RU2436047C1 - Processing method of aircraft movement information - Google Patents

Processing method of aircraft movement information Download PDF

Info

Publication number
RU2436047C1
RU2436047C1 RU2010138433/28A RU2010138433A RU2436047C1 RU 2436047 C1 RU2436047 C1 RU 2436047C1 RU 2010138433/28 A RU2010138433/28 A RU 2010138433/28A RU 2010138433 A RU2010138433 A RU 2010138433A RU 2436047 C1 RU2436047 C1 RU 2436047C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aircraft
information
data
sna
time
Prior art date
Application number
RU2010138433/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Игоревич Клименко (RU)
Александр Игоревич Клименко
Антон Александрович Клименко (RU)
Антон Александрович Клименко
Антон Викторович Абакумов (RU)
Антон Викторович Абакумов
Евгений Николаевич Скрипаль (RU)
Евгений Николаевич Скрипаль
Роман Вячеславович Ермаков (RU)
Роман Вячеславович Ермаков
Леонид Альбертович Филиппов (RU)
Леонид Альбертович Филиппов
Original Assignee
Александр Игоревич Клименко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Игоревич Клименко filed Critical Александр Игоревич Клименко
Priority to RU2010138433/28A priority Critical patent/RU2436047C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2436047C1 publication Critical patent/RU2436047C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Navigation (AREA)

Abstract

FIELD: instrument making. ^ SUBSTANCE: processing method of aircraft movement information involves operations related to received information on the main navigation parameters from inertial navigation system. At that, satellite navigation system, at least one three-axis accelerometre, one three-axis angular speed sensor and at least one magnetometre is used. Complexing of SNS data is performed so that there is the possibility of correcting parameters of navigation and errors accumulated at operation of inertial navigation systems. At that, there marked is the chosen aircraft movement trajectory with its possible location points which are arranged relative to each other in space at the distance equal to the pre-set value. Real aircraft position coordinates are determined by using the data from INS and SNS at discrete time points the values of which depend on dynamics and direction of aircraft angular speeds. ^ EFFECT: increasing informativity. ^ 6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в бесплатформенных инерциальных системах навигации, комплексированных со спутниковой навигационной системой.The invention relates to the field of instrumentation and may find application in strapdown inertial navigation systems integrated with a satellite navigation system.

Известен способ определения координат летательного аппарата (ЛА), включающий операции измерения дальностей ЛА до группы наземных радиомаяков, находящихся в зоне его прямой видимости, с помощью позиционного навигационного датчика, при этом полученные результаты измерений дальностей комплексируются в бортовом вычислителе с результатами измерений бортовых трехкоординатных датчиков линейных перегрузок ДЛУ, трехкоординатных датчиков угловых скоростей ДУС и курсовертикали, измеряющей углы крена, тангажа и рысканья, и производят оценку координат и скоростей ЛА для текущего момента времени на скользящем интервале времени [t0, t], где t0 - начальное время измерения; t=t0+T - текущий момент реального времени; Т - длина скользящего интервала времени наблюдения измерений, для момента времени t0 по измерениям позиционного навигационного датчика, ДЛУ, ДУС и курсовертикали производят оценку трех проекций скорости на оси связанной системы координат и трех координат ЛА путем итерационного решения системы алгебраических уравнений для приращений оценок относительно их априорных значений, а затем по измерениям перегрузок, угловых скоростей и углов крена, тангажа и рысканья производят оценку координат ЛА для момента времени t путем решения дифференциальных уравнений, описывающих изменения трех проекций скорости и трех координат ЛА на скользящем интервале времени [t0, t], с начальными условиями, равными оценкам координат и скоростей ЛА для момента времени t0, оценку координат ЛА повторяют в каждый дискретный момент времени наблюдения, отличающийся от предыдущего на величину, определяемую быстродействием бортового вычислителя (см. патент РФ №2264598, кл. GOIC 23/00, 2006).There is a method of determining the coordinates of an aircraft (LA), including the operation of measuring the ranges of an aircraft to a group of ground beacons located in its line of sight using a positional navigation sensor, while the obtained results of range measurements are integrated in the on-board computer with the measurement results of the onboard three-coordinate linear sensors overloads of DLU, three-coordinate sensors of angular velocities of the TLS and the vertical line measuring angles of roll, pitch and yaw, and evaluate coordinates and speeds of the aircraft for the current time in the moving time interval [t 0 , t], where t 0 is the initial measurement time; t = t 0 + T is the current moment of real time; T is the length of the moving measurement observation time interval, for time t 0 , the three velocity projections on the axis of the associated coordinate system and the three coordinates of the aircraft are estimated from the measurements of the positioning navigation sensor, DLD, CRS and the vertical axis by iteratively solving the system of algebraic equations for increments of estimates relative to them a priori values, and then, from measurements of overloads, angular velocities and roll angles, pitch and yaw, the coordinates of the aircraft are estimated for time t by solving differential equations describing changes in the three projections of the speed and three coordinates of the aircraft on a moving time interval [t 0 , t], with initial conditions equal to the estimates of the coordinates and speeds of the aircraft for time t 0 , the estimate of the coordinates of the aircraft is repeated at each discrete time point of observation, differs from the previous one by an amount determined speed onboard computer (see. №2264598 RF patent, cl. GOIC 23/00, 2006).

Наиболее близким к предложенному является способ определения навигационных параметров бесплатформенной инерциальной навигационной системой, основанный на использовании сигналов блока акселерометров и гироскопических датчиков угловых скоростей путем расчета матрицы направляющих косинусов между связанной и навигационной системами координат, компенсации погрешностей акселерометров за счет учета вращения связанной системы, пересчета показаний акселерометров из связанной в навигационную систему координат и их интегрирования для расчета текущих скоростей и приращений координат, при этом осуществляют разные режимы движения носителя, на котором установлена бесплатформенная инерциальная навигационная система, этими режимами являются сильный маневр, слабое маневрирование и крейсерское движение без маневрирования, при этом измеряют параметры движения носителя, этими параметрами являются крен, производная курса и ускорение носителя в плоскости горизонта, далее эти параметры используют для вычисления коэффициентов усиления систем, реализующих индивидуальные законы управления параллельно вычисляемых матриц направляющих косинусов между связанной и навигационной системами координат по одним и тем же показаниям акселерометров и датчиков угловых скоростей, для каждой вычисленной матрицы направляющих косинусов определяют собственные навигационные параметры, имеющие различный частотный характер ошибок, и ошибки вычисления каждой из матриц также имеют различный частотный спектр в зависимости от режимов движения носителя, навигационные параметры для каждой вычисленной матрицы направляющих косинусов подают на входы мастер-фильтра, формирующего оптимальную комбинацию навигационных решений в зависимости от частотного диапазона их ошибок, а также от параметров движения носителя (см. патент РФ №2348903, кл. GOIC 21/10, 2009).Closest to the proposed one is a method for determining the navigation parameters of a strapdown inertial navigation system based on the use of signals from the block of accelerometers and gyroscopic angular velocity sensors by calculating the matrix of guiding cosines between the connected and navigation coordinate systems, compensating for the errors of the accelerometers by taking into account the rotation of the connected system, and recalculating the readings of the accelerometers from the coordinates associated with the navigation system and their integration for p calculating the current speeds and increments of coordinates, while carrying out different modes of movement of the carrier on which the strapdown inertial navigation system is installed, these modes are strong maneuver, weak maneuvering and cruising movement without maneuvering, while the parameters of the carrier movement are measured, these parameters are roll, derivative heading and acceleration of the carrier in the horizon, then these parameters are used to calculate the gain of systems that implement individual laws control of parallel-calculated matrices of directional cosines between the connected and navigation coordinate systems according to the same readings of accelerometers and angular velocity sensors, for each calculated matrix of directional cosines determine their own navigation parameters having different frequency errors, and calculation errors for each of the matrices also have different frequency spectrum depending on the modes of movement of the carrier, navigation parameters for each calculated matrix of guiding braids whiskers supplied to the inputs of master filter, forming the optimal combination navigation solution depending on the frequency range of the error, and the parameters of movement of the carrier (cm. RF patent No. 2348903, cl. GOIC 21/10, 2009).

Известные способы предназначены для выполнения задач стабилизации положения летательного аппарата в пространстве, но не решают задачи восстановления траектории в процессе полета и определения траектории после полета, что очень важно для целей радиолокации, когда необходимо точно знать положение ЛА в пространстве в любой момент времени.The known methods are intended to perform the tasks of stabilizing the position of an aircraft in space, but they do not solve the problem of restoring the trajectory during the flight and determining the trajectory after the flight, which is very important for radar purposes, when it is necessary to know the exact position of the aircraft in space at any time.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение эффективности способа обработки информации путем обеспечения определения и восстановления траектории ЛА.The technical result, the achievement of which this invention is directed, is to increase the efficiency of the information processing method by ensuring the determination and restoration of the aircraft trajectory.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ обработки информации о перемещении летательного аппарата (ЛА) характеризуется тем, что он включает в себя получение информации о параметрах навигации от инерциальной навигационной системы (ИНС), состоящей из функционирующих в режиме регистрации информации, по меньшей мере, одного трехосевого акселерометра, по меньшей мере, одного трехосевого датчика угловой скорости и, по меньшей мере, одного магнитометра, и спутниковой навигационной системы (СНС), осуществление комплексирования данных от спутниковой и инерциальной навигационных систем с возможностью корректировки параметров навигации и ошибок, накапливающихся при функционировании ИНС, определение по полученным от ИНС и СНС данным вектора притяжения Земли и использование полученного результата для учета вычисленных углов ориентации ЛА при обнулении показаний, расчет положения перемещающегося ЛА на основе данных, полученных от приемника СНС, данных о направлении вектора магнитного поля и данных о значениях угловых скоростей ЛА, при этом маркируют выбранную траекторию перемещения ЛА точками его возможного нахождения, находящимися друг относительно друга в пространстве на расстоянии, равном заранее заданной величине, реальные координаты положения ЛА с использованием данных от ИНС и СНС определяют в дискреты времени, величины которых зависят от динамики и направления угловых скоростей ЛА при его перемещении, с учетом ранее полученных оценок координат положений ЛА путем интерполирования, для уточнения расстояния перемещения ЛА в каждую дискрету времени оценивают упреждающие значения времени и момента достижения точки прогнозируемого окончания перемещения ЛА, причем в каждую дискрету времени осуществляют коррекцию вычисленного положения ЛА с учетом оценки невязки и зарегистрированного, по меньшей мере, одним магнитометром модуля и направления магнитного поля, при этом невязку вычисляют как расхождение между рассчитанной траекторией ЛА на основе данных от приемника СНС и выбранной траекторией ЛА.The specified technical result is achieved due to the fact that the method of processing information about the movement of the aircraft (LA) is characterized in that it includes obtaining information about the navigation parameters from an inertial navigation system (ANN), consisting of at least information operating in the registration mode at least one triaxial accelerometer, at least one triaxial angular velocity sensor and at least one magnetometer, and satellite navigation system (SNA), coding of data from satellite and inertial navigation systems with the ability to adjust navigation parameters and errors that accumulate during the operation of the ANN, determine the Earth's gravity vector from the ANN and SNA and use the result to take into account the calculated aircraft orientation angles when zeroing the readings, calculate the position of the moving aircraft based on data received from the SNA receiver, data on the direction of the magnetic field vector and data on the values of the angular velocity of the aircraft, the selected trajectory of the aircraft moving with the points of its possible location, located relative to each other in space at a distance equal to a predetermined value, the real coordinates of the aircraft using data from the ANN and SNA are determined in time samples, the values of which depend on the dynamics and direction of the angular velocity of the aircraft its movement, taking into account the previously obtained estimates of the coordinates of the positions of the aircraft by interpolation, to determine the distance of movement of the aircraft in each time discrete predictive values the time and the moment of reaching the point of the predicted end of the aircraft’s movement, and in each time discrete, the calculated position of the aircraft is corrected taking into account the discrepancy estimate and the module and the direction of the magnetic field recorded by at least one magnetometer, and the discrepancy is calculated as the difference between the calculated flight path based on data from the SNA receiver and the selected aircraft trajectory.

Кроме того, функционирование приемника СНС во времени синхронизируют со всемирным координированным временем, и, кроме того, данные, поступающие от приемника СНС, передают в виде, по меньшей мере, одного информационного потока с возможностью географической регистрации местоположения ЛА.In addition, the operation of the SNA receiver in time is synchronized with coordinated universal time, and, in addition, the data received from the SNA receiver is transmitted in the form of at least one information stream with the possibility of geographical registration of the location of the aircraft.

Кроме того, при перемещении ЛА между точками его возможного нахождения, находящимися друг относительно друга в пространстве на расстоянии, равном заранее заданной величине, передают информацию на целевую нагрузку, например информацию о местоположении радиолокатора.In addition, when moving the aircraft between points of its possible location, located relative to each other in space at a distance equal to a predetermined value, information is transmitted to the target load, for example, information about the location of the radar.

Информацию, по меньшей мере, от одного трехосевого акселерометра и, по меньшей мере, одного трехосевого датчика угловой скорости, полученную в момент начальной калибровки ИНС, используют для устранения смещений в их показаниях.Information from at least one triaxial accelerometer and at least one triaxial angular velocity sensor obtained at the time of initial ANN calibration is used to eliminate biases in their readings.

По меньшей мере, один информационный поток, поступающий от приемника СНС, вводят в информационно-логическую сеть для обработки информации о перемещении ЛА, используя, по меньшей мере, один заранее установленный протокол обмена данными.At least one information stream coming from the SNA receiver is injected into the information-logical network to process information about the movement of the aircraft using at least one pre-established data exchange protocol.

Сущность данного изобретения поясняется на фиг.1, 2 и 3, где на фиг.1 показана блок-схема блока навигационного обеспечения (БНО), на фиг.2 представлен алгоритм функционирования БНО, а на фиг.3 показана траектория перемещения ЛА с целевой нагрузкой, при этом траектория близка к прямой, но имеет отклонения в ту или иную сторону.The essence of the present invention is illustrated in figures 1, 2 and 3, where figure 1 shows a block diagram of a navigation support unit (BNO), figure 2 shows the algorithm for the operation of BNO, and figure 3 shows the trajectory of the aircraft with the target load , while the trajectory is close to a straight line, but has deviations in one direction or another.

На фиг.1 приняты следующие обозначения: 1 - узел датчиков угловых скоростей, 2 - узел акселерометров, 3 - модуль спутниковой навигационной системы, 4 - модуль навигационного обеспечения, 5 - по меньшей мере, один трехосевой магнитометр, 6 - входы модуля навигационного обеспечения, 7, 8, 9 - первые, вторые и третьи информационные входы модуля навигационного обеспечения, 10 - первые входы модуля навигационного обеспечения, 11 - вторые входы модуля навигационного обеспечения, 12 - БНО.In Fig. 1, the following notation is adopted: 1 - node of the angular velocity sensors, 2 - node of the accelerometers, 3 - module of the satellite navigation system, 4 - module of navigation support, 5 - at least one three-axis magnetometer, 6 - inputs of the module of navigation support, 7, 8, 9 - the first, second and third information inputs of the navigation support module, 10 - the first inputs of the navigation support module, 11 - the second inputs of the navigation support module, 12 - BNO.

Таким образом, блок 12 навигационного обеспечения (БНО) включает в себя узел 1 датчиков угловых скоростей, узел 2 акселерометров, модуль 3 СНС, модуль 4 навигационного обеспечения.Thus, the block 12 navigation support (BNO) includes a node 1 of the angular velocity sensors, node 2 of the accelerometers, module 3 SNA module 4 navigation support.

Одни из входов 6 модуля 4 навигационного обеспечения являются входами блока навигационного обеспечения и выполнены с возможностью подключения к выходам, по меньшей мере, одного трехосевого магнитометра 5, измерительные оси которого ориентированы ортогонально в пространстве.One of the inputs 6 of the navigation support module 4 is the inputs of the navigation support unit and is configured to connect to the outputs of at least one three-axis magnetometer 5, the measuring axes of which are oriented orthogonally in space.

Датчики угловых скоростей и акселерометров соответствующих узлов 1 и 2 пространственно ориентированы по ортогональным осям, при этом первые 7, вторые 8 и третьи 9 информационные входы модуля 4 навигационного обеспечения соединены с соответствующими выходами, соответственно, узла 1 датчиков угловых скоростей, узла 2 акселерометров и модуля 3 спутниковой навигационного системы, первые выходы модуля 4 навигационного обеспечения являются первыми выходами блока навигационного обеспечения и выполнены с возможностью передачи информации, касающейся изменения положения летательного аппарата, вторые выходы модуля 4 навигационного обеспечения являются вторыми выходами блока навигационного обеспечения и выполнены с возможностью передачи данных о пространственном положении летательного аппарата.The angular velocity sensors and accelerometers of the corresponding nodes 1 and 2 are spatially oriented along the orthogonal axes, while the first 7, second 8, and third 9 information inputs of the navigation support module 4 are connected to the corresponding outputs of, respectively, the node 1 of the angular velocity sensors, node 2 of the accelerometers and module 3 of the satellite navigation system, the first outputs of the navigation support module 4 are the first outputs of the navigation support unit and are configured to transmit information regarding changes in the position of the aircraft, the second outputs of the module 4 navigation support are the second outputs of the block navigation support and are configured to transmit data about the spatial position of the aircraft.

В узлах 1 и 2, соответственно, датчиков угловых скоростей и акселерометров, находящихся на борту летательного аппарата (ЛА), использованы «грубые» чувствительные элементы, т.е. элементы с низкой точностью, обусловленной дрейфом гироскопов (входят в состав датчиков угловых скоростей и акселерометров).In nodes 1 and 2, respectively, of the angular velocity sensors and accelerometers located on board the aircraft (LA), “rough” sensitive elements were used, i.e. elements with low accuracy due to the drift of gyroscopes (included in angular velocity sensors and accelerometers).

Модуль 4 навигационного обеспечения снабжен узлом фильтрации входных сигналов, узлом определения базовых показаний акселерометров, узлом вычисления углов ориентации летательного аппарата, узлом интерполяции траектории полета летательного аппарата, узлом вычисления координат положения летательного аппарата, узлом определения временного интервала, характеризующего перемещение летательного аппарата, узлом формирования информации о пространственном положении летательного аппарата, а также узлом сжатия данных (на фиг.1 не показаны).Navigation support module 4 is equipped with an input signal filtering unit, an accelerometer basic readings node, an aircraft orientation angle calculation unit, an aircraft flight path interpolation unit, an aircraft location coordinate position calculation unit, a time interval determining characterizing aircraft movement, an information generation unit about the spatial position of the aircraft, as well as the data compression unit (not shown in FIG. 1).

На фиг.2 приняты следующие обозначения:In figure 2, the following notation:

13 - информация, идущая от датчиков узла 1 датчиков угловых скоростей;13 - information coming from the sensors of the node 1 of the angular velocity sensors;

14 - информация, поступающая от акселерометров узла 2;14 - information from the accelerometers of node 2;

15 - информация, идущая, по меньшей мере, от одного трехосевого магнитометра 5;15 is information coming from at least one triaxial magnetometer 5;

16 - информация, поступающая от приемника модуля 3 СНС;16 - information received from the receiver of module 3 of the SNA;

17, 18, 19 - осуществление фильтрации сигналов навигационной информации;17, 18, 19 - filtering navigation information signals;

20 - выполнение алгоритма БИНС;20 - execution of the SINS algorithm;

21 - установка времени упреждения;21 - setting the lead time;

22 - определение невязки;22 - definition of residuals;

23 - вычисление углов ориентации ЛА;23 - calculation of the orientation angles of the aircraft;

24 - вычисление координат положения ЛА;24 - calculation of the coordinates of the position of the aircraft;

25 - вычисление вектора скорости ЛА;25 - calculation of the velocity vector of the aircraft;

26 - определение временного интервала, характеризующего перемещение ЛА.26 - determination of the time interval characterizing the movement of the aircraft.

На фиг.3 приняты следующие обозначения:In figure 3, the following notation:

27 - такт работы системы, выполняющей алгоритм;27 is the clock cycle of the system executing the algorithm;

28 - период времени, за который пройден интервал «n-метров» при первой заданной скорости;28 - the period of time for which the interval "n-meters" at the first specified speed;

29 - период времени, за который пройден интервал «n-метров» при второй заданной скорости;29 - the period of time for which the interval of "n-meters" at the second specified speed;

30 - пошаговое уточнение момента достижения с учетом удаления от текущей точки полета на «n метров»;30 - step-by-step clarification of the moment of achievement, taking into account the distance from the current flight point by "n meters";

31 - время работы выдачи управляющего воздействия;31 - the operating time of the issuance of the control action;

32 - момент подачи команды на начало работы целевой нагрузки.32 - the moment of giving the command to start the target load.

Узел фильтрации входных сигналов (на фиг.1 не показан) выполнен с возможностью обработки поступающих от акселерометров и датчиков угловых скоростей сигналов фильтром Калмана или с возможностью обработки поступающих от, по меньшей мере, одного трехосевого магнитометра 5 сигналов усредняющим фильтром, функционирующим в режиме задержки сигналов на 10 мс или с возможностью обработки поступающих от модуля 3 спутниковой навигационной системы сигналов фильтром Кальмана.The input signal filtering unit (not shown in FIG. 1) is configured to process signals received from accelerometers and angular velocity sensors with a Kalman filter or to process signals received from at least one three-axis magnetometer 5 with an averaging filter operating in the signal delay mode for 10 ms or with the possibility of processing signals received from module 3 of the satellite navigation system with a Kalman filter.

Узел интерполяции траектории полета летательного аппарата (на фиг.1 не показан) выполнен с возможностью учета данных об угловых скоростях и магнитном курсе летательного аппарата и информации, поступающей от модуля спутниковой навигационной системы.The interpolation unit of the flight path of the aircraft (not shown in FIG. 1) is configured to take into account data on the angular velocities and magnetic course of the aircraft and information received from the module of the satellite navigation system.

Акселерометры соответствующих узлов 2 выполнены с возможностью функционирования в различных диапазонах регистрируемых ускорений.The accelerometers of the respective nodes 2 are configured to operate in different ranges of recorded accelerations.

Узел формирования информации о пространственном положении летательного аппарата (на фиг.1 не показан) выполнен с возможностью подключения, по меньшей мере, к одному каналу связи для передачи данных в пакетном режиме по заранее заданному протоколу обмена информацией.The node for generating information about the spatial position of the aircraft (not shown in FIG. 1) is configured to connect to at least one communication channel for transmitting data in batch mode according to a predetermined information exchange protocol.

Узел сжатия данных (на фиг.1 не показан) выполнен с возможностью подключения, по меньшей мере, к одному каналу связи для передачи информации с целью ее последующей обработки.The data compression unit (not shown in FIG. 1) is configured to connect to at least one communication channel for transmitting information for subsequent processing.

Узел фильтрации входных сигналов (на фиг.1 не показан) осуществляет устранение систематических погрешностей датчиков, «сведение» информации от пар датчиков и фильтрацию полученных данных. Для устранения смещений датчиков используются данные, полученные в момент начальной калибровки системы, для устранения неточности геометрии корпуса блока и погрешности установки датчиков - данные, полученные во время производственной калибровки БНО во время его изготовления. «Сведение» информации с одинаковых датчиков осуществляется простым суммированием (с учетом систематических погрешностей каждого датчика). «Сведение» информации с разнородных датчиков осуществляется взвешенным суммированием, причем веса изменяются от измеряемой физической величины. Для фильтрации полученной после сведения информации используются фильтры с небольшим значением групповой задержки. Характеристики фильтров для канала угловых скоростей и канала ускорений различны.The filtering input signals (not shown in Fig. 1) eliminates systematic errors of the sensors, "converts" information from pairs of sensors and filters the received data. To eliminate the displacements of the sensors, the data obtained at the time of the initial calibration of the system are used; to eliminate the inaccuracy in the geometry of the block housing and the errors in the installation of sensors, the data obtained during the production calibration of the BNO during its manufacture are used. “Reduction” of information from identical sensors is carried out by simple summation (taking into account the systematic errors of each sensor). "Reduction" of information from heterogeneous sensors is carried out by weighted summation, and the weights vary from the measured physical quantity. Filters with a small group delay value are used to filter the information obtained after the information. The characteristics of the filters for the channel of angular velocities and the channel of accelerations are different.

Узел определения базовых показаний акселерометров (на фиг.1 не показан) функционирует на основании статистики погрешностей датчиков.The node for determining the basic readings of accelerometers (not shown in FIG. 1) operates based on the statistics of sensor errors.

При этом в узле математически определяется вектор земного притяжения (направления на центр земли). При расчете данного вектора списывается погрешность установки БНО на борту ЛА и изменения углов отклонения летательного аппарата от вертикали по крену и тангажу при выполнении полета.In this case, the vector of gravity (direction to the center of the earth) is mathematically determined in the node. When calculating this vector, the error of the installation of BNO on board the aircraft and changes in the angles of deviation of the aircraft from the vertical along the roll and pitch during flight are written off.

Использование значений абсолютного значения вектора магнитного поля и его направления (в т.ч. изменения направления) позволяют ввести дополнительную фильтрацию и увеличить точность вычислений углов ориентации летательного аппарата.Using the values of the absolute value of the magnetic field vector and its direction (including changes in direction) allow you to enter additional filtering and increase the accuracy of the calculation of the orientation angles of the aircraft.

Точность показаний датчиков при этом такова, что это значение ускорения свободного падения от запуска к запуску меняется в диапазоне 9.56÷10.05 м/с2.The accuracy of the sensor readings is such that this value of the acceleration of gravity from start to start varies in the range of 9.56 ÷ 10.05 m / s 2 .

Узел вычисления углов ориентации ЛА (на фиг.1 не показан) по значению величины угловых скоростей и направления вектора магнитного поля дает значения углов ориентации ЛА.The node for calculating the orientation angles of the aircraft (not shown in FIG. 1) from the value of the angular velocities and the direction of the magnetic field vector gives the values of the orientation angles of the aircraft.

В узле осуществляется определение ориентации объекта в пространстве. Для увеличения точности и снижения влияния шумов низкоточных микромеханических датчиков применяется значение направления магнитного поля, обладающее сравнительно низкой разрешающей способностью, но не имеющей в сигнале шумовых составляющих.The node determines the orientation of the object in space. To increase the accuracy and reduce the influence of noise of low-current micromechanical sensors, a magnetic field direction value is used, which has a relatively low resolution, but does not have noise components in the signal.

На основании входящих параметров вычисляемых углов ориентации летательного аппарата и рассчитанного вектора земного притяжения определяются значения нулевого списания показаний акселерометров (датчиков линейного ускорений) при изменении ориентации объекта в пространстве (определяется направление вектора земного притяжения относительно объекта управления). Здесь определяются значения проекции вектора притяжения земли на наш объект в зависимости от ориентации объекта относительно направления притяжения.Based on the input parameters of the calculated aircraft orientation angles and the calculated vector of gravity, zero readings of the accelerometers (linear acceleration sensors) are determined when the orientation of the object in space changes (the direction of the vector of gravity relative to the control object is determined). Here, the values of the projection of the vector of attraction of the earth to our object are determined depending on the orientation of the object relative to the direction of attraction.

Узел интерполяции траектории полета ЛА (на фиг.1 не показан) функционирует следующим образом.Node interpolation of the flight path of the aircraft (not shown in figure 1) operates as follows.

На основании данных от приемника СНС, направления вектора магнитного поля и угловых скоростей определяется расчет положения объекта в системе координат XYZ. Вычисления осуществляются с применением алгоритмов постобработки, что приводит к определению координат с существенно высокой точностью, с условием получения значения с частотой работы алгоритма программы с фиксированной временной задержкой (обусловлена обработкой информации от приемника СНС).Based on the data from the SNA receiver, the direction of the magnetic field vector and angular velocities, the calculation of the position of the object in the XYZ coordinate system is determined. The calculations are carried out using post-processing algorithms, which leads to the determination of coordinates with significantly high accuracy, with the condition of obtaining a value with the frequency of the program algorithm with a fixed time delay (due to the processing of information from the SNA receiver).

Узел вычисления координат положения ЛА (на фиг.1 не показан) предназначен для расчета координат, скорости изменения координат и курса ЛА по значениям величин показаний датчиков угловых скоростей, акселерометров и с учетом невязки при определении координат ЛА. Он является основным узлом невязки модуля 4 навигационного обеспечения 4, осуществляет расчет положения и ориентации объекта в пространстве. Использование «грубых» ЧЭ (дрейф гироскопов 0,1…1 град/сек) не позволяет осуществлять с требуемой точностью расчет координат летательного аппарата в период более 3÷3,5 секунд.The node for calculating the coordinates of the position of the aircraft (not shown in FIG. 1) is designed to calculate the coordinates, the rate of change of coordinates and the course of the aircraft from the values of the readings of the angular velocity sensors, accelerometers and taking into account the discrepancies in determining the coordinates of the aircraft. It is the main node of the residual of module 4 of the navigation support 4, calculates the position and orientation of the object in space. The use of “rough” SEs (drift of gyroscopes of 0.1 ... 1 deg / s) does not allow the coordinates of the aircraft to be calculated with the required accuracy for a period of more than 3 ÷ 3.5 seconds.

Для обеспечения необходимой точности работы данного узла в каждый такт его работы осуществляется коррекция вычислений на основании невязок и направления и абсолютного значения вектора магнитного поля. Задержка во времени определения невязок определена задержкой в определении координат по информации от СНС. Следовательно, с одной стороны, не учитывается возможная дополнительная ошибка в последние секунды, с другой стороны - высокоточное определение отклонения результатов вычислений от реальных координат объекта.To ensure the necessary accuracy of the operation of this unit, at each step of its operation, calculations are corrected based on the residuals and the direction and absolute value of the magnetic field vector. The time delay of determining the residuals is determined by the delay in determining the coordinates according to information from the SNA. Therefore, on the one hand, a possible additional error in the last seconds is not taken into account, on the other hand, a highly accurate determination of the deviation of the calculation results from the real coordinates of the object.

Данное значение определено на основании точности автономного определения координат, итоговая точность определяется качеством определения невязки.This value is determined based on the accuracy of the autonomous determination of coordinates, the final accuracy is determined by the quality of the determination of the residual.

Невязка рассчитывается на основании расхождения между рассчитанными траекториями рассчитанной на основании данных приемника СНС и траектории ЛА.The discrepancy is calculated based on the discrepancy between the calculated trajectories calculated on the basis of the data of the SNA receiver and the aircraft trajectory.

Узел определения траектории движения ЛА (на фиг.1 не показан) отвечает за определение координат положения ЛА в заданный момент времени, передаваемый в узел определения временного интервала. Узел интерполирует траекторию движения ЛА по нескольким известным узловым точкам положения ЛА в известные моменты времени до заданного момента выдачи «дельта» импульса и, по крайней мере, одной известной точке в соответствующий момент времени после заданного момента времени. Далее на данной интерполированной траектории определяется точка, в которой ЛА находился в момент выдачи «дельта»-импульса.The node determining the trajectory of the aircraft (not shown in FIG. 1) is responsible for determining the coordinates of the position of the aircraft at a given point in time, transmitted to the node determining the time interval. The node interpolates the trajectory of the aircraft along several known nodal points of the aircraft position at known times before the given moment of delivery of the "delta" pulse and at least one known point at the corresponding time after the specified time. Next, on this interpolated trajectory, the point at which the aircraft was located at the time of the delivery of the "delta" pulse is determined.

Необходимость наличия узла определения временного интервала, характеризующего перемещение ЛА (на фиг.1 не показан), продиктована предполагаемыми высокими скоростями движения ЛА, что в случае формирования признака прохождения наперед заданного расстояния в n метров (далее «дельта»-импульса) в каждый тракт работы алгоритма потребовало бы неоправданно высоких скоростей его работы. Вместо этого в рассматриваемой системе на основе знания текущего значения и динамики изменения скорости ЛА вычисляется момент времени выдачи следующего «дельта»-импульса, причем, если это время находится за пределами следующего цикла работы алгоритма, «дельта»-импульс не выдается, если же выясняется, что на начало очередного цикла работы алгоритма ЛА уже преодолел наперед заданное расстояние, «дельта»-импульс выдается немедленно. Во всех остальных случаях рассчитывается промежуток времени dT, после прохождения которого от начала очередного цикла работы алгоритма ЛА должен оказаться на расстоянии n метров от точки, в которой был выдан предыдущий «дельта»-импульс. Узел программируется на выдачу «дельта»-импульса в этот момент времени. Момент выдачи «дельта»-импульса запоминается. В следующем после выдачи «дельта»-импульса цикле работы алгоритма на основании данных о фактических координатах ЛА на момент начала этого цикла определяются реальные смещения ЛА по осям X, Y, Z относительной начальной точки работы алгоритма, и именно они передаются в узел формирования информации о пространственном положении ЛА. Таким образом исключается накопление погрешности, связанной с возможностью неточного определения момента времени прохождения ЛА наперед заданного расстоянии n метров.The need for a node to determine the time interval characterizing the movement of the aircraft (not shown in FIG. 1) is dictated by the alleged high speeds of the aircraft, which in the case of the formation of a sign of passing ahead a predetermined distance of n meters (hereinafter “delta” pulse) in each working path an algorithm would require unreasonably high speeds of its operation. Instead, in the system under consideration, on the basis of knowledge of the current value and the dynamics of the aircraft’s speed change, the time moment of the next “delta” pulse output is calculated, and if this time is outside the next cycle of the algorithm, the “delta” pulse is not issued, but if it turns out that at the beginning of the next cycle of the algorithm work, the aircraft has already overcome a predetermined distance in advance, a "delta" pulse is issued immediately. In all other cases, the time interval dT is calculated, after which from the beginning of the next cycle of the algorithm operation the aircraft should be at a distance of n meters from the point at which the previous "delta" pulse was issued. The node is programmed to issue a "delta" pulse at this point in time. The moment of delivery of the "delta" pulse is remembered. In the next cycle of operation of the algorithm after issuing the "delta" pulse, based on data on the actual coordinates of the aircraft at the start of this cycle, the real offsets of the aircraft along the X, Y, Z axes relative to the starting point of the algorithm’s operation are determined, and they are transmitted to the information generation unit about spatial position of the aircraft. This eliminates the accumulation of errors associated with the possibility of inaccurate determination of the time of passage of the aircraft ahead of a predetermined distance of n meters.

На вход узла формирования информации о пространственном положении ЛА (на фиг.1 не показан) поступают:The input node of the formation of information about the spatial position of the aircraft (not shown in figure 1):

- сведенные к осям модуля навигационного обеспечения составляющие ускорений с акселерометров, с учетом смещений масштабов, с блока сжатия «сырых данных»;- components of accelerations reduced to the axes of the navigation support module from accelerometers, taking into account scale offsets, from the “raw data” compression unit;

- сведенные к осям модуля навигационного обеспечения составляющие ускорений акселерометров, с учетом смещений и масштабов, с блока сжатия данных;- components of accelerations of accelerometers reduced to the axes of the navigation support module, taking into account displacements and scales, from the data compression unit;

- данные с СНС;- data from the SNA;

- данные о местоположении ЛА в координатах XYZ;- data on the location of the aircraft in XYZ coordinates;

- данные о смещении относительно предыдущей «дельты»;- data on the offset relative to the previous "delta";

- признак выдачи дельты;- sign of delta issuance;

- временные метки.- timestamps.

В соответствии с установленным протоколом обмена с взаимодействующей системой узел формирует и отправляет в канал связи пакеты данных. Каждый пакет имеет метку времени, что позволяет производить последующую временную привязку переданной информации.In accordance with the established protocol of exchange with the interacting system, the node generates and sends data packets to the communication channel. Each packet has a time stamp, which allows subsequent temporal reference of the transmitted information.

В целях снижения общего объема передаваемой информации данные с датчиков угловых скоростей и ускорений обрабатываются в блоке узла сжатия данных дифференциальным методом (т.е. передается не сама физическая величина, а ее приращение).In order to reduce the total amount of information transmitted, data from the angular velocity and acceleration sensors are processed in the block of the data compression unit by the differential method (i.e., it is not the physical quantity that is transmitted, but its increment).

Узел сжатия данных (на фиг.1 не показан) осуществляет уменьшение объема данных от датчиков угловых скоростей и ускорений, передаваемых во взаимодействующую систему для записи с последующей постобработки. Узел осуществляет дифференциальное кодирование полученных после фильтрации данных с датчиков путем вычисления разницы (приращения) между текущим и предыдущим значением измеряемой физической величины. Диапазон изменения вычисленных приращений меньше диапазона изменения самой физической величины, что позволяет передавать информацию меньшим количеством двоичных разрядов. Для исключения накопления ошибки, а также увеличения помехоустойчивости периодически в выходной поток информации передается сама измеряемая величина.The data compression unit (not shown in FIG. 1) reduces the amount of data from the angular velocity and acceleration sensors transmitted to the interacting system for recording with subsequent post-processing. The node performs differential encoding of the data obtained from the sensors after filtering by calculating the difference (increment) between the current and previous value of the measured physical quantity. The range of variation of the calculated increments is less than the range of variation of the physical quantity itself, which allows information to be transmitted with fewer binary bits. To eliminate the accumulation of errors, as well as increase the noise immunity, the measured value itself is periodically transmitted to the output information stream.

Следует отметить, что алгоритм БИНС состоит, в основном, из алгоритма навигации. При этом алгоритм ориентирован на вычислении и применении углов Эйлера, а также углов Крылова-Эйлера. Алгоритм навигации основан на определении проекции скорости движения ЛА относительно Земли. При этом при использовании данных алгоритмов осуществляется предварительная обработка сигналов датчиков, интегрирование в параметрах Родрига-Гамильтона, пересчет кватернионов в углы ориентации ЛА, а также расчет навигационных координат ЛА.It should be noted that the SINS algorithm consists mainly of a navigation algorithm. The algorithm is focused on the calculation and application of Euler angles, as well as Krylov-Euler angles. The navigation algorithm is based on determining the projection of the speed of the aircraft relative to the Earth. In this case, using these algorithms, pre-processing of the sensor signals, integration in the Rodrigue-Hamilton parameters, conversion of quaternions into aircraft orientation angles, and also calculation of the navigation coordinates of the aircraft are carried out.

Способ реализуется с использованием БНО, проиллюстрированного на фиг.1. Рассмотрим принцип его функционирования. На фиг.1 показаны два узла датчиков угловых скоростей одинакового диапазона измерения. Их измерительные оси расположены ортогонально.The method is implemented using BNO, illustrated in figure 1. Consider the principle of its functioning. Figure 1 shows two nodes of the angular velocity sensors of the same measuring range. Their measuring axes are arranged orthogonally.

Также изображены два узла 2 акселерометров, причем акселерометры каждого узла 2 имеют свой диапазон измерений.Also shown are two nodes 2 of the accelerometers, and the accelerometers of each node 2 have their own measurement range.

Большой диапазон обеспечивает охват всех возможностей возможных воздействий на летательный аппарат, меньший диапазон позволяет получить увеличение точности измерения линейных ускорений в наиболее востребованном диапазоне. Измерительные оси расположены ортогонально.A large range provides coverage of all the possibilities of possible effects on the aircraft, a smaller range allows to obtain an increase in the accuracy of measuring linear accelerations in the most popular range. The measuring axes are arranged orthogonally.

Магнитометр 5 - трехосевой магнитометр. Его измерительные оси расположены ортогонально.Magnetometer 5 - three-axis magnetometer. Its measuring axes are arranged orthogonally.

Модуль 3 СНС - модуль с приемником спутниковых координат, который обеспечивает определение координат и скорости изменения координат летательного аппарата.Module 3 of the SNA is a module with a satellite coordinate receiver, which provides the determination of the coordinates and rate of change of coordinates of the aircraft.

Обработка информации и расчет необходимых параметров происходят в модуле 4 навигационного обеспечения.Information processing and calculation of the necessary parameters occur in module 4 of the navigation support.

С момента подачи питания определяются значения нулевых сигналов датчиков угловых скоростей и линейных ускорений. Вычисляются законы поведения шумовых составляющих сигналов датчиков в текущем запуске.From the moment of power supply, the values of the zero signals of the angular velocity sensors and linear accelerations are determined. The laws of behavior of the noise components of the sensor signals in the current run are calculated.

При каждом запуске значения нулевых сигналов и шумовых составляющих сигналов датчиков могут существенно меняться в пределах, оговоренных в документах. После подачи питания значения отклонений и шумов практически не измены на все время непрерывной работы датчиков. Определение значений указанных параметров необходимо при каждом включении датчиков.At each start-up, the values of zero signals and noise components of the sensor signals can vary significantly within the limits specified in the documents. After the power supply, the deviation and noise values are practically unchanged for the entire duration of the continuous operation of the sensors. The determination of the values of these parameters is necessary each time the sensors are turned on.

Сигналы датчиков угловых скоростей (ДУС), линейных ускорений, магнитометра 5 и приемника модуля 3 СНС проходят предварительную фильтрацию.The signals of the angular velocity sensors (DOS), linear accelerations, magnetometer 5 and receiver module 3 of the SNA are pre-filtered.

Для ДУС и акселерометров применяется фильтр Калмана. Входная частота поступления информации от датчиков - 819,2 Гц. Выходная - 409,6 Гц. Период задержки выходного сигнала - 10 мс.For TLS and accelerometers, a Kalman filter is used. The input frequency of information from the sensors is 819.2 Hz. The output is 409.6 Hz. The delay period of the output signal is 10 ms.

Для магнитометра 5 применяется усредняющий фильтр с периодом задержки 10 мс.For magnetometer 5, an averaging filter with a delay period of 10 ms is used.

Показания приемника модуля 3 СНС обрабатываются фильтром Калмана. Частота обновления входной информации 1 Гц. Задержка определения координат составляет 3 с. На основании полученных координат объекта осуществляется интерполяционное восстановление пройденной траектории с шагом 409,6 Гц.The readings of the receiver module 3 of the SNA are processed by the Kalman filter. The refresh rate of the input information is 1 Hz. The delay in determining the coordinates is 3 s. Based on the obtained coordinates of the object, the interpolation restoration of the trajectory in steps of 409.6 Hz is carried out.

Для ДУС и акселерометров применяется фильтрация с децимацией. Входная частота поступления информации от датчиков максимально возможная, выходная соответствует частоте работы алгоритма программы.For TLS and accelerometers, decimation filtering is used. The input frequency of information from the sensors is the highest possible, the output corresponds to the frequency of the program algorithm.

Применение сдвоенных ДУС соответствующих узлов на ось и пары разноточных акселерометров позволяет без дополнительных затрат существенно (в 1.4 раза) повысить точность определения угловых скоростей и вдвое - по измерению линейных перегрузок в самом необходимом диапазоне измерения.The use of dual DLS of the corresponding nodes on the axis and pairs of differential accelerometers makes it possible to significantly (1.4 times) increase the accuracy of determining angular velocities and double - by measuring linear overloads in the most necessary measuring range.

Для магнитометра 5 применяется фильтрация с децимацией и фильтр Калмана. Суммарный период задержки выходного сигнала не превышает задержку обработки сигналов микромеханических датчиков. Выходные сигналы магнитометра 5 - абсолютное значение вектора напряженности магнитного поля и направление вектора в трехмерном пространстве относительно осей летательного аппарата.For magnetometer 5, decimation filtering and a Kalman filter are used. The total delay period of the output signal does not exceed the processing delay of the signals of micromechanical sensors. The output signals of the magnetometer 5 - the absolute value of the magnetic field vector and the direction of the vector in three-dimensional space relative to the axes of the aircraft.

Показания приемника модуля 3 СНС первоначально обрабатываются фильтром Калмана. Частота обновления входной информации 1 Гц на основании полученных координат объекта, на которой осуществляется интерполяционное восстановление пройденной траектории с шагом, равным дискретности расчета алгоритма программы. Общая задержка полученных навигационных данных составляет не менее трех тактов обновления спутниковых координат.The readings of the receiver module 3 of the SNA are initially processed by the Kalman filter. The update frequency of the input information is 1 Hz based on the obtained coordinates of the object, on which the interpolation restoration of the trajectory is carried out with a step equal to the discreteness of the calculation of the program algorithm. The total delay of the received navigation data is at least three clock cycles update satellite coordinates.

На основании непрерывно получаемых спутниковых данных осуществляется высокоточная привязка получаемых координат по времени.Based on the continuously received satellite data, a high-precision reference of the obtained coordinates in time is carried out.

Получаемые данные позволяют с достаточно высоким качеством получать значения показаний всех датчиков и с высоким качеством и сравнительно небольшой задержкой - координаты центра масс ЛА.The data obtained make it possible to obtain readings of all sensors with a sufficiently high quality and with high quality and relatively small delay — the coordinates of the center of mass of the aircraft.

Особенностью структуры БНО является применение однотипных микромеханических датчиков с разными диапазонами измерения. Таким образом, совокупность получаемой информации позволяет работать с большей точностью в выбранных режимах при измерении всего диапазона параметров. Избыточность информации предназначена для увеличения контролепригодности и достоверности получаемой информации.A feature of the BNO structure is the use of the same type of micromechanical sensors with different measurement ranges. Thus, the totality of the information obtained allows you to work with greater accuracy in the selected modes when measuring the entire range of parameters. The redundancy of information is intended to increase the controllability and reliability of the information received.

Для коррекции полученных сигналов используются обработанные и отфильтрованные данные спутниковой навигационной системы модуля 3 и магнитометра 5.To correct the received signals, processed and filtered data from the satellite navigation system of module 3 and magnetometer 5 are used.

Физически БНО представляет собой параллелепипед, внутри которого расположены плата процессорная, источник питания, набор чувствительных элементов (гироскопов и акселерометров), плата спутниковой навигационной системы. К блоку предусмотрено подключение: взаимодействующего оборудования в виде системы управления объектом, субблока магнитометра 5, антенны СНС модуля 3.Physically, the BNO is a parallelepiped, inside of which there is a processor board, a power source, a set of sensitive elements (gyroscopes and accelerometers), a satellite navigation system board. The unit provides for the connection of: interacting equipment in the form of an object control system, a subunit of the magnetometer 5, antenna of the SNA module 3.

БНО выдает координаты и углы ориентации летательного аппарата при перемещении центра масс а=±10%. Определение траектории перемещения основано на вычислении пути по показаниям низкоточных микромеханических инерциальных датчиков угловых скоростей и линейных ускорений (реализованы алгоритмы интегрированной бесплатформенной инерциальной системы навигации (БИНС)).BNO gives the coordinates and orientation angles of the aircraft when moving the center of mass a = ± 10%. The determination of the trajectory of movement is based on calculating the path from the readings of low-current micromechanical inertial sensors of angular velocities and linear accelerations (algorithms of the integrated strapdown inertial navigation system (SINS) are implemented).

Параллельно с работой алгоритма БИНС осуществляется расчет траектории полета летательного аппарата на основании данных СНС, который строится с применением алгоритмов интерполирования показаний приемника СНС модуля 3.In parallel with the operation of the SINS algorithm, the flight path of the aircraft is calculated based on the SNA data, which is constructed using interpolation algorithms for the SNA receiver module 3 readings.

БНО обеспечивает выполнение задач определения координат при следующих изменениях пилотажно-навигационных параметров:BNO provides the tasks of determining the coordinates with the following changes in flight and navigation parameters:

- географическое координаты: широта ±90°, долгота ±180°, в том числе над горными массивами и водными поверхностями;- geographical coordinates: latitude ± 90 °, longitude ± 180 °, including over mountain ranges and water surfaces;

- диапазон путевых скоростей: от 100 км/час до 500 км/час;- range of traveling speeds: from 100 km / h to 500 km / h;

- высота полета: от 300 м до 2000 м;- flight height: from 300 m to 2000 m;

- курс от 0°до 360°;- course from 0 ° to 360 °;

- крен: ±10°;- roll: ± 10 °;

- тангаж ±10°;- pitch ± 10 °;

- угловые скорости по всем трем осям в пределах 30°/сек;- angular velocities along all three axes within 30 ° / sec;

- линейные продольные и поперечные перегрузки ±0,7 единиц.- linear longitudinal and transverse overloads ± 0.7 units.

Рассмотрим реализацию данного способа на конкретном примере перемещения радиолокатора, являющегося целевой нагрузкой (фиг.3).Consider the implementation of this method on a specific example of the movement of the radar, which is the target load (figure 3).

Работа радиолокатора осуществляется на летательном аппарате при полете по траектории, близкой к прямой, но имеющей отклонения. Пример траектории показан на фиг.3. Отклонения обусловлены неоднородностью воздушной массы, потоками воздуха, отклонением рулевых поверхностей летательного аппарата (ЛА) и т.д.Radar operation is carried out on an aircraft while flying along a path close to a straight line, but having deviations. An example of a path is shown in FIG. Deviations are due to the heterogeneity of the air mass, air flows, deviation of the steering surfaces of the aircraft (LA), etc.

В момент времени 32 «СТАРТ» начинается работа целевой нагрузки - радиолокатора.At time 32 “START”, the work of the target load, the radar, begins.

Как только команда «СТАРТ» поступает на вход блока - он начинает выполнение алгоритма расчета перемещения в пространстве центра масс летательного аппарата от точки старта до точки, отстоящей от старта на расстояние, равное n метров (см. фиг.3, поз.29-30).As soon as the “START” command arrives at the input of the block, it starts the execution of the algorithm for calculating the displacement in the space of the center of mass of the aircraft from the start point to the point spaced from the start by a distance equal to n meters (see figure 3, pos. 29-30 )

Достижение точки, в которой оценка положения ЛА находится на расстоянии n метров от предыдущей точки, в которой была выдана команда на работу локатора, происходит в момент времени, крайне редко совпадающий с моментом окончания такта работы алгоритма расчета перемещения. Погрешность определения расстояния, возникающая в случае привязки к дискретам времени, оказывается недопустимо большой для решаемой задачи (синтез апертуры антенны) либо требуемая частота работы алгоритма оказывается слишком высока (что влечет за собой неоправданное усложнение аппаратуры) (см. фиг.3, поз.29-31).Reaching the point at which the assessment of the position of the aircraft is located at a distance of n meters from the previous point at which the command was issued to operate the locator occurs at a point in time that very rarely coincides with the end of the cycle of the algorithm for calculating displacement. The error in determining the distance that arises in the case of reference to time samples turns out to be unacceptably large for the problem being solved (antenna aperture synthesis) or the required frequency of the algorithm is too high (which entails unjustified complication of the equipment) (see Fig. 3, item 29 -31).

Для уточнения получаемого результата на каждом такте работы алгоритма на основании оценки вектора скорости ЛА оценивается момент времени достижения удаления n метров, в рассчитанный момент времени аппаратный таймер (работающий на несколько порядков быстрее тактов работы алгоритмов) инициирует выдачу управляющей команды в радиолокатор, реальные координаты в этот момент (точнее, их оценка) вычисляются алгоритмом на следующем такте по имеющимся предыдущим оценкам координат положения ЛА и текущей оценке положения путем интерполяции. Результатом работы программы является не только команда достижения искомой точки, но и момент времени, и оценки координат летательного аппарата в момент, когда была достигнута точка удаления на n метров (см. фиг.3)To clarify the result obtained at each step of the algorithm’s operation, based on the estimation of the aircraft’s speed vector, the time to reach the removal of n meters is estimated, at the calculated time, the hardware timer (operating several orders of magnitude faster than the clock cycles of the algorithms) initiates the issuance of a control command to the radar, the real coordinates the moment (more precisely, their estimate) is calculated by the algorithm at the next clock cycle using the previous estimates of the coordinates of the aircraft position and the current position estimate by interpolation. The result of the program is not only a command to reach the desired point, but also a point in time, and an estimate of the coordinates of the aircraft at the moment when a distance of n meters was reached (see figure 3)

В зависимости от скорости и траектории движения ЛА определение точного момента достижения n метров с каждым тактом отличается и чем ближе мы к моменту достижения, тем точнее результат.Depending on the speed and trajectory of the aircraft, the determination of the exact moment of reaching n meters with each step differs and the closer we are to the moment of reaching, the more accurate the result.

Предсказание времени до достижения искомой точки изначально больше, чем длительность нескольких тактов работы программы.Predicting the time to reach the desired point is initially longer than the duration of several clock cycles of the program.

После достижения точки n метров осуществляется фиксация данной точки и работа алгоритма вычисления n метров начинается заново.After reaching the point of n meters, this point is fixed and the algorithm for calculating n meters begins anew.

Коррекция работы алгоритмов работы интегрированной БИНС осуществляется на каждом шаге выполнения алгоритма работы БНО посредством определения невязки между траекториями, построенными БИНС, и спутниковой системы навигации в момент времени ранее текущего. Корректирующие коэффициенты в алгоритм БИНС определяются на основании невязки.Correction of the operation algorithms of the integrated SINS is carried out at each step of the execution of the BNO operation algorithm by determining the discrepancy between the trajectories constructed by the SINS and the satellite navigation system at a time earlier than the current one. The correction factors in the SINS algorithm are determined based on the discrepancy.

Каждый шаг своей работы алгоритм БИНС осуществляет определение времени выдачи координат следующей точки, отстоящей на заданное расстояние от предыдущей, на траектории движения объекта. Выдача координат летательного аппарата осуществляется в рассчитанный момент времени и не зависит от временной привязки тактовой частоты исполнения алгоритма.Each step of its operation, the SINS algorithm determines the time for the coordinates of the next point, which is a specified distance from the previous one, on the object’s trajectory. The coordinates of the aircraft are issued at the calculated time and does not depend on the timing of the clock frequency of the algorithm.

Подобное применение датчиков, обладающих невысокой точностью, приемника спутниковой навигации с низкой частотой обновления информации и оптимального алгоритма работы позволяет получить высокую точность определения координат, своевременную выдачу необходимых данных в целевой комплекс, а также расширить функциональные возможности БНО за счет повышения информативности формируемых навигационных данных.Such an application of sensors with low accuracy, a satellite navigation receiver with a low frequency of updating information and an optimal algorithm of operation allows to obtain high accuracy in determining coordinates, timely delivery of the necessary data to the target complex, as well as expand the functionality of BNO by increasing the information content of the generated navigation data.

Claims (6)

1. Способ обработки информации о перемещении летательного аппарата (ЛА), включающий получение информации о параметрах навигации от инерциальной навигационной системы (ИНС), состоящей из функционирующих в режиме регистрации информации, по меньшей мере, одного трехосевого акселерометра, по меньшей мере, одного трехосевого датчика угловой скорости, по меньшей мере, одного трехосевого магнитометра, и спутниковой навигационной системы (СНС), осуществление комплексирования данных от спутниковой и инерциальной навигационных систем с возможностью корректировки параметров навигации и ошибок, накапливающихся при функционировании ИНС, определение по полученным от ИНС и СНС данным вектора притяжения Земли и использование полученного результата с учетом вычисленных углов ориентации ЛА при обнулении показаний, по меньшей мере, одного акселерометра при изменении величины проекции вектора притяжения Земли на ось ЛА и изменении ориентации ЛА в пространстве, расчет положения перемещающегося ЛА на основе данных, полученных от приемника СНС, данных о направлении вектора магнитного поля и данных о значениях угловых скоростей ЛА, при этом маркируют выбранную траекторию перемещения ЛА точками его возможного нахождения, находящимися относительно друг друга в пространстве на расстоянии, равном заранее заданной величине, реальные координаты положения ЛА с использованием данных от ИНС и СНС определяют в дискреты времени, величины которых зависят от динамики и направления угловых скоростей ЛА при его перемещении, с учетом ранее полученных оценок координат положений ЛА путем интерполирования, для уточнения расстояния перемещения ЛА в каждую дискрету времени оценивают упреждающие значения времени и момента достижения точки прогнозируемого окончания перемещения ЛА, причем в каждую дискрету времени осуществляют коррекцию вычисленного положения ЛА с учетом оценки невязки и зарегистрированного, по меньшей мере, одним магнитометром модуля и направления магнитного поля, при этом невязку вычисляют как расхождение между рассчитанной траекторией ЛА на основе данных от приемника СНС и выбранной траекторией ЛА.1. A method of processing information about the movement of an aircraft (LA), including obtaining information about navigation parameters from an inertial navigation system (ANN), consisting of at least one three-axis accelerometer operating at least one three-axis sensor the angular velocity of at least one triaxial magnetometer and satellite navigation system (SNA), the implementation of data integration from satellite and inertial navigation systems with possibly by adjusting the navigation parameters and errors that accumulate during the operation of the ANN, determining the Earth's gravity vector from the ANN and SNA and using the result obtained taking into account the calculated aircraft orientation angles when zeroing the readings of at least one accelerometer when changing the projection magnitude of the Earth's gravity vector on the axis of the aircraft and the change in the orientation of the aircraft in space, the calculation of the position of the moving aircraft based on data received from the receiver of the SNA, data on the direction of the vector of magnetic field and data on the values of the angular velocity of the aircraft, while marking the selected trajectory of the aircraft with points of its possible location, located relative to each other in space at a distance equal to a predetermined value, the real coordinates of the aircraft using data from the ANN and SNA are determined in time samples , the values of which depend on the dynamics and direction of the angular velocity of the aircraft during its movement, taking into account previously obtained estimates of the coordinates of the positions of the aircraft by interpolation, to clarify the distance ne the aircraft’s premises in each time discrete shall evaluate the anticipatory values of the time and the moment of reaching the point of the predicted end of the aircraft’s movement, and in each time discrete, the calculated position of the aircraft shall be corrected taking into account the discrepancy estimate and the module and the direction of the magnetic field recorded by at least one magnetometer, the residual is calculated as the difference between the calculated aircraft trajectory based on data from the SNA receiver and the selected aircraft trajectory. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что функционирование приемника СНС во времени синхронизируют со всемирным координированным временем.2. The method according to claim 1, characterized in that the operation of the SNA receiver in time is synchronized with coordinated universal time. 3. Способ обработки информации по п.1, отличающийся тем, что данные, поступающие от приемника СНС, передают в виде, по меньшей мере, одного информационного потока с возможностью географической регистрации местоположения ЛА.3. The method of processing information according to claim 1, characterized in that the data received from the receiver of the SNA is transmitted in the form of at least one information stream with the possibility of geographical registration of the location of the aircraft. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при перемещении ЛА между точками его возможного нахождения, находящимися относительно друг друга в пространстве на расстоянии, равном заранее заданной величине, передают информацию о целевой нагрузке, например информацию о местоположении радиолокатора.4. The method according to claim 1, characterized in that when moving the aircraft between points of its possible location, located relative to each other in space at a distance equal to a predetermined value, information about the target load, for example information about the location of the radar, is transmitted. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что информацию от, по меньшей мере, одного акселерометра и, по меньшей мере, одного датчика угловой скорости, полученную в момент начальной калибровки ИНС, используют для устранения смещений в их показаниях.5. The method according to claim 1, characterized in that information from at least one accelerometer and at least one angular velocity sensor obtained at the time of initial ANN calibration is used to eliminate biases in their readings. 6. Способ по п.3, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один информационный поток, поступающий от приемника СНС, вводят в информационно-логическую сеть для обработки информации о перемещении ЛА, используя, по меньшей мере, один заранее установленный протокол обмена данными. 6. The method according to claim 3, characterized in that at least one information stream coming from the SNA receiver is injected into the information-logical network for processing information about the movement of the aircraft using at least one pre-established exchange protocol data.
RU2010138433/28A 2010-09-17 2010-09-17 Processing method of aircraft movement information RU2436047C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010138433/28A RU2436047C1 (en) 2010-09-17 2010-09-17 Processing method of aircraft movement information

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010138433/28A RU2436047C1 (en) 2010-09-17 2010-09-17 Processing method of aircraft movement information

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2436047C1 true RU2436047C1 (en) 2011-12-10

Family

ID=45405665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010138433/28A RU2436047C1 (en) 2010-09-17 2010-09-17 Processing method of aircraft movement information

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2436047C1 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120212369A1 (en) * 2011-02-17 2012-08-23 Thales Method and system for determining navigation parameters of an aircraft
RU2594631C1 (en) * 2015-05-08 2016-08-20 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Method of determining spatial orientation angles of aircraft and device therefor
RU2598000C1 (en) * 2015-12-21 2016-09-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of autonomous aircraft navigation
RU2610831C1 (en) * 2016-04-19 2017-02-16 Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" Method for estimating parameters of object's trajectory
RU2620786C1 (en) * 2016-06-20 2017-05-29 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Recovery method for aircraft motion variables
RU2653967C1 (en) * 2017-06-20 2018-05-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Method of mobile objects autonomous orientation
RU2659970C1 (en) * 2017-08-02 2018-07-04 Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА") Method of controlling a freeform gyrovertical with a radial correction and a freeform gyrovertical for its implementation
RU2660160C1 (en) * 2017-08-01 2018-07-05 Михаил Тимурович Балдычев Method of determining the motion parameters of an air object by the dynamic radio monitoring system
RU2785810C1 (en) * 2022-09-07 2022-12-13 Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Всероссийский научно-исследовательский институт радиоаппаратуры" (АО "ВНИИРА") Method for monitoring aerodrome traffic and device for its implementation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БАБИЧ О.А. Обработка информации в навигационных комплексах. - М.: Машиностроение, 1991, с.171, 185-188. *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120212369A1 (en) * 2011-02-17 2012-08-23 Thales Method and system for determining navigation parameters of an aircraft
US8878722B2 (en) * 2011-02-17 2014-11-04 Thales Method and system for determining navigation parameters of an aircraft
RU2594631C1 (en) * 2015-05-08 2016-08-20 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Method of determining spatial orientation angles of aircraft and device therefor
RU2598000C1 (en) * 2015-12-21 2016-09-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of autonomous aircraft navigation
RU2610831C1 (en) * 2016-04-19 2017-02-16 Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" Method for estimating parameters of object's trajectory
RU2620786C1 (en) * 2016-06-20 2017-05-29 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Recovery method for aircraft motion variables
RU2653967C1 (en) * 2017-06-20 2018-05-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Method of mobile objects autonomous orientation
RU2660160C1 (en) * 2017-08-01 2018-07-05 Михаил Тимурович Балдычев Method of determining the motion parameters of an air object by the dynamic radio monitoring system
RU2659970C1 (en) * 2017-08-02 2018-07-04 Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА") Method of controlling a freeform gyrovertical with a radial correction and a freeform gyrovertical for its implementation
RU2785810C1 (en) * 2022-09-07 2022-12-13 Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Всероссийский научно-исследовательский институт радиоаппаратуры" (АО "ВНИИРА") Method for monitoring aerodrome traffic and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2436047C1 (en) Processing method of aircraft movement information
EP2187170B1 (en) Method and system for estimation of inertial sensor errors in remote inertial measurement unit
US7844397B2 (en) Method and apparatus for high accuracy relative motion determination using inertial sensors
CN106500693B (en) A kind of AHRS algorithm based on adaptive extended kalman filtering
CN108226980A (en) Difference GNSS and the adaptive close coupling air navigation aids of INS based on Inertial Measurement Unit
CN104977004B (en) A kind of used group of laser and odometer Combinated navigation method and system
CN102252677A (en) Time series analysis-based variable proportion self-adaptive federal filtering method
JP2019191093A (en) Displacement analyzer, GNSS positioning analyzer, and displacement analysis method
CN111220151B (en) Inertia and milemeter combined navigation method considering temperature model under load system
CN113203429A (en) Online estimation and compensation method for temperature drift error of gyroscope
CN114739397A (en) Mine environment motion inertia estimation self-adaptive Kalman filtering fusion positioning method
Zorina et al. Enhancement of INS/GNSS integration capabilities for aviation-related applications
CN109781096A (en) A kind of integrated navigation and location system and method for intelligent agricultural machinery
CN108416387B (en) Height filtering method based on fusion data of GPS and barometer
JP5219547B2 (en) Car navigation system and navigation method
RU107601U1 (en) UNMANNED AIRCRAFT CONTROL SYSTEM WITH COMPLETE DEVICE FOR MEASURING HEIGHT OF FLIGHT
CN105371853A (en) Mars power descending section navigation method based on TDS and orbiter
CN103955005A (en) Rocket sled orbit gravity real-time measuring method
JP2007538231A (en) Interferometric sensing system
CN109916429B (en) Micro-electromechanical gyroscope calibration device and method and unmanned aerial vehicle navigation system
RU101814U1 (en) NAVIGATION SECURITY UNIT ON "Rough" SENSITIVE ELEMENTS
RU2539131C1 (en) Strapdown integrated navigation system of average accuracy for mobile onshore objects
RU118740U1 (en) ADAPTIVE NAVIGATION COMPLEX
CN109724627A (en) A kind of transfer alignment method in polar region assisted based on Doppler log and star sensor
RU2502049C1 (en) Small-size platformless inertial navigation system of medium accuracy, corrected from system of air signals

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150918