroneous correction of the TLS and to an additional error in calculating the vector U. To eliminate the erroneous estimate of the vector ΔΩ during long-term evolution of the aircraft, the correction must be turned off. An assessment of the long-term evolution of an aircraft is the appearance of low-frequency components in a change in the vector . If the amplitude of the low-frequency component of the vector exceeds a certain threshold, depending on the specific characteristics of the aircraft, then the correction is disabled by
Дополнительные погрешности вычисления вектора угловой ориентации U могут быть обусловлены неточным определением вектора наблюдаемой угловой ориентации Uн из-за присутствия погрешности определения вектора nuk и погрешности магнитного курса ψм. Присутствие погрешности вычисления вектора U приведет к неточному преобразованию координат, погрешностям вычисления вектора скорости в связанной системе координат и к неточной подстройке инерциальных датчиков. Для минимизации перечисленных погрешностей необходимо компенсировать погрешности определения вектора Uн. С этой целью на входы 5 и 6 БИКВ подаются вектора dVсв и Vgk. Блоком 39 вычисляются: вектор скорости в связанной системе координат преобразованием вектора Vkk, поданного на вход 1, вектор погрешности вектора скорости в нормальной земной системе координат преобразованием вектора dVсв, поданного на вход 2, с использованием матрицы преобразования [9, с.41-43] и вектора U, поданного на вход 3. Затем по относительному положению вектора скорости в нормальной земной системе координат и этого же вектора, сложенного с вектором погрешности вектора скорости в нормальной земной системе координат, вычисляются погрешности угла пути и угла наклона траектории в соответствии с определениями этих углов [9, с.10] и приемами вычисления углов между вектором и плоскостью, изложенными в аналитической геометрии в пространстве [13, с.116]. По относительному положению вектора скорости в связанной системе координат и этого же вектора, сложенного с вектором погрешности вектора скорости в связанной системе координат, вычисляются погрешности траекторных углов крена, скольжения и атаки в соответствии с определениями этих углов [14, п.2.1.2] и приемами вычисления углов между векторами, изложенными в аналитической геометрии в пространстве [13, с.116]. Погрешность траекторного угла крена определяет погрешность фактического угла крена, сумма погрешностей траекторного угла скольжения и угла пути определяет погрешность угла рысканья, сумма погрешностей траекторного угла атаки и угла наклона траектории определяет погрешность угла тангажа в соответствии с определениями этих углов [9, с.9]. Вычисленные погрешности углов крена, рысканья и тангажа являются компонентами вектора оценки присутствия погрешности угловой ориентации dUV {dγV, dψV, dϑV} на выходе блока 39. Блок 40 выделяет низкочастотную составляющую соответствующей компоненты вектора dUV, поданного на вход 1, при достоверности присутствия погрешности по ускорению, определяемой массивом JU, поданным на вход 2, при этом может использоваться дискретный фильтр Калмана [10, с.40-52] или более простой фильтр, например цифровой фильтр первого порядка [11, с.425-426]. С выхода блока 40 вектор оценки погрешности наблюдаемой угловой ориентации ΔUн подается на вход 2 блока 34 и выполняет коррекцию вектора Uн. Введение в БИКВ блоков 39 и 40 обеспечивает снижение погрешности вычисления вектора угловой ориентации за счет вычисления и компенсации возможной погрешности вектора наблюдаемой угловой ориентации.Additional errors in the calculation of the angular orientation vector U may be due to an inaccurate determination of the vector of the observed angular orientation U n due to the presence of an error in determining the vector n uk and an error in the magnetic course ψ m . The presence of an error in the calculation of the vector U will lead to an inaccurate transformation of coordinates, errors in the calculation of the velocity vector in a coupled coordinate system, and to an inaccurate adjustment of inertial sensors. To minimize these errors, it is necessary to compensate for the errors in determining the vector U n . To this end, the vectors dV sv and V gk are supplied to
Дополнительные погрешности вычисления вектора U могут быть обусловлены неполной компенсацией погрешности вектора Uн в динамическом режиме из-за присутствия погрешности определения магнитного курса ψм и неточным пересчетом магнитного курса в наблюдаемый угол рысканья ψн. Блок 41 на магнитном курсе ψм, поданном на вход 1, приравнивает оценку погрешности наблюдаемого угла рысканья Δψн, поданного на вход 2, погрешности магнитного курса Δψм при достоверности присутствия погрешности по ускорению, определяемой массивом JU, поданным на вход 3, и записывает результат в память. При недостоверности присутствия погрешности по ускорению, определяемой массивом Δψм, оценка погрешности магнитного курса Δψм берется из памяти блока 41, ранее записанной для данного магнитного курса ψм. Оценка погрешности магнитного курса Δψм подается на вход 2 блока 36, где вычитается из магнитного курса ψм. Введение в БИКВ блока 41 обеспечивает снижение погрешности вычисления вектора угловой ориентации в динамическом режиме за счет компенсации погрешности вычисления магнитного курса и более точного вычисления наблюдаемого угла рысканья.Additional errors in the calculation of the vector U can be due to incomplete compensation of the error of the vector U n in the dynamic mode due to the presence of an error in determining the magnetic course ψ m and inaccurate conversion of the magnetic course to the observed yaw angle ψ n .
В предлагаемом способе коррекции инерциальных датчиков используют оценку присутствия погрешности, которая вырабатывается в устройстве вычисления скорости и координат или БИКВ. Многоконтурная, специальным образом организованная система обработки информации в устройстве вычисления скорости и координат или в БИКВ, описание которых приведено выше, оценивает присутствие погрешности измерений по погрешностям вычисляемых характеристик движения. Аддитивную составляющую полной погрешности вычисляют изодромным преобразованием оценки присутствия погрешности измерений. Изодромное преобразование решает несколько задач: накапливает выходную информацию до тех пор, пока оценка присутствия погрешности измерения отличается от нуля, запоминает погрешность измерения, подавляет высокочастотную составляющую шума с нулевым математическим ожиданием, форсирует переходный процесс на начальном этапе, обеспечивает необходимое качество в переходном и установившемся режимах автоматической коррекции инерциального датчика [15, с.83, 111]. Полученную таким образом аддитивную составляющую полной погрешности измерений вычитают из результата измерения. Выполненная таким способом коррекция инерциальных датчиков снижает погрешности определения параметров движения ЛА.In the proposed method of correction of inertial sensors, an estimate of the presence of an error is used, which is generated in the device for calculating speed and coordinates or NIR. A multi-circuit, specially organized information processing system in the speed and coordinate calculation device or in the BIKV, the description of which is given above, evaluates the presence of measurement errors by the errors of the calculated motion characteristics. The additive component of the total error is calculated by the isodromic transformation of the estimate of the presence of measurement error. The isodromic conversion solves several problems: it accumulates output information until the estimate of the presence of the measurement error is non-zero, remembers the measurement error, suppresses the high-frequency component of the noise with zero mathematical expectation, forces the transition process at the initial stage, provides the necessary quality in the transition and steady state automatic correction of an inertial sensor [15, p. 83, 111]. The additive component of the total measurement error obtained in this way is subtracted from the measurement result. The correction of inertial sensors performed in this way reduces the errors in determining the parameters of the aircraft motion.
В предлагаемом способе коррекции инерциальных датчиков отклонение крутизны выходной характеристики, являющееся источником мультипликативной погрешности, выявляют соответствующей обработкой оценки присутствия погрешности инерциального датчика. Суть обработки заключается в том, что при крутизне характеристики, большей номинала, и при положительном знаке результата измерения оценка присутствия погрешности измерения будет положительной, а при отрицательном знаке результата измерения - отрицательной. Следовательно, в обоих случаях произведение оценки присутствия погрешности измерения на знак результата измерения будет положительным. В то же время при крутизне характеристики, меньшей номинала, и при положительном знаке результата измерения оценка присутствия погрешности измерения будет отрицательной, а при отрицательном знаке результата измерения - положительной. Следовательно, в обоих случаях произведение оценки присутствия погрешности измерения на знак результата измерения будет отрицательным. При отсутствии погрешности крутизны характеристики, но присутствии других составляющих погрешности, знак произведения будет изменяться. Умножением оценки присутствия погрешности измерения на знак результата измерения вычисляется оценка погрешности крутизны характеристики инерциального датчика. Однако при вычислениях необходимо согласовать фазовые сдвиги оценки присутствия погрешности измерения и результата измерения, которые определяются передаточными функциями соответствующих каналов в устройстве вычисления скорости и координат и в БИКВ. Таким образом, для выполнения коррекции инерциальных датчиков вычисляют фазовый сдвиг оценки присутствия погрешности измерений относительно результата измерений, определяют знак сдвинутого по фазе результата измерений, вычисляют погрешности крутизны характеристик инерциальных датчиков изодромным преобразованием произведения оценки присутствия погрешности измерений на знак сдвинутого по фазе результата измерений, вычисляют мультипликативную составляющую полной погрешности измерений умножением погрешности крутизны характеристик инерциальных датчиков на результат измерений, мультипликативную составляющую полной погрешности измерений вычитают из результата измерений. Выполненная таким способом коррекция инерциальных датчиков дополнительно снижает погрешности определения параметров движения ЛА.In the proposed method of correction of inertial sensors, the deviation of the steepness of the output characteristic, which is the source of the multiplicative error, is detected by the corresponding processing for assessing the presence of the error of the inertial sensor. The essence of the processing is that with a steepness of a characteristic greater than the nominal value and with a positive sign of the measurement result, the estimate of the presence of the measurement error will be positive, and with a negative sign of the measurement result, it will be negative. Therefore, in both cases, the product of the assessment of the presence of the measurement error by the sign of the measurement result will be positive. At the same time, when the slope of the characteristic is less than the nominal value, and if the measurement result is positive, the estimate of the presence of the measurement error will be negative, and if the measurement result is negative, it will be positive. Therefore, in both cases, the product of the assessment of the presence of the measurement error by the sign of the measurement result will be negative. In the absence of an error in the steepness of the characteristic, but in the presence of other components of the error, the sign of the product will change. By multiplying the estimate of the presence of the measurement error by the sign of the measurement result, the error estimate of the slope of the inertial sensor characteristic is calculated. However, in the calculations, it is necessary to coordinate the phase shifts in the estimation of the presence of the measurement error and the measurement result, which are determined by the transfer functions of the corresponding channels in the device for calculating speed and coordinates and in the NIR. Thus, to perform the correction of inertial sensors, the phase shift of the estimation of the presence of measurement errors relative to the measurement result is determined, the sign of the phase-shifted measurement result is determined, the slope errors of the characteristics of the inertial sensors are calculated by isodromic conversion of the product of the measurement of the presence of measurement errors by the sign of the phase-shifted measurement result, and the multiplicative component of the total measurement error by multiplying the error of the slope of the character IR inertial sensors on the measurement result, the multiplicative component total measurement error is subtracted from the measurement result. The correction of inertial sensors made in this way additionally reduces the errors in determining the parameters of the aircraft motion.
Устройство коррекции инерциальных датчиков (фиг.4), в соответствии со способом коррекции инерциальных датчиков, вычисляет вектор измерений инерциальных датчиков после коррекции Quk {QXuk, QYuk, QZuk}, поданный на его выход. На вход 1 устройства коррекции инерциальных датчиков подается вектор измерений инерциальных датчиков Qu {QXu, QYu, QZu}, на вход 2 подается вектор оценки присутствия погрешности измерений в связанной системе координат dQcв {dQXсв, dQYсв,The inertial sensor correction device (Fig. 4), in accordance with the inertial sensor correction method, calculates the measurement vector of inertial sensors after the correction Q uk {Q Xuk , Q Yuk , Q Zuk } supplied to its output. At the
dQZcв}. Блок 42 вычитает из вектора измерений инерциальных датчиков Qu, поданного на вход 1, вектор аддитивной погрешности измерений dQk0 {dQXk0, dQYk0, dQZk0}, поданный на вход 2, обеспечивая вычисление вектора Quk. Блок 43 вычисляет вектор аддитивной погрешности измерений dQk0 изодромным преобразованием вектора dQсв, поданного на вход 1. При изодромном преобразовании каждая компонента вектора аддитивной погрешности измерений dQk0 вычисляется суммированием соответствующей компоненты вектора dQсв и интеграла от этой компоненты с коэффициентами, определяемыми из условий скорости коррекции, интенсивности подавления шумов, необходимого качества регулирования в переходном и установившемся режимах работы автоматической коррекции инерциальный датчиков [15, с.83, 111]. За счет вычитания вектора аддитивной погрешности измерений из вектора измерений инерциальных датчиков обеспечивается снижение погрешности определения параметров движения ЛА.dQ Zcb }.
Устройство коррекции инерциальных датчиков, в соответствии со способом коррекции инерциальных датчиков, компенсирует мультипликативную составляющую полной погрешности измерений, которая определяется погрешностью крутизны характеристик инерциальных датчиков. Массив оценки погрешности крутизны характеристик инерциальных датчиков dk {dkX, dkY, dkZ} вычисляется блоком 44 изодромным преобразованием произведения соответствующей компоненты вектора оценки присутствия погрешности измерений в связанной системе координат dQсв, поданного на вход 1, и знака соответствующей компоненты, согласованного по фазе вектора измерений инерциальных датчиков после коррекции Qukф {dQXukф, dQYukф, dQZukф}, поданного на вход 2. Вектор Qukф вычисляется блоком 45 умножением соответствующей компоненты вектора измерений инерциального датчика после коррекции Quk, поданного на вход 1, на передаточную функцию канала оценки присутствия погрешности измерений в устройстве вычисления скорости и координат или в БИКВ. Вычисления производятся, если оценка присутствия погрешности измерений выполнена, о чем свидетельствует массив JU, поданный на вход 3 устройства коррекции инерциальных датчиков и на вход 2 блока 45. В противном случае вектор Оukф обнуляется. Вектор мультипликативной составляющей полной погрешности измерений dQkk {dQXkk, dQYkk, dQZkk} вычисляется блоком 46 умножением компоненты массива dk, поданного на вход 1, на соответствующую компоненту вектора Quk, поданного на вход 2. Вектор мультипликативной составляющей полной погрешности измерений подается на вход 3 блока 42, где вычитается из вектора измерений инерциальных датчиков Qu. За счет вычитания вектора мультипликативной составляющей полной погрешности измерений из вектора измерений инерциальных датчиков обеспечивается дополнительное снижение погрешности определения параметров движения ЛА.The inertial sensor correction device, in accordance with the inertial sensor correction method, compensates for the multiplicative component of the total measurement error, which is determined by the slope error of the characteristics of the inertial sensors. An array of estimating the error of the slope of the characteristics of the inertial sensors dk {dk X , dk Y , dk Z } is calculated by
Устройство коррекции инерциальных датчиков выполняет компенсацию погрешности при включении специального режима, который осуществляет блок режима коррекции 47. Блок 47 вырабатывает массив признаков включения режима коррекции JQ {JQX0, JQY0, JQZ0, JQXk, JQYk, JQZk} в зависимости от условий полета ЛА. С выхода блока 47 массив JQ подается на вход 2 блока 43 и вход 3 блока 44. При единичном значении компоненты массива JQ коррекция соответствующей компоненты аддитивной или мультипликативной составляющей погрешности инерциального датчика будет выполняться. При нулевом значении коррекция будет отсутствовать. Включение коррекции блоком 47 производится на режимах полета, при которых погрешности инерциальных датчиков проявляются наиболее полно. Повышается эффективность работы устройства коррекции инерциальных датчиков, заключающейся в меньшей величине остаточной погрешности и меньшем времени коррекции, что обеспечивает дополнительное снижение погрешности определения параметров движения ЛА.The inertial sensor correction device performs error compensation when a special mode is turned on, which carries out the
Таким образом, заявляемый навигационный комплекс, устройство вычисления скорости и координат, БИКВ, способ коррекции инерциальных датчиков и устройство для его осуществления содержат отличительные признаки от ближайших аналогов, совокупность которых обеспечивает достижение заявленного технического результата.Thus, the claimed navigation system, a device for calculating speed and coordinates, BIKV, a method for correcting inertial sensors and a device for its implementation contain distinctive features from the closest analogues, the combination of which ensures the achievement of the claimed technical result.
Изобретения группы настолько связаны между собой, что образуют единый изобретательский замысел. Навигационный комплекс определяет вектор скорости, радиус-вектор в нормальной земной системе координат и вектор угловой ориентации, при этом вектор угловой ориентации вычисляет БИКВ, а вектор скорости и радиус-вектор вычисляет устройство вычисления скорости и координат. Вектор скорости и радиус-вектор вычисляются в нормальной земной системе координат, а измерения ускорений осуществляются в связанной системе координат. Для преобразования координат в устройстве вычисления скорости и координат необходимы углы ориентации, которые вычисляет БИКВ. В то же время для коррекции БИКВ необходимо знание векторов ускорения, скорости и оценки погрешности по скорости, которые вычисляет устройство вычисления скорости и координат. Отсутствие в навигационном комплексе устройства вычисления скорости и координат или БИКВ делает его неработоспособным. В то же время БИКВ может использоваться самостоятельно как устройство вычисления углов ориентации с коррекцией только от трехканального блока ДЛУ. Погрешность вычисления вектора угловой ориентации в этом случае будет выше, но БИКВ будет работать автономно. Ее по своему функциональному назначению можно использовать в составе других систем, например, для обеспечения угловой ориентации БПЛА относительно Земли или для обеспечения угловой ориентации видеоаппаратуры на борту БПЛА. Устройство вычисления скорости и координат можно использовать также автономно, а необходимые для его работы углы ориентации измерять каким-либо другим устройством, например гировертикалью, или устройство вычисления скорости и координат может работать по своему функциональному назначению в других навигационных системах, например в платформенной навигационной системе, где углы ориентации стабилизируются платформой.The group's inventions are so interconnected that they form a single inventive concept. The navigation system determines the velocity vector, the radius vector in the normal Earth coordinate system and the angular orientation vector, while the angular orientation vector calculates the NIRS, and the speed vector and radius vector calculates the speed and coordinate calculation device. The velocity vector and radius vector are calculated in the normal Earth coordinate system, and acceleration measurements are carried out in a connected coordinate system. To convert the coordinates in the device for calculating the speed and coordinates, the orientation angles, which are calculated by the NIR. At the same time, for the correction of NIRS, it is necessary to know the vectors of acceleration, velocity, and velocity error estimation, which are calculated by the device for calculating speed and coordinates. The absence in the navigation system of a device for calculating speed and coordinates or NIR makes it inoperative. At the same time, NIR can be used independently as a device for calculating orientation angles with correction only from the three-channel DLU unit. The error in the calculation of the angular orientation vector in this case will be higher, but the BIKV will work autonomously. Its functional purpose can be used as part of other systems, for example, to ensure the angular orientation of UAVs relative to the Earth or to provide the angular orientation of video equipment on board the UAV. The device for calculating speed and coordinates can also be used autonomously, and the orientation angles necessary for its operation can be measured by some other device, for example, a vertical, or the device for calculating speed and coordinates can work according to its functional purpose in other navigation systems, for example, in a platform navigation system, where the orientation angles are stabilized by the platform.
Погрешности вычисления вектора скорости, радиус-вектора в нормальной земной системе координат и вектора угловой ориентации ЛА в значительной степени определяются погрешностями инерциальных датчиков. Для компенсации погрешностей инерциальных датчиков используется устройство коррекции инерциальных датчиков, построенное в соответствии со способом коррекции инерциальных датчиков. Введение устройства коррекции инерциальных датчиков в устройство вычисления скорости и координат и в БИКВ снижает погрешности вычисления вектора скорости, радиус-вектора в нормальной земной системе координат и вектора угловой ориентации ЛА и в этой связи является необходимой частью указанных устройств. В то же время способ коррекции инерциальных датчиков может быть применен для повышения точности других аналогичных датчиках, а устройство коррекции инерциальных датчиков может быть применено в других системах, в которых может быть выполнена оценка присутствия погрешности датчиков, например коррекция инерциальных датчиков надводных и подводных судов, коррекция датчиков скорости и счисления пройденного пути наземных транспортных средств, коррекция датчиков аппаратуры контроля прохождения стволов бурильными установками в нефтегазовой промышленности и др.The errors in calculating the velocity vector, radius vector in the normal Earth coordinate system and the angular orientation vector of the aircraft are largely determined by the errors of inertial sensors. To compensate for inertial sensor errors, an inertial sensor correction device constructed in accordance with the inertial sensor correction method is used. The introduction of a correction device for inertial sensors in the speed and coordinate calculation device and in the NIRC reduces the errors in calculating the velocity vector, radius vector in the normal Earth coordinate system and the angular orientation vector of the aircraft, and in this regard is a necessary part of these devices. At the same time, the inertial sensor correction method can be applied to improve the accuracy of other similar sensors, and the inertial sensor correction device can be used in other systems in which the presence of sensor error can be evaluated, for example, correction of inertial sensors of surface and underwater vessels, correction speed sensors and dead reckoning of ground vehicles, correction of sensors for monitoring the passage of trunks by drilling rigs in oil and gas th industry and others.
Таким образом, во-первых, части группы изобретений непосредственно участвуют в достижении требуемого технического результата - снижение погрешности определения вектора скорости, радиус-вектора в нормальной земной системе координат и вектора угловой ориентации ЛА при использовании датчиков средней точности, которые целесообразно применять в малоразмерной беспилотной авиации, во-вторых, они могут использоваться по своему функциональному назначению отдельно или в составе других объектов.Thus, firstly, parts of the group of inventions are directly involved in achieving the required technical result — reducing the error in determining the velocity vector, radius vector in the normal Earth coordinate system and the angular orientation vector of the aircraft using medium-precision sensors, which are expedient for use in small unmanned aircraft secondly, they can be used for their functional purpose separately or as part of other objects.
Источники информацииInformation sources
1. Патент RU 2023983, КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА НАВИГАЦИИ, опубл. 30.11.1994 г.1. Patent RU 2023983, COMPLEX NAVIGATION SYSTEM, publ. November 30, 1994
2. Патент RU 2071034, НАВИГАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС, опубл. 27.12.1996 г.2. Patent RU 2071034, NAVIGATION COMPLEX, publ. 12/27/1996
3. Самолетные навигационные системы. Пер. с англ. / Под ред. В.Ю.Полякова. - М.: Воениздат, 1973. - 464 с.3. Aircraft navigation systems. Per. from English / Ed. V.Yu. Polyakova. - M .: Military Publishing, 1973. - 464 p.
4. Дмитраченко Л.А., Гора В.П., Савинов Г.Ф. Бесплатформенные инерциальные навигационные системы: Учебное пособие. - М.: МАИ, 1984. - 64 с.4. Dmitrachenko L.A., Gora V.P., Savinov G.F. In -ertial Inertial Navigation Systems: A Tutorial. - M .: MAI, 1984.- 64 p.
5. Патент RU 2249791, БЕСПЛАТФОРМЕННАЯ ИНЕРЦИАЛЬНАЯ КУРСОВЕРТИКАЛЬ, опубл. 10.04.2005 г.5. Patent RU 2249791, FREE FORMERAL INERIAL COURSE VERTICAL, publ. 04/10/2005
6. Земельман М.А. Автоматическая коррекция погрешностей измерительных устройств. - М.: Издательство стандартов, 1972. - 200 с.6. Zemelman M.A. Automatic correction of errors of measuring devices. - M .: Publishing house of standards, 1972. - 200 p.
7. Патент RU 2083954, ИНЕРЦИАЛЬНАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА, опубл. 10.07.1997.7. Patent RU 2083954, INERTIAL NAVIGATION SYSTEM, publ. 07/10/1997.
8. Ярлыков М.С. Статистическая теория радионавигации. - М.: Радио и связь, 1985. - 344 с.8. Yarlykov M.S. Statistical theory of radio navigation. - M .: Radio and communications, 1985 .-- 344 p.
9. ГОСТ 20058-80. Динамика летательных аппаратов в атмосфере: Термины, определения и обозначения. - М.: Изд. стандартов, 1981. - 52 с.9. GOST 20058-80. The dynamics of aircraft in the atmosphere: Terms, definitions and designations. - M.: Publishing. Standards, 1981. - 52 p.
10. Обработка информации в навигационных комплексах. / О.А.Бабич. - М.: Машиностроение, 1991. - 512 с.10. Information processing in navigation systems. / O.A. Babich. - M.: Mechanical Engineering, 1991. - 512 p.
11. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. - М.: Мир, 1982. - 512 с.11. Titze U., Schenk K. Semiconductor circuitry: a reference guide. Per. with him. - M .: Mir, 1982. - 512 p.
12. Бурков В.Н. Адаптивные прогнозирующие системы управления полетом. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. - 232 с.12. Burkov V.N. Adaptive predictive flight control systems. - M .: Science. Ch. ed. Phys.-Math. lit., 1987 .-- 232 p.
13. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. - М.: Наука, 1977. - 872 с.13. Vygodsky M.Ya. Handbook of Higher Mathematics. - M .: Nauka, 1977 .-- 872 p.
14. Березин Д.Р. Синтез алгоритмов функционирования бортовой навигационной системы для малоразмерных беспилотных летательных аппаратов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Рыбинск: РГАТА, 2002. - 185.14. Berezin D.R. Synthesis of algorithms for the operation of an onboard navigation system for small unmanned aerial vehicles. The dissertation for the degree of candidate of technical sciences. - Rybinsk: RGATA, 2002 .-- 185.
15. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. - М.: Наука, 1975. - 768 с.15. Besekersky V.A., Popov E.P. Theory of automatic control systems. - M .: Nauka, 1975 .-- 768 p.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007137197/28A RU2373498C2 (en) | 2007-10-08 | 2007-10-08 | Navigation complex, velocity and coordinates' calculation, gimballess inertial attitude-and-heading reference system, correction method for inertial transducers and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007137197/28A RU2373498C2 (en) | 2007-10-08 | 2007-10-08 | Navigation complex, velocity and coordinates' calculation, gimballess inertial attitude-and-heading reference system, correction method for inertial transducers and device for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007137197A RU2007137197A (en) | 2009-04-20 |
RU2373498C2 true RU2373498C2 (en) | 2009-11-20 |
Family
ID=41017253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007137197/28A RU2373498C2 (en) | 2007-10-08 | 2007-10-08 | Navigation complex, velocity and coordinates' calculation, gimballess inertial attitude-and-heading reference system, correction method for inertial transducers and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2373498C2 (en) |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2487318C1 (en) * | 2012-02-14 | 2013-07-10 | Олег Степанович Салычев | Platform-free inertial attitude and heading reference system based on sensitive elements of medium accuracy |
RU2493578C1 (en) * | 2012-01-10 | 2013-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии" | Device for monitoring vehicle control system sensors |
RU2504733C1 (en) * | 2012-07-27 | 2014-01-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Меридиан" | Method of relative drift in movable carrier navigation systems and system to this end |
RU2513629C1 (en) * | 2012-10-08 | 2014-04-20 | Николай Евгеньевич Староверов | System of grenade launcher control /versions/ |
RU2547158C1 (en) * | 2013-11-21 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Correction method of coordinates, height and vertical speed of aircraft, and device for its implementation |
RU2563333C2 (en) * | 2013-07-18 | 2015-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Inertial strapdown system |
RU2574379C1 (en) * | 2014-10-17 | 2016-02-10 | Акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (АО "МИЭА") | Method of control over strapdown altitude gyro and device to this end |
RU2591738C1 (en) * | 2015-05-19 | 2016-07-20 | Акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (АО "МИЭА") | Method of increasing accuracy of initial alignment of strapdown inertial system |
RU168214U1 (en) * | 2016-08-08 | 2017-01-24 | Акционерное общество "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" (АО "УКБП") | Strap-on integrated inertial heading vertical |
RU2615033C1 (en) * | 2015-10-06 | 2017-04-03 | Акционерное Общество "Конструкторское Бюро "Луч" | Strapdown inertial vertical on "rough" sensitive elements |
RU2615032C1 (en) * | 2015-10-06 | 2017-04-03 | Акционерное Общество "Конструкторское Бюро "Луч" | Strapdown inertial heading reference on high accuracy sensors |
RU169910U1 (en) * | 2016-08-15 | 2017-04-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Ижевские беспилотные системы" (ООО "НПО "ИЖБС") | NAVIGATION SYSTEM |
RU2617373C1 (en) * | 2016-04-27 | 2017-04-24 | Акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Optimal method of binding to mobile ground target and forecasting its parameters based on modified, invariant to underlying surface relief, elevation procedure of distance calculation |
RU2625603C2 (en) * | 2015-06-09 | 2017-07-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Method of unmanned aircraft motion parameters minimax filtration with correction from satellite navigation system |
RU2644632C1 (en) * | 2016-11-03 | 2018-02-13 | Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") | Small-sized navigational complex |
RU2659582C1 (en) * | 2017-08-09 | 2018-07-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно Инженерная Компания" | Method of increasing the reliability of the monitoring of the systematic errors of barometric elevation measurement |
RU2667320C1 (en) * | 2017-11-02 | 2018-09-18 | Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА") | Method of controlling digital platform in free of charge gyroverticals and device for implementation thereof |
RU2668658C1 (en) * | 2017-12-29 | 2018-10-02 | Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА") | Method of identification of errors of a strap down inertial navigation system for external position and speed information |
RU2668659C1 (en) * | 2017-12-29 | 2018-10-02 | Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА") | Strap-down navigation system corrected by external position and speed information |
RU2674572C1 (en) * | 2017-09-27 | 2018-12-11 | Анатолий Сергеевич Хмелевский | Strapdown inertial navigation system for high-speed maneuvering object |
RU2749152C1 (en) * | 2020-06-19 | 2021-06-07 | Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика") | Adaptive attitude angle corrector for strapdown inertial navigation system |
RU2754396C1 (en) * | 2020-06-19 | 2021-09-01 | Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика") | Adaptive method for correcting orientation angles of strapdown ins |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3097045B1 (en) * | 2019-06-06 | 2021-05-14 | Safran Electronics & Defense | Method and device for resetting an inertial unit of a means of transport from information delivered by a viewfinder of the means of transport |
-
2007
- 2007-10-08 RU RU2007137197/28A patent/RU2373498C2/en active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
БАБИЧ О.А. Обработка информации в навигационных комплексах. - М.: Машиностроение, 1991, с.6-8. * |
Гироскопические системы. Гироскопические приборы и системы. / Под ред. Д.С.ПЕЛЬПОРА. - М.: Высшая школа, 1988, с.314-321. * |
Самолетные навигационные системы. Перевод с английского. / Под ред. В.Ю.ПОЛЯКОВА. - М.: Воениздат, 1973, с.281-284. ДМИТРАЧЕНКО Л.А., ГОРА В.П., САВИНОВ Г.Ф. Бесплатформенные инерциальные навигационные системы. Учебное пособие. - М.: МАИ, 1984, с.29-35. ЗЕМЕЛЬМАН М.А. Автоматическая коррекция погрешностей измерительных устройств. - М.: Издательство стандартов, 1972, с.54-66. * |
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2493578C1 (en) * | 2012-01-10 | 2013-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии" | Device for monitoring vehicle control system sensors |
RU2487318C1 (en) * | 2012-02-14 | 2013-07-10 | Олег Степанович Салычев | Platform-free inertial attitude and heading reference system based on sensitive elements of medium accuracy |
RU2504733C1 (en) * | 2012-07-27 | 2014-01-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Меридиан" | Method of relative drift in movable carrier navigation systems and system to this end |
RU2513629C1 (en) * | 2012-10-08 | 2014-04-20 | Николай Евгеньевич Староверов | System of grenade launcher control /versions/ |
RU2563333C2 (en) * | 2013-07-18 | 2015-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Inertial strapdown system |
RU2547158C1 (en) * | 2013-11-21 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Correction method of coordinates, height and vertical speed of aircraft, and device for its implementation |
RU2574379C1 (en) * | 2014-10-17 | 2016-02-10 | Акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (АО "МИЭА") | Method of control over strapdown altitude gyro and device to this end |
RU2591738C1 (en) * | 2015-05-19 | 2016-07-20 | Акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (АО "МИЭА") | Method of increasing accuracy of initial alignment of strapdown inertial system |
RU2625603C2 (en) * | 2015-06-09 | 2017-07-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Method of unmanned aircraft motion parameters minimax filtration with correction from satellite navigation system |
RU2615033C1 (en) * | 2015-10-06 | 2017-04-03 | Акционерное Общество "Конструкторское Бюро "Луч" | Strapdown inertial vertical on "rough" sensitive elements |
RU2615032C1 (en) * | 2015-10-06 | 2017-04-03 | Акционерное Общество "Конструкторское Бюро "Луч" | Strapdown inertial heading reference on high accuracy sensors |
RU2617373C1 (en) * | 2016-04-27 | 2017-04-24 | Акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Optimal method of binding to mobile ground target and forecasting its parameters based on modified, invariant to underlying surface relief, elevation procedure of distance calculation |
RU168214U1 (en) * | 2016-08-08 | 2017-01-24 | Акционерное общество "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" (АО "УКБП") | Strap-on integrated inertial heading vertical |
RU169910U1 (en) * | 2016-08-15 | 2017-04-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Ижевские беспилотные системы" (ООО "НПО "ИЖБС") | NAVIGATION SYSTEM |
RU2644632C1 (en) * | 2016-11-03 | 2018-02-13 | Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") | Small-sized navigational complex |
RU2659582C1 (en) * | 2017-08-09 | 2018-07-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно Инженерная Компания" | Method of increasing the reliability of the monitoring of the systematic errors of barometric elevation measurement |
RU2674572C1 (en) * | 2017-09-27 | 2018-12-11 | Анатолий Сергеевич Хмелевский | Strapdown inertial navigation system for high-speed maneuvering object |
RU2667320C1 (en) * | 2017-11-02 | 2018-09-18 | Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА") | Method of controlling digital platform in free of charge gyroverticals and device for implementation thereof |
RU2668658C1 (en) * | 2017-12-29 | 2018-10-02 | Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА") | Method of identification of errors of a strap down inertial navigation system for external position and speed information |
RU2668659C1 (en) * | 2017-12-29 | 2018-10-02 | Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА") | Strap-down navigation system corrected by external position and speed information |
RU2749152C1 (en) * | 2020-06-19 | 2021-06-07 | Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика") | Adaptive attitude angle corrector for strapdown inertial navigation system |
RU2754396C1 (en) * | 2020-06-19 | 2021-09-01 | Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика") | Adaptive method for correcting orientation angles of strapdown ins |
RU2776856C2 (en) * | 2020-07-16 | 2022-07-28 | Акционерное общество "Аэроприбор-Восход" | Methods for determining the values of orientation angles during the movement of the aircraft and correcting the values of orientation angles |
RU2801620C2 (en) * | 2021-09-29 | 2023-08-11 | Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА") | Method for increasing the precision characteristics of an autonomous strapdown vertical gyroscope with integral correction and apparatus for implementation thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007137197A (en) | 2009-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2373498C2 (en) | Navigation complex, velocity and coordinates' calculation, gimballess inertial attitude-and-heading reference system, correction method for inertial transducers and device for its implementation | |
US7490008B2 (en) | GPS accumulated delta range processing for navigation applications | |
US8442703B2 (en) | Turning-stabilized estimation of the attitude angles of an aircraft | |
US7328104B2 (en) | Systems and methods for improved inertial navigation | |
US7979231B2 (en) | Method and system for estimation of inertial sensor errors in remote inertial measurement unit | |
RU2348903C1 (en) | Method of determination of navigating parameters by gimballess inertial navigating system | |
RU2380656C1 (en) | Integrated strapdown inertial and satellite navigation system on coarse sensors | |
US10025891B1 (en) | Method of reducing random drift in the combined signal of an array of inertial sensors | |
RU2749152C1 (en) | Adaptive attitude angle corrector for strapdown inertial navigation system | |
Yao et al. | In-motion coarse alignment method for SINS/DVL with the attitude dynamics | |
CN112146655A (en) | Elastic model design method for BeiDou/SINS tight integrated navigation system | |
Farrell et al. | Inertial measurement unit error modeling tutorial: Inertial navigation system state estimation with real-time sensor calibration | |
US8229661B2 (en) | Hybrid inertial system with non-linear behaviour and associated method of hybridization by multi-hypothesis filtering | |
RU2647205C2 (en) | Adaptive strap down inertial attitude-and-heading reference system | |
RU2564380C1 (en) | Correction method of strap-down inertial navigation system | |
RU2564379C1 (en) | Platformless inertial attitude-and-heading reference | |
EP3848672B1 (en) | Integrated inertial gravitational anomaly navigation system | |
US11280617B2 (en) | High performance dual mode mixing inertial navigation system | |
Yuan et al. | Dynamic initial alignment of the MEMS-based low-cost SINS for AUV based on unscented Kalman filter | |
RU2754396C1 (en) | Adaptive method for correcting orientation angles of strapdown ins | |
Bayat et al. | An augmented strapdown inertial navigation system using jerk and jounce of motion for a flying robot | |
RU2502049C1 (en) | Small-size platformless inertial navigation system of medium accuracy, corrected from system of air signals | |
US11268812B1 (en) | Bias corrected inertial navigation system | |
Onunka et al. | USV attitude estimation: an approach using quaternion in direction cosine matrix | |
RU2428659C2 (en) | Method for satellite correction of gyroscopic navigation systems of naval objects |