RU2561252C1 - Selective navigation system - Google Patents

Selective navigation system Download PDF

Info

Publication number
RU2561252C1
RU2561252C1 RU2014104281/28A RU2014104281A RU2561252C1 RU 2561252 C1 RU2561252 C1 RU 2561252C1 RU 2014104281/28 A RU2014104281/28 A RU 2014104281/28A RU 2014104281 A RU2014104281 A RU 2014104281A RU 2561252 C1 RU2561252 C1 RU 2561252C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
observability
degrees
ann
Prior art date
Application number
RU2014104281/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014104281A (en
Inventor
Константин Авенирович Неусыпин
Андрей Викторович Пролетарский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана"
Priority to RU2014104281/28A priority Critical patent/RU2561252C1/en
Publication of RU2014104281A publication Critical patent/RU2014104281A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2561252C1 publication Critical patent/RU2561252C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Navigation (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

FIELD: instrument making.
SUBSTANCE: selective navigation system (SNS) contains an inertia navigation system (INS) with one output, receiver of satellite navigation system (RSNS) with one output, radar station (RS) with one output, unit for determination of degrees of observability and formation of measurements having three inputs and one output, Kalman filter and summation unit having two inputs and one output. INS output is connected with the first input of the unit for determination of degrees of observability and formation of measurements, its second input is connected with RSNS output, and the third input is connected with RS output. INS output is also connected with the second input of the summing unit, and Kalman filter output is connected with the first input of the summing input. SNS is equipped with squaring device and accumulating device, and unit for determination of degrees of observability and formation of measurements is made with the forth input. In the unit for determination of degrees of observability and formation of measurements in the criterion of degree of observability the dispersion of state vector components during flight are calculated.
EFFECT: improvement of accuracy and reliability.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области разработки систем навигации и ориентации, в частности к коррекции их погрешностей, численных критериев степени наблюдаемости навигационных комплексов (НК) с инерциальной навигационной системой (ИНС).The invention relates to the field of development of navigation and orientation systems, in particular to the correction of their errors, numerical criteria for the degree of observability of navigation systems (NK) with an inertial navigation system (ANN).

Известен селективный навигационный комплекс (СНК), включающий ИНС с одним выходом, приемник спутниковой навигационной системы (ПСНС) с одним выходом, радиолокационную станцию (РЛС) с одним выходом, блок определения степеней наблюдаемости и формирования измерений, имеющий три входа и один выход, фильтр Калмана и сумматор, имеющий два входа и один выход, при этом выход ИНС соединен с первым входом блока определения степеней наблюдаемости и формирования измерений, второй вход которого соединен с выходом ПСНС, а третий вход соединен с выходом РЛС, выход ИНС также соединен со вторым входом сумматора, а выход фильтра Калмана соединен с первым входом сумматора, выход которого является выходом СНК (см. Неусыпин К.А. Современные системы и методы наведения, навигации и управления летательными аппаратами. М., Изд. МГОУ, 2009, с.91; с.156, с.158-159, см. фиг.1).Known selective navigation complex (SNK), including ANN with one output, satellite navigation system receiver (PSNS) with one output, radar station (radar) with one output, the unit for determining the degrees of observability and the formation of measurements, having three inputs and one output, filter Kalman and an adder having two inputs and one output, while the ANN output is connected to the first input of the unit for determining the degrees of observability and the formation of measurements, the second input of which is connected to the PSNS output, and the third input is connected to the output LS, the ANN output is also connected to the second input of the adder, and the Kalman filter output is connected to the first input of the adder, the output of which is the SNK output (see K. Neusypin. Modern systems and methods of guidance, navigation and control of aircraft. M., Ed. MGOU, 2009, p. 91; p. 156, p. 158-159, see figure 1).

Сигнал ИНС поступает на первый вход блока определения степеней наблюдаемости и формирования измерений, где вычитается из сигнала, поступившего на второй вход с ПСНС, для формирования измерений z1, на третий вход блока определения степеней наблюдаемости и формирования измерений поступает сигнал от РЛС, который вычитается из сигнала с ИНС для формирования измерений z2, далее формируются измерительные выборки Z1 и Z2 путем суммирования 30 поступивших измерений соответственно, которые далее осредняются. Затем суммарные значения Z1 и Z2 поступают в критерий степени наблюдаемости для вычисления значений степеней наблюдаемости каждой компоненты вектора состояния, включающего ошибки ИНС в определении скорости, угла отклонения ГСП и дрейфа ГСП. Далее степени наблюдаемости сравниваются и по наибольшему значению выбирается сигнал для дальнейшей обработки, который поступает в фильтр Калмана, где осуществляется оценка вектора состояния. С выхода фильтра Калмана сигнал, пропорциональный оценкам ошибок ИНС, поступает на первый вход сумматора, где вычитается из сигнала с ИНС для компенсации ошибок ИНС.The ANN signal is fed to the first input of the block for determining the degrees of observability and forming measurements, where it is subtracted from the signal received at the second input from the PSNS to form measurements z1, the signal from the radar, which is subtracted from the signal, is fed to the third input of the block for determining the degrees of observability and forming measurements with an ANN for forming measurements z2, then measuring samples Z1 and Z2 are formed by summing 30 received measurements, respectively, which are further averaged. Then, the total values of Z1 and Z2 go to the criterion of the degree of observability to calculate the values of the degrees of observability of each component of the state vector, which includes errors of the ANN in determining the velocity, the angle of deviation of the GPS and the drift of the GPS. Further, the degrees of observability are compared and the signal for further processing is selected at the highest value, which enters the Kalman filter, where the state vector is estimated. From the Kalman filter output, a signal proportional to the ANN error estimates is fed to the first input of the adder, where it is subtracted from the signal from the ANN to compensate for the ANN errors.

На выходе сумматора сигнал равен истинной навигационной информации с ошибкой оценивания.At the output of the adder, the signal is equal to the true navigation information with an estimation error.

В практических приложениях уровень измерительных шумов обычно меняется, поэтому заранее сделать однозначный выбор структуры комплекса не представляется возможным. Эффективность применения СНК можно продемонстрировать аналитически.In practical applications, the level of measuring noise usually changes, so it is not possible to make an unambiguous choice of the structure of the complex in advance. The effectiveness of SNK can be demonstrated analytically.

При измерении дополнительными источниками информации об угле отклонения ГСП от плоскости горизонта S-1 имеет вид:When measuring additional sources of information about the angle of deviation of the SHG from the horizon plane S -1 has the form:

Figure 00000001
Figure 00000001

Дисперсия шума, приведенного к погрешности ИНС в определении скорости r 1 *

Figure 00000002
(δV), имеет вид:Dispersion of noise reduced to ANN error in velocity determination r one *
Figure 00000002
(δV), has the form:

Figure 00000003
Figure 00000003

Подставляя в выражение для дисперсии приведенного шума численные значения:Substituting the numerical values in the expression for the variance of the reduced noise:

Т=2 мин, β=10-2 мин-1, R=6370000 m, g=35280 m/мин2, r=10-14 рад2.T = 2 min, β = 10 -2 min -1 , R = 6370000 m, g = 35280 m / min 2 , r = 10 -14 rad 2 .

Получим r 1 * ( δ V ) = 506 m 2 м и н 2

Figure 00000004
.We get r one * ( δ V ) = 506 m 2 m and n 2
Figure 00000004
.

При использовании в качестве дополнительного источника информации ДИСС примем дисперсию r = 2500 m 2 м и н 2

Figure 00000005
.When using the DISS as an additional source of information, we accept the variance r = 2500 m 2 m and n 2
Figure 00000005
.

Следовательно, для приборов, имеющих подобные характеристики для вычисления погрешностей ИНС в определении скорости, целесообразно измерять углы отклонения ГСП от плоскости горизонта и по этим измерениям оценивать погрешности в определении скорости. В этом случае при измерении одновременно δV и φ в алгоритме оценивания, если компонента вектора состояния непосредственно измеряется, то ошибка оценивания не меняется от того, измеряются ли другие компоненты или нет.Therefore, for instruments having similar characteristics for calculating ANN errors in determining the velocity, it is advisable to measure the angles of deviation of the GPS from the horizon plane and to estimate the errors in determining the velocity from these measurements. In this case, when measuring simultaneously δV and φ in the estimation algorithm, if the component of the state vector is directly measured, then the estimation error does not change from whether the other components are measured or not.

В этом случае при измерении одновременно скорости ЛА и углов отклонения ГСП в алгоритме оценивания, если компонента вектора состояния непосредственно измеряется, то ошибка оценивания не меняется от того, измеряются ли другие компоненты или нет. Следовательно, в данном случае целесообразнее использовать только измерения углов отклонения ГСП.In this case, when simultaneously measuring the speed of the aircraft and the deviation angles of the GPS in the estimation algorithm, if the component of the state vector is directly measured, then the estimation error does not change from whether other components are measured or not. Therefore, in this case, it is more expedient to use only measurements of the angles of deviation of the SHG.

На чертеже (фиг.1) представлена схема известного СНК. In the drawing (figure 1) presents a diagram of a known SNK.

Обозначения на чертеже следующие:The designations in the drawing are as follows:

θk - истинная навигационная информация; xk - погрешности ИНС; x k

Figure 00000006
- оценки погрешностей ИНС; x ˜ k
Figure 00000007
- ошибка оценивания; ФК - фильтр Калмана; λ - блок определения степеней наблюдаемости и формирования измерений zkk is the true navigation information; x k - ANN errors; x k
Figure 00000006
- estimates of ANN errors; x ˜ k
Figure 00000007
- estimation error; FC - Kalman filter; λ is a block for determining the degrees of observability and the formation of measurements z k .

Недостатком известного СНК является то, что в критерии степени наблюдаемости дисперсии исследуемых компонент вектора состояния определяются априори в условиях предполетной подготовки, а в полете они могут существенно меняться, что приводит к ошибочному определению степеней наблюдаемости и, следовательно, к неправильному выбору измерительного сигнала, увеличению ошибок оценивания фильтром Калмана и снижению точности определения навигационных параметров ЛА.A disadvantage of the known SNK is that in the criterion of the degree of observability of the variance of the studied components of the state vector, they are determined a priori under the conditions of preflight preparation, and in flight they can vary significantly, which leads to an erroneous determination of the degrees of observability and, consequently, to the wrong choice of the measuring signal and an increase in errors estimation by the Kalman filter and reducing the accuracy of determining the navigation parameters of aircraft.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности измерений СНК, повышение надежности работы СНК.The task of the invention is to increase the accuracy of measurements of SNK, increase the reliability of SNK.

Техническим результатом является уменьшение ошибок оценивания погрешностей ИНС за счет выбора оптимальной структуры СНК путем повышения точности вычисления степеней наблюдаемости погрешностей ИНС.The technical result is to reduce errors in the estimation of ANN errors by selecting the optimal SNK structure by increasing the accuracy of calculating the degrees of observability of ANN errors.

Указанные задача и технический результат достигаются селективным навигационным комплексом (СНК), включающим ИНС с одним выходом, приемник спутниковой навигационной системы (ПСНС) с одним выходом, радиолокационную станцию (РЛС) с одним выходом, блок определения степеней наблюдаемости и формирования измерений, имеющий три входа и один выход, фильтр Калмана и сумматор, имеющий два входа и один выход, при этом выход ИНС соединен с первым входом блока определения степеней наблюдаемости и формирования измерений, второй вход которого соединен с выходом ПСНС, а третий вход соединен с выходом РЛС, выход ИНС также соединен со вторым входом сумматора, а выход фильтра Калмана соединен с первым входом сумматора, при этом СНК снабжен квадратором и накопительным устройством, а блок определения степеней наблюдаемости и формирования измерений выполнен с четвертым входом, причем выход фильтра Калмана соединен дополнительно с входом квадратора, выход которого соединен с входом накопительного устройства, выход накопительного устройства соединен с четвертым входом блока определения степеней наблюдаемости и формирования измерений.The indicated task and technical result are achieved by a selective navigation complex (SNK), including an ANN with one output, a satellite navigation system receiver (PSNS) with one output, a radar station (radar) with one output, a unit for determining degrees of observability and forming measurements, having three inputs and one output, Kalman filter and adder having two inputs and one output, while the ANN output is connected to the first input of the unit for determining the degrees of observability and the formation of measurements, the second input of which is connected to PSNS output, and the third input is connected to the radar output, ANN output is also connected to the second adder input, and the Kalman filter output is connected to the first adder input, while the SNK is equipped with a quadrator and a storage device, and the unit for determining the degrees of observability and the formation of measurements is performed with the fourth input, and the output of the Kalman filter is additionally connected to the input of a quadrator, the output of which is connected to the input of the storage device, the output of the storage device is connected to the fourth input of the step detection unit its observability and the formation of measurements.

А также тем, что в блоке определения степеней наблюдаемости и формирования измерений в критерии степени наблюдаемости вычисляются дисперсии компонент вектора состояния в процессе полета.And also by the fact that in the block for determining the degrees of observability and the formation of measurements in the criteria for the degree of observability, the variances of the components of the state vector during the flight are calculated.

На фиг.1 показана схема СНК по прототипу.Figure 1 shows a diagram of the SNK of the prototype.

На фиг.2 показана схема предлагаемого СНК.Figure 2 shows a diagram of the proposed SNK.

Селективный навигационный комплекс (СНК) включает ИНС 1 с одним выходом 2, приемник спутниковой навигационной системы (ПСНС) 3 с одним выходом 4, радиолокационную станцию (РЛС) 5 с одним выходом 6, блок определения степеней наблюдаемости и формирования измерений 7, имеющий три входа 8, 9, 10 и один выход 11, при этом выход 2 ИНС 1 соединен с входом 8 блока определения степеней наблюдаемости и формирования измерений 7, второй вход 9 которого соединен с выходом 4 ПСНС 3, а третий вход 10 блока 7 соединен с выходом 6 РЛС 5, а также фильтр Калмана 12, сумматор 13, квадратор 14 и накопительное устройство 15. Выход 11 блока 7 соединен с входом 16 фильтра Калмана 12, выход 17 которого соединен с первым входом 18 сумматора 13 и входом 19 квадратора 14, выход 20 квадратора 14 соединен с входом 21 накопительного устройства 15, выход 22 которого соединен с четвертым входом 23 блока 7. Выход 2 ИНС 1 соединен также со вторым входом 24 сумматора 13, выход 25 которого является выходом СНК.The selective navigation complex (SNK) includes ANN 1 with one output 2, a satellite navigation system (PSNS) 3 with one output 4, a radar station (radar) 5 with one output 6, a unit for determining degrees of observability and forming measurements 7, having three inputs 8, 9, 10 and one output 11, while output 2 of ANN 1 is connected to the input 8 of the unit for determining degrees of observability and forming measurements 7, the second input 9 of which is connected to output 4 of the PSNS 3, and the third input 10 of block 7 is connected to output 6 Radar 5, as well as Kalman filter 12, adder 13, kva the radiator 14 and the storage device 15. The output 11 of the block 7 is connected to the input 16 of the Kalman filter 12, the output 17 of which is connected to the first input 18 of the adder 13 and the input 19 of the quadrator 14, the output 20 of the quadrator 14 is connected to the input 21 of the storage device 15, the output of which 22 connected to the fourth input 23 of block 7. Output 2 ANN 1 is also connected to the second input 24 of the adder 13, the output 25 of which is the output of the SNK.

Фильтр Калмана выполнен в соответствии с алгоритмом вида:The Kalman filter is made in accordance with an algorithm of the form:

(Кузовков Н.Т., Салычев О.С. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация. М.: Машиностроение, 1982, 215 с.).(Kuzovkov N.T., Salychev O.S. Inertial navigation and optimal filtering. M.: Mechanical Engineering, 1982, 215 p.).

Уравнения ошибок ИНС имеют вид:The ANN error equations have the form:

Figure 00000008
Figure 00000008

где Ф - матрица модели; х - вектор состояния включает ошибки ИНС, W - вектор входного шума.where f is the matrix of the model; x — state vector includes ANN errors; W — input noise vector.

Часть вектора состояния измеряется:Part of the state vector is measured:

Figure 00000009
Figure 00000009

Здесь: Zk+1 - m-вектор измерений; Vk+1 - m-вектор ошибок измерения;Here: Z k + 1 is the m-vector of measurements; V k + 1 is the m-vector of measurement errors;

Hk+1,k - (m×n)-матрица измерений.H k + 1, k is the (m × n) -matrix of measurements.

В фильтре Калмана: Rk+1 - ковариационная матрица измерительного шума V, Q - ковариационная матрица входного шума w, Kk+1 - матрица усиления фильтра:In the Kalman filter: R k + 1 - covariance matrix of the measuring noise V, Q - covariance matrix of the input noise w, K k + 1 - filter gain matrix:

V k + 1 = Z k + 1 - H k + 1, k Ô k + 1, k x k

Figure 00000010
. V k + one = Z k + one - H k + one, k Ô k + one, k x k
Figure 00000010
.

Фильтр Калмана имеет вид:Kalman filter has the form:

Figure 00000011
Figure 00000011

Здесь P(k+1)/k - априорная ковариационная матрица ошибок оценивания; Pk+1 - апостериорная ковариационная матрица ошибок оценивания. При помощи фильтра Калмана осуществляется восстановление всего вектора состояния системы и подавляется влияние измерительного шума.Here P (k + 1) / k is the a priori covariance matrix of estimation errors; P k + 1 is the posterior covariance matrix of estimation errors. Using the Kalman filter, the entire system state vector is restored and the influence of the measuring noise is suppressed.

Квадратор 14 выполнен в виде матричного усилителя и представляет собой логическую схему, работающую по алгоритму х-х2 и собранную на базовых логических элементах «и-не» (555ЛА3).The quadrator 14 is made in the form of a matrix amplifier and is a logic circuit operating according to the x-x2 algorithm and assembled on the basic "and-not" logic elements (555LA3).

Квадратор 14 осуществляет возведение сигнала, пропорционального оценкам ошибок ИНС, в квадрат.The quadrator 14 performs the squaring of the signal proportional to the estimates of the ANN errors.

Накопительное устройство 15 выполнено на микросхеме микропроцессорного исполнения PIC1684F и осуществляет вычисление дисперсии оценок ошибок ИНС на основе 30 измерений z в соответствии с формулой:The storage device 15 is made on a PIC1684F microprocessor-based microchip and calculates the variance of ANN error estimates based on 30 measurements of z in accordance with the formula:

Figure 00000012
Figure 00000012

Сумматор выполнен в виде цифрового логического сумматора.The adder is made in the form of a digital logical adder.

Критерий степени наблюдаемости имеет вид (Неусыпин К.А., Пролетарский А.В., Цибизова Т.Ю. Системы управления летательными аппаратами и алгоритмы обработки информации. М., Изд. МГОУ, 2006):The criterion of the degree of observability has the form (Neusypin K.A., Proletarsky A.V., Tsibizova T.Yu. Aircraft control systems and information processing algorithms. M., Publishing House of MGOU, 2006):

Figure 00000013
Figure 00000013

Здесь: M[(xi)2] - дисперсия произвольной i-й компоненты вектора состояния;Here: M [(x i ) 2 ] is the variance of an arbitrary ith component of the state vector;

М[(yi)2] - дисперсия непосредственно измеряемого вектора состояния.M [(y i ) 2 ] is the dispersion of the directly measured state vector.

В критерии степени наблюдаемости (4) мерой наблюдаемости является скаляр. Эта особенность выгодно отличает критерий от известных, так как позволяет проводить сравнение степеней наблюдаемости компонент различных векторов состояния.In the criterion of the degree of observability (4), the measure of observability is a scalar. This feature favorably distinguishes the criterion from the known ones, since it allows a comparison of the degrees of observability of the components of various state vectors.

Уравнения ошибок системы инерциальной навигации имеют вид (Салычев О.С. Скалярное оценивание многомерных динамических систем. М., Машиностроение, 1987, 216 с.):The equations of errors of the inertial navigation system have the form (Salychev O.S. Scalar estimation of multidimensional dynamic systems. M., Mechanical Engineering, 1987, 216 pp.):

Figure 00000014
Figure 00000014

где δVk - ошибка ИНС в определении скорости; εk - скорость дрейфа ГСП; φk - угол отклонения ГСП относительно сопровождающего трехгранника.where δV k is the ANN error in determining the speed; ε k is the drift velocity of the SHG; φ k is the angle of deviation of the SHG relative to the accompanying trihedron.

Составим вектор измерений в виде:We compose the vector of measurements in the form:

где

Figure 00000015
Where
Figure 00000015

Тогда для непосредственного измерения компонент вектора состояния получим следующие уравнения:Then, for the direct measurement of the components of the state vector, we obtain the following equations:

Figure 00000016
Figure 00000016

Определим дисперсию измерительного шума, приведенного к углу отклонения ГСП относительно сопровождающего трехгранника:Define the variance of the measuring noise reduced to the angle of deviation of the SHG relative to the accompanying trihedron:

Figure 00000017
Figure 00000017

где r - дисперсия ошибки в измерении скорости, которая подлежит непосредственному измерению с помощью внешней информации.where r is the variance of the error in the measurement of speed, which is subject to direct measurement using external information.

В соответствии с выражением (8) определим степень наблюдаемости угла отклонения ГСП относительно сопровождающего трехгранника:In accordance with expression (8), we determine the degree of observability of the SHG deviation angle relative to the accompanying trihedron:

Figure 00000018
Figure 00000018

Степень наблюдаемости скорости дрейфа ГСП определяется аналогично:The degree of observability of the SHG drift velocity is determined similarly:

Figure 00000019
Figure 00000019

Подставим численные значения параметров, полученные в результате полунатурного эксперимента с реальной ИНС. Ошибка ИНС в определении скорости равна 60 м/мин, угол отклонения платформы относительного сопровождающего трехгранника -2.10-4 рад, скорость дрейфа 10-5 рад/мин, период дискретизации выбран равным 1 минуте. В результате получим, что степень наблюдаемости угла отклонения ГСП относительно сопровождающего трехгранника равна 0,01, а степень наблюдаемости скорости дрейфа ГСП - 0,0001.We substitute the numerical values of the parameters obtained as a result of a semi-natural experiment with a real ANN. The ANN error in determining the velocity is 60 m / min, the platform deviation angle of the relative accompanying trihedron is -2.10 -4 rad, the drift velocity is 10 -5 rad / min, the sampling period is chosen to be 1 minute. As a result, we find that the degree of observability of the GPS deviation angle relative to the accompanying trihedron is 0.01, and the degree of observability of the GPS drift velocity is 0.0001.

Полученные значения степеней наблюдаемости имеют четкий физический смысл. Относительная погрешность оценивания наблюдаемой компоненты вектора состояния по отношению к оцениваемому номиналу в случае оценивания угла отклонения будет такая же, как и относительная погрешность оценивания непосредственно измеряемой компоненты через 100 минут, а в случае скорости дрейфа - через 10000 минут.The obtained values of the degrees of observability have a clear physical meaning. The relative error in estimating the observed component of the state vector with respect to the estimated nominal value in the case of estimating the deviation angle will be the same as the relative error in estimating the directly measured component after 100 minutes, and in the case of the drift velocity, after 10,000 minutes.

Выбранное значение величины измерительной выборки для вычисления дисперсии в блоке 15 обосновано тем, что в практических приложениях в условиях полета ЛА через 30 шагов вычисления оценок фильтром Калмана внешние условия функционирования ЛА могут измениться (появление активных и пассивных помех) и целесообразно подтвердить выбор состава измерительных систем СНК или определить новый состав СНК.The selected value of the measurement sample for calculating the variance in block 15 is justified by the fact that in practical applications in flight conditions after 30 steps of calculating estimates by the Kalman filter, the external operating conditions of the aircraft can change (the appearance of active and passive interference) and it is advisable to confirm the choice of the composition of measurement systems or determine the new composition of the SNK.

СНК работает следующим образом:SNK works as follows:

Сигнал с выхода 2 ИНС 1, пропорциональный истинной навигационной информации о параметрах ЛА с ошибкой ИНС, поступает на первый вход 8 блока 7, сигнал в выхода 4 ПСНС 3, пропорциональный истинной навигационной информации с ошибкой ПСНС, поступает на второй вход 9 блока 7, сигнал с выхода 6 РЛС 5, пропорциональный истинной навигационной информации с ошибкой РЛС, поступает на третий вход 10 блока 7. В блоке 7 сигнал с входа 8 вычитается из сигнала с входа 9, разностный сигнал пропорционален смеси ошибок ИНС и ПСНС z1, который затем преобразуется в соответствии с формулой:The signal from output 2 of ANN 1, proportional to the true navigation information about the parameters of the aircraft with an ANN error, is fed to the first input 8 of block 7, the signal to output 4 of the PSNS 3, proportional to the true navigation information with an error of PSN, is fed to the second input 9 of block 7, the signal from the output 6 of the radar 5, which is proportional to the true navigation information with the radar error, goes to the third input 10 of block 7. In block 7, the signal from input 8 is subtracted from the signal from input 9, the difference signal is proportional to the mixture of errors ANN and PSNS z1, which is then converted to according Twi with the formula:

Figure 00000020
Figure 00000020

В блоке 7 сигнал со второго входа 9 вычитается из сигнала с третьего входа 10, разностный сигнал пропорционален смеси ошибок ИНС и РЛС z2, который затем преобразуется в соответствии с формулой:In block 7, the signal from the second input 9 is subtracted from the signal from the third input 10, the difference signal is proportional to the error mixture of ANN and radar z2, which is then converted in accordance with the formula:

Figure 00000021
Figure 00000021

Затем значения Z1 и Z2 поступают в критерий степени наблюдаемости для вычисления значений степеней наблюдаемости каждой компоненты вектора состояния, включающего ошибки ИНС в определении скорости, угла отклонения ГСП и дрейфа ГСП. На четвертый вход 23 блока 7 поступает сигнал, пропорциональный дисперсии оценки ошибок ИНС M ( φ 2 ) ¯

Figure 00000022
, который использован в критерии степени наблюдаемости (4) формула (9). Вычисленные степени наблюдаемости сравниваются и по наибольшему значению выбирается сигнал z для дальнейшей обработки, который с выхода 11 блока 7 поступает на вход 16 фильтра Калмана 12, на выходе которого 17 сигнал пропорционален оценке вектора состояния (оценке ошибок ИНС x
Figure 00000023
). С выхода 17 фильтра Калмана 12 сигнал, пропорциональный оценкам ошибок ИНС, поступает на первый вход 18 сумматора 13 и на вход 19 квадратора 14, где преобразуется в соответствии с формулой x 2
Figure 00000024
. С выхода 20 квадратора 14 сигнал, пропорциональный квадрату оценки вектора состояния, включающего ошибки ИНС, поступает на вход 21 накопительного устройства 15, где преобразуется в соответствии с формулой:Then, the values of Z1 and Z2 go to the criterion of the degree of observability to calculate the values of the degrees of observability of each component of the state vector, including the ANN errors in determining the velocity, the angle of deviation of the GPS and the drift of the GPS. The fourth input 23 of block 7 receives a signal proportional to the variance of the ANN error estimate M ( φ 2 ) ¯
Figure 00000022
, which is used in the criterion of the degree of observability (4), formula (9). The calculated degrees of observability are compared and the signal z is selected at the highest value for further processing, which from the output 11 of block 7 is fed to the input 16 of the Kalman filter 12, the output of which 17 is proportional to the estimate of the state vector (ANS error estimate x
Figure 00000023
) From the output 17 of the Kalman filter 12, a signal proportional to the error estimates of the ANN is fed to the first input 18 of the adder 13 and to the input 19 of the quadrator 14, where it is converted in accordance with the formula x 2
Figure 00000024
. From the output 20 of the quadrator 14, a signal proportional to the square of the state vector estimate, including ANN errors, is input to the storage device 15, where it is converted in accordance with the formula:

Figure 00000025
Figure 00000025

На выходе 22 накопительного устройства 15 сигнал пропорционален дисперсии оценки ошибок ИНС.At the output 22 of the storage device 15, the signal is proportional to the variance of the ANN error estimate.

С выхода 2 ИНС 1 сигнал, пропорциональный истинной навигационной информации с ошибкой ИНС х, поступает также на второй вход 24 сумматора 13, где вычитается из сигнала с первого входа 18, пропорционального оценке ошибок ИНС х, на выходе 25 сумматора 13 сигнал является выходом СНК и равен истинной навигационной информации с ошибкой оценивания.From the output 2 of the ANN 1, the signal proportional to the true navigation information with the error of the ANN x is also fed to the second input 24 of the adder 13, where it is subtracted from the signal from the first input 18, which is proportional to the error estimate of the ANN x, at the output 25 of the adder 13, the signal is the output of the SNK and equal to true navigation information with an estimation error.

Ошибка оценивания ошибок ИНС существенно меньше ошибки ИНС, тем самым компенсируются ошибки ИНС, что приводит к увеличению точности навигационной информации ЛА.The error in estimating ANN errors is significantly smaller than the ANN error, thereby compensating for ANN errors, which leads to an increase in the accuracy of aircraft navigation information.

В прототипе в критерии степени наблюдаемости блок 7 использовал значения дисперсии отклонения угла ГСП, определенные априори в предполетной подготовке, а в предлагаемом СНК оценка дисперсии угла отклонения ГСП определяется в полете с учетом текущих особенностей движения ЛА.In the prototype, in the criterion of the degree of observability, block 7 used the variance of the GPS deviation angle, a priori determined in preflight preparation, and in the proposed SNK, the estimated dispersion of the GPS deviation angle is determined in flight taking into account the current features of the aircraft motion.

В отличие от прототипа предлагаемый СНК обладает большей точностью за счет более точного определения степеней наблюдаемости ошибок ИНС, что позволяет включать в состав используемых измерительных систем те системы, которые обеспечивают наибольшую точность оценивания ошибок ИНС и соответственно большую точность СНК.In contrast to the prototype, the proposed SNK has greater accuracy due to a more accurate determination of the degree of observability of ANN errors, which makes it possible to include in the composition of the used measuring systems those systems that provide the greatest accuracy in estimating ANN errors and, accordingly, greater accuracy of the SNK.

Claims (2)

1. Селективный навигационный комплекс (СНК), включающий ИНС с одним выходом, приемник спутниковой навигационной системы (ПСНС) с одним выходом, радиолокационную станцию (РЛС) с одним выходом, блок определения степеней наблюдаемости и формирования измерений, имеющий три входа и один выход, фильтр Калмана и сумматор, имеющий два входа и один выход, при этом выход ИНС соединен с первым входом блока определения степеней наблюдаемости и формирования измерений, второй вход которого соединен с выходом ПСНС, а третий вход соединен с выходом РЛС, выход ИНС также соединен со вторым входом сумматора, а выход фильтра Калмана соединен с первым входом сумматора, отличающийся тем, что он снабжен квадратором и накопительным устройством, а блок определения степеней наблюдаемости и формирования измерений выполнен с четвертым входом, причем выход фильтра Калмана соединен дополнительно с входом квадратора, выход которого соединен с входом накопительного устройства, выход накопительного устройства соединен с четвертым входом блока определения степеней наблюдаемости и формирования измерений.1. Selective navigation system (SNK), including an ANN with one output, a satellite navigation system receiver (PSNS) with one output, a radar station (radar) with one output, a unit for determining degrees of observability and the formation of measurements, having three inputs and one output, Kalman filter and adder having two inputs and one output, while the ANN output is connected to the first input of the unit for determining the degrees of observability and the formation of measurements, the second input of which is connected to the PSNS output, and the third input is connected to the radar output d ANN is also connected to the second input of the adder, and the output of the Kalman filter is connected to the first input of the adder, characterized in that it is equipped with a quadrator and a storage device, and the unit for determining the degrees of observability and the formation of measurements is made with the fourth input, and the output of the Kalman filter is connected additionally with the input of the quadrator, the output of which is connected to the input of the storage device, the output of the storage device is connected to the fourth input of the unit for determining the degrees of observability and the formation of measurement . 2. Селективный навигационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что в блоке определения степеней наблюдаемости и формирования измерений в критерии степени наблюдаемости вычисляются дисперсии компонент вектора состояния в процессе полета. 2. The selective navigation system according to claim 1, characterized in that in the unit for determining the degrees of observability and the formation of measurements in the criteria for the degree of observability, the variances of the components of the state vector during the flight are calculated.
RU2014104281/28A 2014-02-07 2014-02-07 Selective navigation system RU2561252C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014104281/28A RU2561252C1 (en) 2014-02-07 2014-02-07 Selective navigation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014104281/28A RU2561252C1 (en) 2014-02-07 2014-02-07 Selective navigation system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014104281A RU2014104281A (en) 2015-08-20
RU2561252C1 true RU2561252C1 (en) 2015-08-27

Family

ID=53879915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014104281/28A RU2561252C1 (en) 2014-02-07 2014-02-07 Selective navigation system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2561252C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2036432C1 (en) * 1992-07-07 1995-05-27 Бабушкин Соломон Абрамович Inertial satellite module and complex inertial satellite system for navigation, communication, location illumination and control
RU2215995C1 (en) * 2003-02-17 2003-11-10 Закрытое акционерное общество Объединенное конструкторское бюро "Русская авионика" Navigation and electronic display complex
RU2440595C1 (en) * 2010-07-02 2012-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет Аэрокосмического приборостроения" Method and apparatus for controlling pilot-navigation system
RU2478187C2 (en) * 2011-06-16 2013-03-27 ОАО "Концерн "Моринформсистема-Агат" Ship navigation system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2036432C1 (en) * 1992-07-07 1995-05-27 Бабушкин Соломон Абрамович Inertial satellite module and complex inertial satellite system for navigation, communication, location illumination and control
RU2215995C1 (en) * 2003-02-17 2003-11-10 Закрытое акционерное общество Объединенное конструкторское бюро "Русская авионика" Navigation and electronic display complex
RU2440595C1 (en) * 2010-07-02 2012-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет Аэрокосмического приборостроения" Method and apparatus for controlling pilot-navigation system
RU2478187C2 (en) * 2011-06-16 2013-03-27 ОАО "Концерн "Моринформсистема-Агат" Ship navigation system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НЕУСЫПИН К.А. Современные системы и методы наведения, навигации и управления летательными аппаратами. Изд. МГОУ, 2009, с.91; 156, 158-159. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014104281A (en) 2015-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10234292B2 (en) Positioning apparatus and global navigation satellite system, method of detecting satellite signals
JP4830559B2 (en) Positioning device and positioning method
EP1837627B1 (en) Methods and systems for implementing an iterated extended kalman filter within a navigation system
JP5270184B2 (en) Satellite navigation / dead reckoning integrated positioning system
CN103235328B (en) GNSS (global navigation satellite system) and MEMS (micro-electromechanical systems) integrated navigation method
US20180128645A1 (en) Navigation system
Viandier et al. GNSS performance enhancement in urban environment based on pseudo-range error model
EP2816374B1 (en) Vehicle positioning in high-reflection environments
US8812225B2 (en) Electronic navigation device for a human and related methods
US10996345B2 (en) Signal fault detection for global navigation satellite system using multiple antennas
CN104412066A (en) Positioning device
Kaniewski et al. Estimation of UAV position with use of smoothing algorithms
WO2016203744A1 (en) Positioning device
CN109937341A (en) The estimation of the position of oneself
JP5022747B2 (en) Mobile body posture and orientation detection device
EP4242693A1 (en) Method for estimating multipath error of pseudo-range measurement value, and positioning method using same
RU2338160C1 (en) Method for navigation parametre definition
CN110869808B (en) Azimuth estimation device
RU2561252C1 (en) Selective navigation system
RU2539131C1 (en) Strapdown integrated navigation system of average accuracy for mobile onshore objects
KR101946492B1 (en) Method for measurement of vertical movement of ship and the system using the same
CN108351420B (en) Method for detecting parasitic movements during static alignment of an inertial measurement unit, and associated detection device
Kis et al. Development of state estimation system with INS, magnetometer and carrier phase GPS for vehicle navigation
Oszczak et al. The algorithm for determining the coordinates of a point in three-dimensional space by using the auxiliary point
JP2015102330A (en) Movement information calculation device, movement information calculation method, movement information calculation program, and mobile body

Legal Events

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

Effective date: 20160208

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20180109

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190208

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20200317