RU2539140C1 - Integrated strapdown system of navigation of average accuracy for unmanned aerial vehicle - Google Patents
Integrated strapdown system of navigation of average accuracy for unmanned aerial vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2539140C1 RU2539140C1 RU2013136361/28A RU2013136361A RU2539140C1 RU 2539140 C1 RU2539140 C1 RU 2539140C1 RU 2013136361/28 A RU2013136361/28 A RU 2013136361/28A RU 2013136361 A RU2013136361 A RU 2013136361A RU 2539140 C1 RU2539140 C1 RU 2539140C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- block
- input
- unit
- signals
- signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области малогабаритных бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС), интегрированных с различными внешними датчиковыми системами навигационной информации, для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).The invention relates to the field of small-sized strapdown inertial navigation systems (SINS), integrated with various external sensor systems of navigation information, for unmanned aerial vehicles (UAVs).
Уровень техникиState of the art
Использование малогабаритных БИНС с «грубыми» и 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 внешнего корректора типа спутниковой системы (типа GPS), что является принципиальным для использования их в беспилотной авиации.The use of small-sized SINS with "coarse" and medium-precision sensitive elements (SE) is described in a number of US patents of the 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 an external corrector such as a satellite system (GPS type), which is crucial for their use in unmanned aircraft.
Основным недостатком данных БИНС является невозможность долговременной работы системы без спутниковой навигационной системы (СНС) (или GPS - Global Positioning System), для которой возможно организовать постановку активных помех (GPS jamming).The main disadvantage of the SINS data is the impossibility of long-term operation of the system without a satellite navigation system (SNA) (or GPS - Global Positioning System), for which it is possible to organize the production of active jamming (GPS jamming).
Наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемому устройству можно признать комплексированную бесплатформенно-спутниковую систему на «грубых» чувствительных элементах (патент РФ №2380656, МПК G01C 23/00, опубл. 27.01.2010). Данная система осуществляет демпфирование ошибок с использованием разности ускорений БИНС и СНС.The closest analogue (prototype) to the proposed device can be recognized as an integrated strapdown satellite system based on “coarse” sensing elements (RF patent No. 2380656, IPC G01C 23/00, published on January 27, 2010). This system performs error damping using the difference between the SINS and SNA accelerations.
Основным ограничением такой БИНС является тот факт, что она счисляет скорости и координаты в случае использования СНС. Если CHC не обеспечивает навигационного решения, рассматриваемая БИНС не осуществляет счисления текущих скоростей и координат.The main limitation of such a SINS is the fact that it calculates the speeds and coordinates in the case of using the SNA. If the CHC does not provide a navigation solution, the considered SINS does not calculate current speeds and coordinates.
Главная задача изобретения - существенное повышение точности счисления координат в автономном режиме, что является ключевым моментом использования БПЛА.The main objective of the invention is a significant increase in the accuracy of calculating coordinates in an autonomous mode, which is a key point in the use of UAVs.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Для достижения технического результата устройство интегрированной бесплатформенной системы навигации средней точности для беспилотного летательного аппарата содержит:To achieve a technical result, the device integrated medium-format integrated navigation system for an unmanned aerial vehicle 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,damping signal generation unit,
первый и второй блоки кватернионных вычислений,the first and second blocks of quaternion computing,
блок вычисления матрицы направляющих косинусов и углов ориентации,block for calculating the matrix of guide cosines and orientation angles,
приемник сигналов СНС,SNA signal receiver
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 определения ошибки курса,course error determination unit,
блок определения и коррекции скорости ветра,unit for determining and correcting wind speed,
блок системы воздушных сигналов (СВС).air signal system (SHS) unit.
Множество связей различных сигналов между блоками и переключения связей в разных маневрах аппарата-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 vehicle can be described in essence 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 два сигнала, первый из которых - векторный сигнал линейной скорости аппарата по данным СНС поступает на плюсовый вход первого сумматора-вычитателя, а также на первый вход блока определения ошибки курса и на первый вход блока определения и коррекции скорости ветра; второй сигнал - сигнал качества связи с СНС поступает на вход блока определения качества сигнала СНС, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора векторных сигналов.Two signals are received from the SNA signal receiver, the first of which is the vector signal of the apparatus’s linear speed, according to the SNA data, goes to the positive input of the first adder-subtractor, as well as to the first input of the heading error determination unit and to the first input of the wind speed detection and correction unit; the second signal - the signal quality of communication with the SNA is fed to the input of the SNA signal quality determining unit, the output of which is connected to the control input of the vector signal switch.
Векторный сигнал линейной скорости системы VИНС с третьего выхода блока вычисления линейных и угловых скоростей и географических координат поступает на второй вход блока определения ошибки курса, на второй вход блока определения и коррекции скорости ветра, а также на входы вычитания первого и второго сумматоров-вычитателей, выходы которых соединены с соответствующими входами вышеуказанного коммутатора.The vector signal of the linear velocity of the V INS system from the third output of the linear and angular velocity and geographical coordinates calculation unit is fed to the second input of the heading error determination unit, to the second input of the wind speed determining and correction unit, as well as to the subtraction inputs of the first and second adders-subtractors, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the above switch.
На плюсовый вход второго сумматора-вычитателя, а также на третий вход обратной связи блока определения и коррекции скорости ветра поступает сигнал скорости из блока СВС, на вход которого поступают сигналы скорости из блока определения и коррекции скорости ветра, на четвертый вход которого поступает выходной сигнал курса всей системы со второго выхода блока вычисления матрицы направляющих косинусов и углов ориентации.At the positive input of the second adder-subtractor, as well as at the third feedback input of the wind speed determination and correction unit, a speed signal is received from the SHS unit, the input of which receives speed signals from the wind speed determination and correction unit, the fourth input of which receives the course output signal the entire system from the second output of the block computing matrix of the guiding cosines and orientation angles.
Выход коммутатора соединен со входом блока формирования сигналов демпфирования и вторым входом блока вычисления линейных и угловых скоростей и географических координат, на третий вход которого поступает сигнал ошибки курса с выхода блока определения ошибки курса.The output of the switch is connected to the input of the damping signal generation unit and the second input of the linear and angular velocity and geographic coordinates calculation unit, the third input of which receives a course error signal from the output of the course error determination unit.
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 соответственно поступают управляющие корректирующие сигналы угловых скоростей со второго выхода из блока вычисления линейных и угловых скоростей и географических координат и сигналы демпфирования угловых скоростей 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 respectively receive the corrective angular velocity control signals from the second output from the linear and angular calculation block speeds and geographical coordinates and angular velocity damping signals from the output of the damping signal generation block.
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 аппарата.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 speed (or its components) and geographical coordinates of the device.
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 аппарата.The second, third and fourth outputs of the signals of the orientation angles of the block for computing the matrix of guide cosines and the angles of orientation are the corresponding outputs of the system according to the angles of the course, pitch and roll of the apparatus.
Для существенного повышения точности счисления скоростей и координат БПЛА в автономном режиме при использовании «грубых» или среднеточных ЧЭ БИНС в состав интегрированной БИНС, кроме СНС, введена СВС с блоком определения и коррекции скорости и направления ветра, а также с блоком выставки системы в азимуте на подвижном основании. При этом блок определения и коррекции скорости и направления ветра функционирует не только в присутствии сигнала СНС, но и в его отсутствии - при этом коррекция сигналов ветра осуществляется только по инерциальной информации. И при этом также использовано нетрадиционное демпфирование от СВС. 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 СВС.To significantly improve the accuracy of calculating the speeds and coordinates of UAVs in the autonomous mode when using “coarse” or mid-range CE BINS, the integrated SINS, in addition to the SNA, introduced a SHS with a unit for determining and correcting wind speed and direction, as well as with a system display unit in azimuth movable base. In this case, the unit for determining and correcting wind speed and direction functions not only in the presence of the SNA signal, but also in its absence - while the correction of wind signals is carried out only by inertial information. And at the same time, unconventional damping from SHS was also used. 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 the offline numbering mode using the SHS signal.
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 прототипом в отсутствие сигнала СНС.Figure 2 - comparison of timelines of the errors of determining the coordinates of the proposed device and the prototype in the absence of a signal of the SNA.
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 - блок системы связи с СНС; 9 - блок определения качества сигнала СНС; 10 - коммутатор; 11 - первый сумматор-вычитатель; 12 - второй сумматор-вычитатель; 13 - блок определения ошибки курса; 14 - блок определения и коррекции скорости ветра; 15 - блок системы воздушных сигналов.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 - block communication system with the SNA; 9 - block determining the signal quality of the SNA; 10 - switch; 11 - the first adder-subtractor; 12 - second adder-subtractor; 13 - block error rate determination; 14 - unit for determining and correcting wind speed; 15 - block system of air signals.
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 - вектор линейной скорости аппарата относительно Земли в проекциях на оси навигационного трехгранника (VN, VE - составляющие вектора VИНС в северном и восточном направлениях);V ANN is the vector of the linear velocity of the apparatus relative to the Earth in projections on the axis of the navigation trihedron (V N , V E are the components of the vector V ANN in the north and east directions);
φ, λ - выходные географические координаты аппарата: широта и долгота;φ, λ - output geographical coordinates of the device: latitude and longitude;
из блока 4:
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 аппарата (выходные сигналы системы): H - курс, ϑ - тангаж, γ - крен; а также:
из блока 8: VCHC (или V(GPS)) - вектор линейной скорости аппарата относительно Земли, определенный СНС и ее датчиками;from block 8: V CHC (or V (GPS)) - the vector of the linear velocity of the device relative to the Earth, determined by the SNA and its sensors;
из блока 15: VСВС - путевая линейная скорость аппарата, определяемая системой воздушных сигналов (СВС) с учетом скорости ветра;from block 15: V SHS — linear directional speed of the apparatus, determined by the system of air signals (SHS) taking into account wind speed;
из блока 14: UN, UE - составляющие скорости ветра в северном и восточном направлениях;from block 14: U N , U E - components of the wind speed in the north and east directions;
из коммутатора 10:
из первого сумматора-вычитателя 11:
из второго сумматора-вычитателя 12:
из блока 13:
Информационный и сигнальный обмен между входами-выходами блоков осуществляют по линиям связи, показанным на блок-схемах 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 самолетов и вертолетов. 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 on the block diagrams by solid thin lines. Communication lines are known lines of communication and information exchange, for example, through 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 and helicopter complexes. Types of functional communications. Types and levels of electronic signals).
Устройство системыSystem device
Для повышения точности автономного счисления координат и скорости в отсутствие сигналов от СНС устройство собрано, запрограммировано, отлажено и работает следующим образом.To improve the accuracy of autonomous calculation of coordinates and speed in the absence of signals from the SNA, the device is assembled, programmed, debugged, and works as follows.
По величинам сигналов угловых скоростей ωb, 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 аппарата в навигационной системе координат и вычисление географических координат аппарата. Рассчитанные угловые скорости, а также управляющие сигналы коррекции угловых скоростей, поступают на соответствующие входы 2-го кватернионного блока (блок 6).Then, in block 3, the linear and angular velocities of the apparatus are calculated in the navigation coordinate system and the geographical coordinates of the apparatus are calculated. The calculated angular velocities, as well as the control signals for the correction of angular velocities, are supplied to the corresponding inputs of the 2nd quaternion block (block 6).
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 СВС (сумматор-вычитатель 12 векторных сигналов). Переключение режима работы 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.To implement the damping signals of the SINS computing platform in
Для вычисления путевой скорости по сигналам СВС (блок 15) необходимо к истинной воздушной скорости Vair прибавить составляющие скорости ветра UN, UE. Эти составляющие определяют в блоке 14 определения и коррекции скорости ветра:To calculate the ground speed from the SHS signals (block 15), it is necessary to add the components of the wind speed U N , U E to the true air speed V air . These components are determined in block 14 determining and correcting wind speed:
UN=VN(GPS)-VaircosHU N = V N (GPS) -V air cosH
UE=VE(GPS)-VairsinHU E = V E (GPS) -V air sinH
Здесь VN(GPS), VE(GPS) - составляющие в северном и восточном направлениях сигнала скорости VCHC из блока 8 СНС;Here V N (GPS), V E (GPS) - components in the north and east directions of the signal speed V CHC from
Vair - истинная воздушная скорость, измеряемая СВС (в блоке 15);V air is the true airspeed measured by the SHS (in block 15);
H - истинный угол курса с выхода всей системы (из блока 7).H is the true course angle from the exit of the entire system (from block 7).
Выбранную коммутатором 10 векторную разность
Новизна системы заключается в том, что коэффициенты демпфирования K и Kb уменьшаются ступенчатым образом в маневре аппарата (маневр определяется по сравнению величины производной угла курса с порогом скорости изменения курса
В результате на соответствующие входы 2-го кватернионного блока 6 идут из блока 3 сигналы: вектора абсолютной угловой скорости ωN навигационного трехгранника для управления вычислительной платформы, управляющие (корректирующие) сигналы демпфирования
Важным новым моментом является вычисление составляющих скорости ветра для случая, когда сигналы СНС невозможно использовать и при достаточно слабом маневре летательного аппарата
В этом случае в блоке 14 по скорости VИНС рассчитывают сглаженные фильтром низких частот составляющие сигналы a N, a E ускорения в северном и восточном направлениях, далее модуль разности этих составляющих и составляющих (с раскладкой по синусу и косинусу текущего угла курса) ускорений, рассчитанных по показаниям сигналов СВС, сравнивают с заданным пороговым значением по ускорению δ: , , в качестве составляющих сигналов ускорения , используют не текущие мгновенные значения, а значения, сглаженные фильтром низких частот (например, апериодическим звеном). Величину порога по ускорению δ выбирают в пределах 0,1…0,2 м/с2 в зависимости от типа БПЛА.In this case, in block 14, the speed signals V of the ANN calculate the acceleration components smoothed out by the low-pass filter a N , a E in the north and east directions, then the modulus of the difference of these components and components (with the layout of the sine and cosine of the current heading angle) of the accelerations calculated according to the readings of the SHS signals, they are compared with a given threshold value for acceleration δ: , as components of acceleration signals , they do not use current instantaneous values, but values smoothed by a low-pass filter (for example, an aperiodic link). The value of the acceleration threshold δ is selected in the range 0.1 ... 0.2 m / s 2 depending on the type of UAV.
Если пороговое условие выполняется, то считают, что скорость ветра не изменилась.If the threshold condition is met, then it is believed that the wind speed has not changed.
Если пороговое условие не выполняется, то составляющие UN, UE скорости ветра в северном и восточном направлениях корректируют по соответствующим интегральным формулам:If the threshold condition is not satisfied, then the components U N , U E of the wind speed in the north and east are adjusted according to the corresponding integral formulas:
Здесь
Для определения ошибки курса в полете используют блок 13 определения ошибки курса, в котором реализован фильтр Калмана для следующей модели системы (в качестве модели используют уравнения ошибок ИНС, связывающие ошибки скорости, ошибки курса и собственные погрешности датчиков ЧЭ):To determine the heading error in flight, use the heading block 13 for determining the heading error, which implements the Kalman filter for the following system model (as the model, the ANS error equations are used that relate speed errors, heading errors and intrinsic errors of the SE sensors):
Здесь ФN, ФE - составляющие ошибок горизонтирования в северном и восточном направлениях, Фup - ошибка в азимуте (погрешность курса); w1(t), w2(t), w3(t) - белые входные шумы; δVE, δVN - составляющие в северном и восточном направлениях ошибки ИНС по скорости. Эта ошибка - разность между VИНС и VСНС (то же самое что и V(GPS)).Here Ф N , Ф E are the components of horizontal errors in the north and east directions, Ф up is the error in azimuth (course error); w 1 (t), w 2 (t), w 3 (t) - white input noise; δV E , δV N are the components of the ANN errors in speed in the north and east directions. This error is the difference between V VNS and V SNA (the same as V (GPS)).
Модель измерений:Measurement Model:
Сигнал ошибки курса
Перед взлетом БПЛА осуществляют выставку БИНС в горизонт (определяют начальные углы курса и тангажа) и только при взлете при наличии сигнала СНС осуществляют выставку в азимуте и определяют ошибку курса. После чего с использованием сигнала СНС определяют составляющие скорости ветра. В случае, когда сигнал СНС недоступен, возможно осуществлять коррекцию сигнала скорости ветра только по инерциальной информации, что является принципиальным для обеспечения достаточно долгой работы системы в автономном режиме.Before take-off, UAVs exhibit SINS into the horizon (determine the initial course and pitch angles) and only when take-off, if there is a signal from the SNA, they exhibit in azimuth and determine the course error. Then, using the SNA signal, the components of the wind speed are determined. In the case when the SNA signal is unavailable, it is possible to carry out the correction of the wind speed signal only by inertial information, which is fundamental to ensure a sufficiently long operation of the system in standalone mode.
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 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 в течение 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. Errors of the numbering of coordinates are calculated in accordance with the equations of the prototype algorithm 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 (of the order of several thousand seconds) of the autonomous operation of the proposed system.
Предлагаемая техническая система реализована компанией ООО «ТеКнол» (Россия) в устройстве изделия «КомпаНав-3» и прошла полную серию испытаний для различных типов БПЛА.The proposed technical system was implemented by TeKnol LLC (Russia) in the device device CompaNav-3 and passed a complete series of tests for various types of UAVs.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013136361/28A RU2539140C1 (en) | 2013-08-02 | 2013-08-02 | Integrated strapdown system of navigation of average accuracy for unmanned aerial vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013136361/28A RU2539140C1 (en) | 2013-08-02 | 2013-08-02 | Integrated strapdown system of navigation of average accuracy for unmanned aerial vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2539140C1 true RU2539140C1 (en) | 2015-01-10 |
RU2013136361A RU2013136361A (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=53281730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013136361/28A RU2539140C1 (en) | 2013-08-02 | 2013-08-02 | Integrated strapdown system of navigation of average accuracy for unmanned aerial vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2539140C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2591738C1 (en) * | 2015-05-19 | 2016-07-20 | Акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (АО "МИЭА") | Method of increasing accuracy of initial alignment of strapdown inertial system |
RU2661446C1 (en) * | 2017-08-16 | 2018-07-16 | Сергей Анатольевич Черенков | Method of determining navigation parameters of object and strapdown inertial navigation system for implementation of method |
CN110398245A (en) * | 2019-07-09 | 2019-11-01 | 武汉大学 | The indoor pedestrian navigation Attitude estimation method of formula Inertial Measurement Unit is worn based on foot |
CN111175697A (en) * | 2019-12-31 | 2020-05-19 | 中国电子科技集团公司第三十六研究所 | Unmanned aerial vehicle self-positioning precision evaluation method and device |
CN111459188A (en) * | 2020-04-29 | 2020-07-28 | 南京理工大学 | Multi-rotor nonlinear flight control method based on quaternion |
RU2744700C1 (en) * | 2020-07-29 | 2021-03-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | Method for inertial navigation on unmanned aerial vehicle and device for its use |
RU2790083C1 (en) * | 2022-01-27 | 2023-02-14 | Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика") | Method for identifying the mismatch angles of the pins of the controlled system and the ins of the carrier aircraft |
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 RU2013136361/28A patent/RU2539140C1/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 (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2591738C1 (en) * | 2015-05-19 | 2016-07-20 | Акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (АО "МИЭА") | Method of increasing accuracy of initial alignment of strapdown inertial system |
RU2661446C1 (en) * | 2017-08-16 | 2018-07-16 | Сергей Анатольевич Черенков | Method of determining navigation parameters of object and strapdown inertial navigation system for implementation of method |
CN110398245A (en) * | 2019-07-09 | 2019-11-01 | 武汉大学 | The indoor pedestrian navigation Attitude estimation method of formula Inertial Measurement Unit is worn based on foot |
CN111175697A (en) * | 2019-12-31 | 2020-05-19 | 中国电子科技集团公司第三十六研究所 | Unmanned aerial vehicle self-positioning precision evaluation method and device |
CN111175697B (en) * | 2019-12-31 | 2023-09-19 | 中国电子科技集团公司第三十六研究所 | Unmanned aerial vehicle self-positioning precision evaluation method and device |
CN111459188A (en) * | 2020-04-29 | 2020-07-28 | 南京理工大学 | Multi-rotor nonlinear flight control method based on quaternion |
CN111459188B (en) * | 2020-04-29 | 2022-07-19 | 南京理工大学 | Quaternion-based multi-rotor nonlinear flight control method |
RU2744700C1 (en) * | 2020-07-29 | 2021-03-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | Method for inertial navigation on unmanned aerial vehicle and device for its use |
RU2790083C1 (en) * | 2022-01-27 | 2023-02-14 | Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика") | Method for identifying the mismatch angles of the pins of the controlled system and the ins of the carrier aircraft |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013136361A (en) | 2015-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2539140C1 (en) | Integrated strapdown system of navigation of average accuracy for unmanned aerial vehicle | |
CN107588769B (en) | Vehicle-mounted strapdown inertial navigation, odometer and altimeter integrated navigation method | |
AU2005250920B2 (en) | Systems and methods for estimating position, attitude, and/or heading of a vehicle | |
US7979231B2 (en) | Method and system for estimation of inertial sensor errors in remote inertial measurement unit | |
RU2406973C2 (en) | Method for calibration of platform-free inertial navigation systems | |
RU2395061C1 (en) | Method to determine position of movable objects and integrated navigation system to this end | |
CN106885570A (en) | A kind of tight integration air navigation aid based on robust SCKF filtering | |
RU2380656C1 (en) | Integrated strapdown inertial and satellite navigation system on coarse sensors | |
CN109186597B (en) | Positioning method of indoor wheeled robot based on double MEMS-IMU | |
CN104019828A (en) | On-line calibration method for lever arm effect error of inertial navigation system in high dynamic environment | |
Cossaboom et al. | Augmented Kalman filter and map matching for 3D RISS/GPS integration for land vehicles | |
CN103389092A (en) | Mooring airship attitude measurement device and method | |
Nguyen | Loosely coupled GPS/INS integration with Kalman filtering for land vehicle applications | |
CN110849360B (en) | Distributed relative navigation method for multi-machine collaborative formation flight | |
CN111189442A (en) | Multi-source navigation information state prediction method of unmanned aerial vehicle based on CEPF | |
US20140249750A1 (en) | Navigational and location determination system | |
RU2564379C1 (en) | Platformless inertial attitude-and-heading reference | |
RU2382988C1 (en) | Strapdown inertial reference system on "coarse" detecting elements | |
RU2487318C1 (en) | Platform-free inertial attitude and heading reference system based on sensitive elements of medium accuracy | |
RU2661446C1 (en) | Method of determining navigation parameters of object and strapdown inertial navigation system for implementation of method | |
Park et al. | Implementation of vehicle navigation system using GNSS, INS, odometer and barometer | |
RU2654965C1 (en) | Integrated strap-down astro-inertial navigation system | |
RU2539131C1 (en) | Strapdown integrated navigation system of average accuracy for mobile onshore objects | |
US7299113B2 (en) | System and method for determining aircraft tapeline altitude | |
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: 20170803 |