RU2539131C1 - Strapdown integrated navigation system of average accuracy for mobile onshore objects - Google Patents
Strapdown integrated navigation system of average accuracy for mobile onshore objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2539131C1 RU2539131C1 RU2013136362/28A RU2013136362A RU2539131C1 RU 2539131 C1 RU2539131 C1 RU 2539131C1 RU 2013136362/28 A RU2013136362/28 A RU 2013136362/28A RU 2013136362 A RU2013136362 A RU 2013136362A RU 2539131 C1 RU2539131 C1 RU 2539131C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- block
- input
- signals
- signal
- unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС), интегрированных как со спутниковой навигационной системой (СНС), так и с одометрической системой (ОД) для использования в мобильных наземных аппаратах различного типа.The invention relates to the field of strapdown inertial navigation systems (SINS) integrated with both a satellite navigation system (SNA) and an odometric system (OD) for use in various types of mobile ground devices.
Уровень техникиState of the art
Использование БИНС с «грубыми» или средней точности чувствительными элементами (ЧЭ) описано в ряде патентов США корпорации American GNS, например, в ряде патентов о малогабаритных микромеханических инерциальных измерительных устройствах (патенты США №№6671648, 6522992, 6516283). Основное внимание в этих патентах уделено предоставлению преимуществ по сравнению с традиционными блоками ЧЭ на основании использования внешних датчиков навигационной информации (типа GPS).The use of SINS with “coarse” or medium-precision sensitive elements (CE) is described in a number of US patents of American GNS corporation, for example, in a number of patents on small-sized micromechanical inertial measuring devices (US patents Nos. 6671648, 6522992, 6516283). The focus of these patents is on providing advantages over traditional SE units based on the use of external navigation information sensors (such as GPS).
Основным недостатком данных БИНС является невозможность длительного функционирования в автономном режиме при отключении СНС, что принципиально важно при постановке активных помех любого типа (GPS jamming).The main disadvantage of the SINS data is the impossibility of long-term operation in stand-alone mode when the SNA is turned off, which is fundamentally important when setting any type of active jamming (GPS jamming).
В патенте США 5375059 (опубл. 20.12.1994) (патенты-аналоги США 5390125, 5438517) концептуально описана сложная интегрированная система точного определения положений аппарата на Земле или вблизи нее в реальном времени, в которой в интегрированном режиме в том числе задействованы СНС, БИНС, ОД с комбинированием их информации и ее цифровой обработкой с помощью фильтров Калмана.In US patent 5375059 (publ. 20.12.1994) (US patent analogues 5390125, 5438517) conceptually describes a complex integrated system for accurately determining the position of the device on or near the Earth in real time, in which in an integrated mode including the SNA, SINS , OD with a combination of their information and its digital processing using Kalman filters.
Однако данная система является чрезмерно сложной, содержащей в себе множество дополнительных систем не столько навигации, сколько управления и исполнения движением аппарата по местности, в том числе с препятствиями. Интегрированная навигационная система описана только на концептуальном и функциональном уровнях без необходимых и достаточных подробностей взаимодействия ее составных частей.However, this system is overly complex, containing many additional systems, not so much navigation, as control and execution of the movement of the device in the area, including obstacles. An integrated navigation system is described only at the conceptual and functional levels without the necessary and sufficient details of the interaction of its components.
С математическими подробностями мультисенсорная интегрированная навигационная система с применением измерений одометров, в частности, для матричных и интегральных математических формул фильтров Калмана, рассмотрена в книге Paul D. Groves «Principles of GNSS, Inertial and Multisensor Integrated Navigation Systems», Artech House, 2006, P. 441-443.With mathematical details, a multisensory integrated navigation system using odometer measurements, in particular for matrix and integral mathematical formulas of Kalman filters, is discussed in Paul D. Groves's Principles of GNSS, Inertial and Multisensor Integrated Navigation Systems, Artech House, 2006, P 441-443.
Основным ограничением такой системы является тот факт, что для «грубых» и среднеточных ЧЭ (дрейф гироскопов 0,5…2 град/ч) БИНС, она не сможет обеспечить точное счисление координат в автономном режиме при отключении СНС.The main limitation of such a system is the fact that for “coarse” and mid-range CEs (drift of gyroscopes of 0.5 ... 2 deg / h) SINS, it will not be able to provide accurate reckoning of coordinates in autonomous mode when the SNA is turned off.
Главная задача изобретения - существенное повышение точности счисления скоростей и координат наземного объекта в автономном режиме при использовании «грубых» или среднеточных ЧЭ БИНС.The main objective of the invention is a significant increase in the accuracy of calculating the velocities and coordinates of a ground object in an autonomous mode when using "coarse" or medium-precision CE BINS.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Для достижения технического результата устройство бесплатформенной интегрированной навигационной системы средней точности для мобильного наземного объекта содержит:To achieve a technical result, the device of the middle-accuracy strapdown integrated navigation system for a mobile ground object contains:
блок ЧЭ, состоящий из трех акселерометров и трех датчиков угловой скорости по трем ортогональным осям,CE block, consisting of three accelerometers and three angular velocity sensors along three orthogonal axes,
блок пересчета ускорений из связанной в навигационную систему координат,unit for recalculation of accelerations associated with the navigation coordinate system,
блок вычисления линейных и угловых скоростей и географических координат,block for calculating linear and angular velocities and geographical coordinates,
блок формирования сигналов демпфирования, первый и второй блоки кватернионных вычислений,damping signal generation unit, first and second blocks of quaternion calculations,
блок вычисления матрицы направляющих косинусов и углов ориентации системы, приемник сигналов СНС,a unit for calculating a matrix of guide cosines and orientation angles of the system, a receiver of SNA signals,
блок определения качества сигнала СНС,unit for determining the signal quality of the SNA,
коммутатор векторных сигналов,vector signal switch
первый и второй сумматоры-вычитатели векторных сигналов,first and second adders-subtractors of vector signals,
блок коррекции угла курса, а также дрейфа курсового (азимутального) гироскопа,a block for the correction of the course angle, as well as the drift of the course (azimuthal) gyroscope,
блок стоп-детектора,stop detector unit,
блок одометрической системы.odometric system unit.
Множество связей различных сигналов между блоками и переключения связей в разных маневрах объекта-носителя БИНС могут быть описаны по сути следующим образом.The set of connections of various signals between the blocks and switching links in different maneuvers of the SINS carrier object can be essentially described as follows.
Выходы сигналов линейных ускорений акселерометров блока ЧЭ поступают на первый вход блока пересчета ускорений из связанной в навигационную систему координат, а ко второму входу блока пересчета подключен первый выход сигналов матрицы направляющих косинусов блока вычислений матрицы направляющих косинусов и углов ориентации системы. Выходы угловых скоростей датчиков скоростей блока ЧЭ поступают на первый вход первого блока кватернионных вычислений, выход которого подключен к первому входу второго блока кватернионных вычислений, выход которого подключен к входу блока вычисления матрицы направляющих косинусов и углов ориентации и ко второму входу обратной связи первого блока кватернионных вычислений.The outputs of the linear acceleration signals of the accelerometers of the SE block are supplied to the first input of the acceleration conversion unit from the coordinate system connected to the navigation system, and the first output of the conversion unit matrix signals of the direction cosines of the matrix unit of the direction cosines matrix and system orientation angles is connected to the second input of the conversion unit. The outputs of the angular velocities of the speed sensors of the SE block are fed to the first input of the first block of quaternion calculations, the output of which is connected to the first input of the second block of quaternion calculations, the output of which is connected to the input of the block calculation module of the guiding cosines and orientation angles and to the second feedback input of the first block of quaternion calculations .
Выход сигналов ускорений из блока пересчета ускорений из связанной в навигационную систему координат подключен к первому входу блока вычисления линейных и угловых скоростей и географических координат.The output of the acceleration signals from the acceleration conversion unit from the coordinate coordinate system connected to the navigation system is connected to the first input of the linear and angular velocity and geographical coordinates calculation unit.
Из приемника сигналов СНС поступают три сигнала, первый из которых - векторный сигнал линейной скорости объекта по данным СНС поступает на плюсовый вход первого сумматора-вычитателя, второй сигнал - сигнал качества связи с СНС поступает на вход блока определения качества сигнала СНС, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, а третий сигнал путевого угла объекта по данным СНС поступает на первый вход блока коррекции угла курса, а также дрейфа курсового гироскопа.Three signals are received from the SNA signal receiver, the first of which, according to the SNA, is the linear object velocity vector signal arriving at the positive input of the first adder-subtractor, and the second signal, the SNA communication quality signal, is input to the SNA signal quality determining unit, the output of which is connected to the control input of the switch, and the third signal of the track angle of the object, according to the SNA, is fed to the first input of the course angle correction block, as well as the drift of the directional gyroscope.
При этом второй вход указанного блока коррекции связан с выходом сигнала угла курса системы из блока вычисления матрицы направляющих косинусов и углов ориентации, а третий вход указанного блока коррекции соединен с выходом блока стоп-детектора, первый вход которого соединен с выходом сигнала ускорения из блока пересчета ускорений из связанной в навигационную систему координат, а на второй вход блока стоп-детектора поступают сигналы угловых скоростей из блока ЧЭ.In this case, the second input of the indicated correction block is connected with the output of the signal of the heading angle of the system from the block calculation matrix of the guiding cosines and orientation angles, and the third input of this correction block is connected to the output of the stop detector block, the first input of which is connected to the output of the acceleration signal from the acceleration conversion block from the coordinates connected to the navigation system, and at the second input of the stop detector block, angular velocity signals from the SE block are received.
Векторный сигнал линейной скорости системы VИНС с третьего выхода блока вычисления линейных и угловых скоростей и географических координат поступает на входы вычитания первого и второго сумматоров-вычитателей, выходы которых соединены с соответствующими входами вышеуказанного коммутатора. На плюсовый вход второго сумматора-вычитателя поступает сигнал скорости из блока одометрической системы, на вход которого поступает выходной сигнал курса всей системы из блока вычисления матрицы направляющих косинусов и углов ориентации. Выход коммутатора соединен со входом блока формирования сигналов демпфирования и вторым входом блока вычисления линейных и угловых скоростей и географических координат, третий и четвертый входы которого соединены с соответствующими первым и вторым выходами блока коррекции угла курса, а также дрейфа курсового гироскопа.The vector signal of the linear speed of the VINS system V from the third output of the block for calculating linear and angular velocities and geographical coordinates is fed to the subtraction inputs of the first and second adders-subtracters, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the above switch. At the positive input of the second adder-subtractor, a speed signal is received from the odometric system unit, the input of which is the output signal of the course of the entire system from the calculation unit of the matrix of guiding cosines and orientation angles. The output of the switch is connected to the input of the block for generating damping signals and the second input of the block for calculating linear and angular velocities and geographical coordinates, the third and fourth inputs of which are connected to the corresponding first and second outputs of the block for correcting the course angle, as well as the drift of the directional gyroscope.
Векторный сигнал абсолютной угловой скорости навигационного трехгранника с первого выхода блока вычисления линейных и угловых скоростей и географических координат поступает на второй вход второго блока кватернионных вычислений, на третий и четвертый входы которого поступают первый и второй корректирующие сигналы угловых скоростей соответственно со второго выхода (управляющий сигнал вертикальной угловой скорости) из блока вычисления линейных и угловых скоростей и географических координат и с выхода блока формирования сигналов демпфирования.The vector signal of the absolute angular velocity of the navigation trihedron from the first output of the block for calculating linear and angular velocities and geographical coordinates is fed to the second input of the second block of quaternion calculations, the third and fourth inputs of which receive the first and second correcting signals of angular velocities, respectively, from the second output (vertical control signal angular velocity) from the block for calculating linear and angular velocities and geographical coordinates and from the output of the block for generating signals firovaniya.
Третий и четвертый выходы блока вычисления линейных и угловых скоростей и географических координат являются соответственно выходами всей системы по линейной скорости (или ее составляющим) и географическим координатам объекта.The third and fourth outputs of the block for calculating linear and angular velocities and geographical coordinates are respectively the outputs of the entire system in linear velocity (or its components) and geographical coordinates of the object.
Второй, третий и четвертый выходы сигналов углов ориентации блока вычисления матрицы направляющих косинусов и углов ориентации являются соответствующими выходами системы по углам курса, тангажа и крена объекта.The second, third and fourth outputs of the signals of the orientation angles of the block computing the matrix of guide cosines and orientation angles are the corresponding outputs of the system at the angles of the course, pitch and roll of the object.
Для существенного повышения точности счисления скоростей и координат наземного объекта в автономном режиме при использовании «грубых» или среднеточных ЧЭ БИНС предлагается, в первую очередь, периодическая калибровка (компенсация) дрейфа азимутального (курсового) гироскопа как с использованием СНС, так и в режиме остановок мобильного наземного объекта (по сигналу стоп-детектора). Кроме того, для сглаживания показаний скорости и, следовательно, более точного получения координат объекта осуществляют более качественное, «мягкое» демпфирование ошибок БИНС по показаниям одометрической системы в отсутствии сигналов СНС. Важно отметить, что в случае наличия удовлетворительного сигнала СНС система всегда находится в интегрированном режиме с СНС, и только при наличии отказа СНС система переходит в автономный режим счисления, используя сигнал одометрической системы.To significantly improve the accuracy of calculating the velocities and coordinates of a ground object in the autonomous mode when using “coarse” or medium-precision CE BINS, it is proposed, first of all, to periodically calibrate (compensate) the drift of an azimuthal (directional) gyroscope both using the SNA and in the mode of mobile stops ground object (at the signal of the stop detector). In addition, to smooth the readings of speed and, therefore, to more accurately obtain the coordinates of the object, better, “soft” damping of SINS errors by the readings of the odometric system in the absence of SNA signals is carried out. It is important to note that in the case of a satisfactory SNA signal, the system is always in integrated mode with the SNA, and only if there is a failure of the SNA, the system goes into offline mode of calculation using the signal from the odometric system.
Перечень чертежейList of drawings
Фиг.1 - блок-схема устройства предлагаемой системы.Figure 1 - block diagram of the device of the proposed system.
Фиг.2 - сравнение временных графиков ошибок определения координат предлагаемым устройством и традиционной системой из уровня техники.Figure 2 is a comparison of time graphs of errors in determining the coordinates of the proposed device and the traditional system of the prior art.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
На фиг.1 блоки системы имеют следующую нумерацию: 1 - блок ЧЭ, состоящий из трех акселерометров и трех датчиков угловой скорости (ДУС), расположенных по трем ортогональным осям; 2 - блок пересчета ускорений из связанной в навигационную систему координат; 3 - блок вычисления линейных и угловых скоростей и географических координат; 4 - блок формирования сигналов демпфирования; 5 - первый блок кватернионных вычислений; 6 - второй блок кватернионных вычислений; 7 - блок вычисления матрицы направляющих косинусов и углов ориентации; 8 - СНС (приемник сигналов СНС); 9 - блок определения качества сигнала СНС; 10 - коммутатор векторных сигналов; 11 - первый сумматор-вычитатель векторных сигналов; 12 - второй сумматор-вычитатель векторных сигналов; 13 - блок коррекции угла курса, а также дрейфа курсового (азимутального) гироскопа; 14 - блок стоп детектора; 15 - блок одометрической системы.In Fig. 1, the system blocks are numbered as follows: 1 — the CE block, consisting of three accelerometers and three angular velocity sensors (DLS) located along three orthogonal axes; 2 - unit for recalculation of accelerations associated with the navigation coordinate system; 3 - block calculating linear and angular velocities and geographical coordinates; 4 - block the formation of damping signals; 5 - the first block of quaternion calculations; 6 - second block of quaternion calculations; 7 - block calculating the matrix of guide cosines and orientation angles; 8 - SNA (receiver of SNA signals); 9 - block determining the signal quality of the SNA; 10 - switch vector signals; 11 - the first adder-subtractor of vector signals; 12 - the second adder-subtractor of vector signals; 13 - block correction of the angle of the course, as well as the drift of the course (azimuthal) gyroscope; 14 - block stop detector; 15 - block odometric system.
На схеме приняты следующие обозначения сигналов устройства:The following designations of the device signals are adopted in the diagram:
из блока 1: a b - вектор сигналов кажущихся ускорений с акселерометров в связанной системе и ωb - вектор сигналов абсолютной угловой скорости от ДУС в связанной системе координат;from block 1: a b is the vector of signals of apparent accelerations from accelerometers in the coupled system and ω b is the vector of signals of absolute angular velocity from the TLS in the coupled coordinate system;
из блока 2: a N - вектор кажущихся ускорений в навигационной системе координат;from block 2: a N is the vector of apparent accelerations in the navigation coordinate system;
из блока 3: ωN - вектор абсолютной угловой скорости навигационного трехгранника для управления вычислительной платформы;from block 3: ω N is the absolute angular velocity vector of the navigation trihedron for controlling the computing platform;
VИНС - векторный сигнал линейной скорости объекта относительно Земли в проекциях на оси навигационного трехгранника (VN, VE - составляющие вектора выходной линейной скорости V объекта в северном и восточном направлениях);V ANN is a vector signal of the linear velocity of the object relative to the Earth in projections on the axis of the navigation trihedron (V N , V E are the components of the output linear velocity vector V of the object in the north and east directions);
φ, λ - выходные географические координаты объекта: широта и долгота;φ, λ - output geographical coordinates of the object: latitude and longitude;
из блока 4: ωc - вектор корректирующих (управляющих) сигналов угловой скорости демпфирования вычислительной платформы;from block 4: ω c is the vector of correction (control) signals of the angular velocity of damping of the computing platform;
из блока 6: q0, q1, q2, q3 - кватернионы поворота от связанной системы координат к навигационной системе координат;from block 6: q 0 , q 1 , q 2 , q 3 - quaternions of rotation from the associated coordinate system to the navigation coordinate system;
из блока 7: углы ориентации объекта (выходные сигналы системы): Н - курс, ϑ - тангаж, γ - крен; а также:
из блока 8: VCHC - векторный сигнал линейной скорости объекта относительно Земли, определенной датчиками СНС; H(GPS) - путевой угол объекта по показаниям СНС;from block 8: V CHC - vector signal of the linear velocity of the object relative to the Earth, determined by the sensors of the SNA; H (GPS) - the track angle of the object according to the SNA;
из блока 15: VОД - векторный сигнал линейной скорости объекта, определенной одометрической системой (ОД) и ее датчиками;from block 15: V OD - vector signal of the linear velocity of the object, determined by the odometric system (OD) and its sensors;
из векторного коммутатора 10:
из первого векторного сумматора-вычитателя 11:
из второго векторного сумматора-вычитателя 12:
из блока 13:
Информационный и сигнальный обмен между входами и выходами блоков осуществляют по линиям связи, показанным на блок-схеме сплошными тонкими линиями. Линии связи представляют собой известные линии связи и информационного обмена, например, по последовательному коду, по параллельному коду, мультиплексные и др. В качестве каналов передачи данных могут использоваться различные цифровые и аналоговые каналы, например, каналы информационного обмена, выполненные в соответствии с ГОСТ 18977-79 (Комплексы бортового оборудования. Типы функциональных связей. Виды и уровни электронных сигналов).Information and signal exchange between the inputs and outputs of the blocks is carried out along the communication lines shown in the block diagram by solid thin lines. Communication lines are known lines of communication and information exchange, for example, via serial code, parallel code, multiplex, etc. Various digital and analog channels can be used as data transmission channels, for example, information exchange channels made in accordance with GOST 18977 -79 (Airborne equipment complexes. Types of functional connections. Types and levels of electronic signals).
Устройство системыSystem device
Для повышения точности и эффективности автономного счисления скоростей и координат в отсутствии сигналов от СНС, устройство собрано, запрограммировано, отлажено и работает следующим образом.To improve the accuracy and efficiency of the autonomous calculation of speeds and coordinates in the absence of signals from the SNA, the device is assembled, programmed, debugged and works as follows.
По величинам сигналов угловых скоростей wb, измеряемых ДУС блока 1, рассчитываются элементы кватерниона конечного поворота от связанной системы координат к инерциальной (блок 5), а затем от инерциальной системы координат к навигационной (блок 6). По элементам (q0, q1, q2, q3) второго кватерниона конечного поворота (блок 6) в блоке 7 рассчитываются элементы матрицы направляющих косинусов
Для следующего шага вычислений в блоке 2 по полученным элементам матрицы направляющих косинусов
Затем в блоке 3 осуществляют вычисление линейных и угловых скоростей объекта в навигационной системе координат и вычисление географических координат объекта. Рассчитанные угловые скорости, а также управляющие сигналы коррекции угловых скоростей поступают на соответствующие входы 2-го кватернионного блока (блок 6).Then, in
Для реализации сигналов демпфирования вычислительной платформы БИНС в блоках 3 и 4 используют (через коммутатор 10 векторных сигналов) разность сигналов линейных скоростей по показаниям ИНС и СНС (сумматор-вычитатель 11 векторных сигналов) или, когда сигнал СНС невозможно использовать, разность сигналов линейных скоростей по показаниям ИНС и одометрической системы (сумматор-вычитатель 12 векторных сигналов). Переключение режима работы векторного коммутатора 10 осуществляют в зависимости от качества принимаемого сигнала СНС, оцениваемого в блоке 9 определения качества сигнала СНС. Блок 9 работает следующим образом: качество сигнала СНС определяют по величине параметра DOP (Dilution of Precision, снижение точности). Величина DOP характеризует геометрию расположения спутников глобальной навигационной системы относительно антенны приемника СНС. Чем больше величина DOP, тем ближе друг к другу расположены спутники и, следовательно, тем ниже точность получаемых навигационных параметров. Оптимальной считается величина DOP менее 6. При величине DOP>20 или отсутствии сигнала СНС информацию СНС в дальнейших расчетах не используют. В блоке 15 также задействован выходной угол курса системы из блока 7 для раскладки вектора скорости VОД по составляющим в северном и восточном направлениях с помощью функций синуса и косинуса угла курса.To implement the damping signals of the SINS computing platform in
Выбранную коммутатором 10 векторную разность
В результате на соответствующие входы 2-го кватернионного блока 6 из блока 3 идут сигналы: вектора абсолютной угловой скорости ωN навигационного трехгранника для управления вычислительной платформы БИНС, управляющий (корректирующий) сигнал вертикальной угловой скорости
В блоке 13 коррекции угла курса реализован следующий оригинальный цифровой алгоритм. Калибровка ошибки курса (азимута) по сигналу СНС в предлагаемом устройстве оригинальна тем, что показание системы по выходному углу курса (из блока 7) следует за показаниями СНС по путевому углу (из блока 8) (СНС определяет только путевой угол, а ИНС определяет угол курса). При этом в блоке 13 выходной сигнал курса вычисляют по дискретной формуле апериодического звенаIn block 13 correction of the angle of the course implemented the following original digital algorithm. Calibration of the heading error (azimuth) by the SNA signal in the proposed device is original in that the system’s indication of the course exit angle (from block 7) follows the SNA’s indication of the directional angle (from block 8) (the SNA determines only the directional angle, and the ANN determines the angle course). At the same time, in block 13, the course output signal is calculated by the discrete formula of the aperiodic link
гдеWhere
H(GPS) - путевой угол, вычисляемый GPS;H (GPS) is the travel angle calculated by GPS;
НИНС - сигнал курса Н по ИНС из блока 7H ANN - the signal of the course N by ANN from block 7
k - индекс текущего момента дискретизации по времени;k is the index of the current time discretization moment;
KH - коэффициент усиления дискретного апериодического звена (ориентировочно величина KH=10-3 - в обычном режиме, когда нет проскальзывания в повороте колеса или гусениц наземного транспортного средства, но в случае проскальзывания (если модуль скорости изменения угла курса
) KH=0, так как в этом случае нельзя корректировать ИНС по показаниям СНС). Таким образом, разность показаний системы по курсу и СНС по путевому углу пропускается через указанное апериодическое звено и далее компенсируется в показаниях ИНС посредством определяемого в фильтре Калмана блока 13 сигнала оценки ошибки системы по курсу δH, который поступает в блок 3 для формирования корректирующей составляющей угловой скорости
В блоке 13 вычисляют текущие мгновенные сигналы оценки ошибки системы по курсу δН и оценки ошибки угловой скорости (дрейфа)
z=Нout - НИНС - модель измерений.z = Н out - Н ANN - measurement model.
При этом в остановках объекта срабатывает блок 14 стоп-детектора с общим сигналом результирующего сравнения скалярного модуля сигналов линейного ускорения и угловой скорости объекта со своими заданными пороговыми значениями. Пороговые значения не зависят от типа объекта-носителя, но зависят от типа чувствительных элементов (микроэлектромеханических ЧЭ низкой точности или волоконно-оптических датчиков), входящих в состав системы. Пороги выбирают в следующих пределах: по ускорению δ<0,01-0,1 м /с2, по угловой скорости δ<0,0001-0,001 град/с. Эти пороги имеют физический смысл ограничений на коррекцию БИНС во время маневра объекта. После срабатывания общего сигнала стоп-детектора, идущего из блока 14 в блок 13, в блоке 13 происходит осреднение сигнала моделируемого азимутального (курсового) гироскопа. Это осреднение необходимо, так как мгновенное значение оценки дрейфа содержит существенный высокочастотный шум. Для того чтобы отфильтровать этот шум, возможно использование любого фильтра низких частот. Полученный из блока 13 сигнал
Для работы предлагаемой системы перед общим началом движения объекта осуществляют выставку БИНС в горизонт (определяют начальные углы курса и тангажа), и только после начала движения осуществляют выставку системы по азимуту и оценку дрейфа курсового гироскопа с использованием сигнала от СНС. После чего система может начать работать в автономном режиме без СНС, используя только сигнал одометрической системы.For the proposed system to work, before the general start of the object’s movement, the SINS is displayed in the horizon (the initial angles of the course and pitch are determined), and only after the start of the movement, the system is displayed in azimuth and the drift of the directional gyro is estimated using the signal from the SNA. After that, the system can start working offline without SNA, using only the signal from the odometric system.
На Фиг.2 представлены ошибки БИНС по географическим координатам широты и долготы в автономном режиме (при недоступной СНС) предлагаемой системы и прототипа. Ошибки счисления координат рассчитываются в соответствии с уравнениями алгоритма прототипа, который является классическим алгоритмом навигационного решения для расчета ошибок, и сравниваются с расчетом по предлагаемому устройству. При этом в качестве «сырых» входных сигналов используются данные натурных испытаний. При сравнении графиков видно критическое повышение точности счисления координат с течением длительного времени (порядка нескольких тысяч секунд) автономной работы предлагаемой системы.Figure 2 presents the error SINS on the geographical coordinates of latitude and longitude in offline mode (with unavailable SNA) of the proposed system and prototype. Coordinate calculation errors are calculated in accordance with the equations of the prototype algorithm, which is a classic navigation solution algorithm for calculating errors, and compared with the calculation of the proposed device. At the same time, the data from field tests are used as “raw” input signals. When comparing the graphs, one can see a critical increase in the accuracy of the numbering of coordinates over a long time (about several thousand seconds) of the autonomous operation of the proposed system.
Предлагаемая техническая система прошла успешные испытания и реализована компанией ООО «ТеКнол» (Россия) в устройстве изделия БИНС-ТЭК для различного типа транспортных наземных средств.The proposed technical system has been successfully tested and implemented by TeKnol LLC (Russia) in the installation of the BINS-TEK product for various types of land vehicles.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013136362/28A RU2539131C1 (en) | 2013-08-02 | 2013-08-02 | Strapdown integrated navigation system of average accuracy for mobile onshore objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013136362/28A RU2539131C1 (en) | 2013-08-02 | 2013-08-02 | Strapdown integrated navigation system of average accuracy for mobile onshore objects |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2539131C1 true RU2539131C1 (en) | 2015-01-10 |
RU2013136362A RU2013136362A (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=53281731
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013136362/28A RU2539131C1 (en) | 2013-08-02 | 2013-08-02 | Strapdown integrated navigation system of average accuracy for mobile onshore objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2539131C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019112461A1 (en) * | 2017-12-07 | 2019-06-13 | Limited Liability Company "Topcon Positioning Systems" | Multichannel inertial measurement unit and integrated navigation systems on its basis |
CN110780326A (en) * | 2019-09-26 | 2020-02-11 | 上海瀚所信息技术有限公司 | Vehicle-mounted integrated navigation system and positioning method |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104977004B (en) * | 2015-07-13 | 2017-08-18 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | A kind of used group of laser and odometer Combinated navigation method and system |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3883812A (en) * | 1971-12-20 | 1975-05-13 | Nasa | Diode-quad bridge circuit means |
DE19510910A1 (en) * | 1994-03-25 | 1995-09-28 | Nippon Denso Co | Measurement arrangement determining distance between vehicles |
EP0763714A2 (en) * | 1995-08-22 | 1997-03-19 | The Boeing Company | Cursor controlled navigation system for aircraft |
US6408245B1 (en) * | 2000-08-03 | 2002-06-18 | American Gnc Corporation | Filtering mechanization method of integrating global positioning system receiver with inertial measurement unit |
RU2265190C1 (en) * | 2004-03-23 | 2005-11-27 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Complex navigation system |
RU2380656C1 (en) * | 2008-12-24 | 2010-01-27 | Олег Степанович Салычев | Integrated strapdown inertial and satellite navigation system on coarse sensors |
-
2013
- 2013-08-02 RU RU2013136362/28A patent/RU2539131C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3883812A (en) * | 1971-12-20 | 1975-05-13 | Nasa | Diode-quad bridge circuit means |
DE19510910A1 (en) * | 1994-03-25 | 1995-09-28 | Nippon Denso Co | Measurement arrangement determining distance between vehicles |
EP0763714A2 (en) * | 1995-08-22 | 1997-03-19 | The Boeing Company | Cursor controlled navigation system for aircraft |
US6408245B1 (en) * | 2000-08-03 | 2002-06-18 | American Gnc Corporation | Filtering mechanization method of integrating global positioning system receiver with inertial measurement unit |
RU2265190C1 (en) * | 2004-03-23 | 2005-11-27 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Complex navigation system |
RU2380656C1 (en) * | 2008-12-24 | 2010-01-27 | Олег Степанович Салычев | Integrated strapdown inertial and satellite navigation system on coarse sensors |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019112461A1 (en) * | 2017-12-07 | 2019-06-13 | Limited Liability Company "Topcon Positioning Systems" | Multichannel inertial measurement unit and integrated navigation systems on its basis |
US10788586B2 (en) | 2017-12-07 | 2020-09-29 | Topcon Positioning Systems, Inc. | Multichannel inertial measurement unit and integrated navigation systems on its basis |
CN110780326A (en) * | 2019-09-26 | 2020-02-11 | 上海瀚所信息技术有限公司 | Vehicle-mounted integrated navigation system and positioning method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013136362A (en) | 2015-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11105633B2 (en) | Navigation system utilizing yaw rate constraint during inertial dead reckoning | |
US9488480B2 (en) | Method and apparatus for improved navigation of a moving platform | |
US10234292B2 (en) | Positioning apparatus and global navigation satellite system, method of detecting satellite signals | |
CN107588769B (en) | Vehicle-mounted strapdown inertial navigation, odometer and altimeter integrated navigation method | |
JP5855249B2 (en) | Positioning device | |
JP5398120B2 (en) | GPS combined navigation system | |
JP5606656B2 (en) | Positioning device | |
US8548731B2 (en) | Navigation method, navigation system, navigation device, vehicle provided therewith and group of vehicles | |
CN109186597B (en) | Positioning method of indoor wheeled robot based on double MEMS-IMU | |
CA2733032C (en) | Method and apparatus for improved navigation of a moving platform | |
RU2539140C1 (en) | Integrated strapdown system of navigation of average accuracy for unmanned aerial vehicle | |
Park et al. | MEMS 3D DR/GPS integrated system for land vehicle application robust to GPS outages | |
US20160054131A1 (en) | Machine positioning system having alignment error detection | |
US20140249750A1 (en) | Navigational and location determination system | |
JP2009250778A (en) | Repeated calculation control method and device in kalman filter processing | |
RU2539131C1 (en) | Strapdown integrated navigation system of average accuracy for mobile onshore objects | |
RU2654964C1 (en) | Method for determining of adjustment corrections in the strap down inertial navigation system | |
Maklouf et al. | Performance evaluation of GPS\INS main integration approach | |
RU2487318C1 (en) | Platform-free inertial attitude and heading reference system based on sensitive elements of medium accuracy | |
WO2017039000A1 (en) | Moving body travel trajectory measuring system, moving body, and measuring program | |
RU2502049C1 (en) | Small-size platformless inertial navigation system of medium accuracy, corrected from system of air signals | |
RU2617147C1 (en) | Method for initial orienting gyroscopic navigation system for land mobiles | |
RU2754396C1 (en) | Adaptive method for correcting orientation angles of strapdown ins | |
US10274317B2 (en) | Method and apparatus for determination of misalignment between device and vessel using radius of rotation | |
KR101105144B1 (en) | Method for determining position of vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190803 |