RU2564379C1 - Platformless inertial attitude-and-heading reference - Google Patents

Platformless inertial attitude-and-heading reference Download PDF

Info

Publication number
RU2564379C1
RU2564379C1 RU2014119781/28A RU2014119781A RU2564379C1 RU 2564379 C1 RU2564379 C1 RU 2564379C1 RU 2014119781/28 A RU2014119781/28 A RU 2014119781/28A RU 2014119781 A RU2014119781 A RU 2014119781A RU 2564379 C1 RU2564379 C1 RU 2564379C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
block
sensors
unit
matrix
kalman filter
Prior art date
Application number
RU2014119781/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Федорович Заец
Владимир Сергеевич Кулабухов
Борис Олегович Качанов
Николай Алексеевич Туктарев
Александр Анатольевич Горшенин
Юлия Олеговна Титова
Original Assignee
Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика")
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 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") filed Critical Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика")
Priority to RU2014119781/28A priority Critical patent/RU2564379C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2564379C1 publication Critical patent/RU2564379C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: device comprises a three-component block of sensors of angular speeds, a three-component block of sensors of linear accelerations, a course corrector, a computing unit, an unit to form a matrix of guiding cosines, an integrating unit, the Kalman filter and an unit of measurement functions generation connected to each other in an appropriate manner. The design of the device provides for an adaptive (pendulum) correction of a platformless inertial navigation system, realised by means of the Kalman filter, in which the amplification ratio varies with an account of current values of overload modules and angular speeds in the unit of measurement functions generation. At the same time they may use the sensors of angular speed and the sensors of linear acceleration of medium and low accuracy, also of a micromechanical type.
EFFECT: expansion of functional capabilities.
3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для морских, воздушных и наземных объектов. Задачей изобретения является повышение точности бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) путем создания устройства непрерывной коррекции инерциальной курсовертикали.The invention relates to measuring equipment and can be used for marine, air and ground objects. The objective of the invention is to improve the accuracy of the strapdown inertial navigation system (SINS) by creating a device for continuous correction of inertial course-line vertical.

Классическим алгоритмом вычисления углов ориентации является пересчет показаний датчиков угловых скоростей (ДУС) / проекций абсолютной угловой скорости - ωx, ωy, ωz / в угловые скорости ψ ˙

Figure 00000001
,   ϑ ˙
Figure 00000002
,    γ ˙
Figure 00000003
с последующим их интегрированием. Недостатком такого устройства является накапливание во времени погрешности и, как следствие, ограниченное время работы. Для устранения указанного недостатка в систему необходимо вводить дополнительную информацию, характеризующую реальную угловую ориентацию объекта, в частности беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Источником такой информации служат датчики линейного ускорения (ДЛУ). Основные погрешности системы маятниковой коррекции возникают в результате действия постоянных или медленно меняющихся ускорений. В настоящий момент данная проблема решается путем отключения маятниковой коррекции на высокоманевренных участках полета или путем комплексирования блока гироскопов (БГ) с другими системами ориентации (магнитометрическая, видеосистема и др.). Проблема коррекции курсовертикали БИНС заключается в том, что при маневрировании ЛА моменты времени, когда статические оценки крена и тангажа обладают достаточной точностью, могут возникать недопустимо редко. В связи с этим предлагается устройство адаптивной коррекции углов крена и тангажа, в котором коррекция выполняется непрерывно.The classic algorithm for calculating orientation angles is to recalculate the readings of the angular velocity sensors (DLS) / projections of the absolute angular velocity - ω x , ω y , ω z / into angular velocities ψ ˙
Figure 00000001
, ϑ ˙
Figure 00000002
, γ ˙
Figure 00000003
with their subsequent integration. The disadvantage of this device is the accumulation in time of the error and, as a result, the limited time. To eliminate this drawback, it is necessary to enter additional information into the system that characterizes the real angular orientation of the object, in particular an unmanned aerial vehicle (UAV). The source of such information is linear acceleration sensors (DLU). The main errors of the pendulum correction system arise as a result of the action of constant or slowly varying accelerations. At present, this problem is being solved by turning off the pendulum correction in highly maneuverable flight areas or by combining a block of gyroscopes (BG) with other orientation systems (magnetometric, video system, etc.). The problem of correcting the SINS vertical line is that when maneuvering an aircraft, time instants when the static roll and pitch estimates have sufficient accuracy can occur unacceptably rarely. In this regard, a device for adaptive correction of roll angles and pitch, in which the correction is performed continuously.

Известна бесплатформенная инерциальная курсовертикаль, описанная в патенте RU 2249791 C2, МПК G01C 21/16, опубл. 10.04.2005, принятая нами за прототип.Known strapdown inertial kursertical, described in patent RU 2249791 C2, IPC G01C 21/16, publ. 04/10/2005, accepted by us as a prototype.

Данная бесплатформенная инерциальная курсовертикаль с контуром коррекции содержит трехканальный блок датчиков угловых скоростей (ДУС), трехканальный блок датчиков линейных ускорений (ДЛУ), блок интеграторов, формирователь производных от углов ориентации, блок коррекции, блок вычисления наблюдаемой вертикали, блок вычисления ошибок курсовертикали, фильтр, блок выставки курса.This strap-down inertial course-line with a correction loop contains a three-channel block of angular velocity sensors (DLS), a three-channel block of linear acceleration sensors (DLU), a block of integrators, a shaper of derivatives of orientation angles, a correction block, a block for calculating the observed vertical, a block for calculating errors of the vertical, filter, course show unit.

Угловые скорости, измеренные трехканальным блоком ДУС и преобразованные в производные от углов ориентации, содержат ошибки, обусловленные систематическими и случайными погрешностями измерений. Предполагается, что при интегрировании угловых скоростей ошибка не накапливается из-за вычитания постоянных составляющих ошибки. Крен и тангаж корректируются блоком коррекции с использованием сигналов ДЛУ. Курс корректируется блоком коррекции с использованием блока выставки курса. Ошибки курсовертикали компенсируются в блоке коррекции, проходя через фильтр высоких частот.The angular velocities measured by the three-channel block of the TLS and converted into derivatives of the orientation angles contain errors due to systematic and random measurement errors. It is assumed that when integrating angular velocities, the error does not accumulate due to the subtraction of the constant components of the error. The roll and pitch are corrected by a correction unit using DLU signals. The course is adjusted by the correction block using the course show block. Heading errors are compensated in the correction block by passing through a high-pass filter.

Недостаток данного устройства заключается в том, что при маневрировании ЛА моменты времени, когда оценки крена и тангажа обладают достаточной точностью, могут возникать недопустимо редко из-за наличия в сигналах акселерометров медленно меняющихся и быстро меняющихся линейных и поворотных ускорений. Это может привести к возникновению значительных погрешностей в показаниях крена и тангажа.The disadvantage of this device is that when maneuvering the aircraft, the moments of time when the roll and pitch estimates are accurate enough can occur unacceptably rarely due to the presence of slowly changing and rapidly changing linear and rotational accelerations in the accelerometer signals. This can lead to significant errors in roll and pitch readings.

Целью изобретения является обеспечение непрерывной коррекции БИНС по углам крена и тангажа с требуемой точностью, в том числе и в динамических режимах полета.The aim of the invention is the provision of continuous correction SINS in roll angles and pitch with the required accuracy, including in dynamic flight modes.

Поставленная цель достигается за счет того, что в бесплатформенную инерциальную курсовертикаль, содержащую трехкомпонентный блок датчиков угловых скоростей, трехкомпонентный блок датчиков линейных ускорений, корректор курса и интегрирующий блок, выходы которых подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам вычислительного блока, дополнительно введены блок формирования матрицы направляющих косинусов, фильтр Калмана и блок формирования функций измерений, причем первые входы блока формирования направляющих косинусов, фильтра Калмана и блока формирования функций измерений соединены с выходом трехкомпонентного блока датчиков угловых скоростей, вторые входы фильтра Калмана и блока формирования функций измерений соединены с выходом трехкомпонентного блока датчиков линейных ускорений, выход блока формирования матрицы направляющих косинусов подключен к интегрирующему блоку, выход фильтра Калмана подключен к второму входу блока формирования матрицы направляющих косинусов и к третьему входу блока формирования функций измерений, выход которого подключен к третьему входу фильтра Калмана.This goal is achieved due to the fact that in the strapdown inertial directional line containing a three-component block of angular velocity sensors, a three-component block of linear acceleration sensors, a course corrector and an integrating block, the outputs of which are connected respectively to the first, second, third and fourth inputs of the computing unit, are additionally introduced a block for generating a matrix of guide cosines, a Kalman filter and a block for generating measurement functions, the first inputs of a block for forming guides x cosines, a Kalman filter and a block for generating measurement functions are connected to the output of a three-component block of angular velocity sensors, the second inputs of a Kalman filter and a block for forming measurement functions are connected to the output of a three-component block of linear acceleration sensors, the output of the block forming a matrix of guide cosines is connected to an integrating block, the filter output Kalman is connected to the second input of the block forming the matrix of guide cosines and to the third input of the block forming the measurement functions, the output to orogo connected to the third input of the Kalman filter.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где приведены:The invention is illustrated by drawings, which show:

на фиг. 1 - структурная схема заявляемого устройства;in FIG. 1 is a structural diagram of the inventive device;

на фиг. 2, 3 графически представлены результаты обработки полетных данных вертолета с заявляемой курсовертикалью (оценки тангажа - фиг. 2 и оценки крена - фиг. 3).in FIG. 2, 3 graphically presents the results of processing the flight data of a helicopter with the claimed heading (pitch estimates - Fig. 2 and roll estimates - Fig. 3).

Бесплатформенная инерциальная курсовертикаль (фиг. 1) содержит трехкомпонентный блок 1 датчиков угловых скоростей, трехкомпонентный блок 2 датчиков линейных ускорений, корректор 3 курса, вычислительный блок 4, блок 5 формирования матрицы направляющих косинусов, интегрирующий блок 6, фильтр 7 Калмана и блок 8 формирования функций измерений, соединенные между собой соответствующим образом.The inertial inertial course-line vertical (Fig. 1) contains a three-component block 1 of angular velocity sensors, a three-component block 2 of linear acceleration sensors, a 3-course corrector, a computational block 4, a block 5 for generating a matrix of guide cosines, an integrating block 6, Kalman filter 7 and a block 8 for generating functions measurements interconnected accordingly.

Предлагаемая структурная схема устройства обеспечивает адаптивную (маятниковую) коррекцию курсовертикали БИНС, реализуемую посредством фильтра 7 Калмана, в котором коэффициент усиления изменяется с учетом текущих значений модулей перегрузки и угловой скорости в блоке 8.The proposed block diagram of the device provides an adaptive (pendulum) correction of the SINS vertical line, implemented by the Kalman filter 7, in which the gain is changed taking into account the current values of the overload modules and angular velocity in block 8.

Изменения крена и тангажа описываются уравнениями Пуассона в интегрирующем блоке 6. Уточнение углов ориентации происходит в блоке направляющих косинусов 5. В блоке 8 происходит преобразование сигналов акселерометров ДЛУ блока 2, в зависимости от текущих параметров полета, которые используются для адаптивного оценивания вектора состояния при помощи фильтра 7 Калмана. За счет этого зависимость точности маятниковой коррекции от вида движения ЛА ослабляется до уровня, позволяющего использовать датчики ДУС и ДЛУ средней и низкой точности, в том числе микромеханического типа. Курс БИНС корректируется по сигналам магнитометрических датчиков 3.The roll and pitch changes are described by the Poisson equations in the integrating block 6. The orientation angles are updated in the block of cosines 5. In block 8, the signals of the DLU accelerometers of block 2 are converted, depending on the current flight parameters, which are used for adaptive estimation of the state vector using a filter 7 Kalman. Due to this, the dependence of the accuracy of the pendulum correction on the type of aircraft motion is weakened to a level that allows the use of TLS and DLU sensors of medium and low accuracy, including the micromechanical type. The SINS course is adjusted according to the signals of magnetometric sensors 3.

Суть работы устройства излагается ниже.The essence of the device is described below.

По измерениям блоков датчиков ДУС 1 и ДЛУ 2 определяются текущие углы крена γ, тангжа ϑ и рыскания ψ из уравнений ПуассонаFrom the measurements of the sensor blocks ДУС 1 and ДРУ 2, the current angles of roll γ, pitch ϑ and yaw ψ are determined from the Poisson equations

Figure 00000004
Figure 00000004

где матрица направляющих косинусов А, задающая переход от навигационной системы координат (СК) PNUE к связанной СК OXYZ, и кососимметрическая матрица Ω имеют следующий вид:where the matrix of guide cosines A, defining the transition from the navigation coordinate system (SK) PNUE to the connected SK OXYZ, and the skew-symmetric matrix Ω have the following form:

Figure 00000005
Figure 00000005

Матричное уравнение Пуассона (1) решается в дискретном виде с учетом начальных условий матрицы направляющих косинусов А, то есть задаются начальные значения крена γ и тангажа, ϑ и угла рысканья ψ,The matrix Poisson equation (1) is solved in discrete form, taking into account the initial conditions of the matrix of guide cosines A, that is, the initial values of the roll γ and pitch, ϑ and the yaw angle ψ, are set

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Расчет крена и тангажа по матрице поворота выполняется в вычислительном блоке 4 с помощью соотношений:

Figure 00000008
The calculation of the roll and pitch by the rotation matrix is performed in the computing unit 4 using the relations:
Figure 00000008

Вектор состояния адаптивного фильтра 7 Калмана представлен ниже:The state vector of adaptive Kalman filter 7 is presented below:

Figure 00000009
Figure 00000009

где ϑ - тангаж, γ - крен, V - модуль вектора земной скорости на момент i,where ϑ - pitch, γ - roll, V - modulus of the velocity vector at the time i,

i - номер дискретного момента времени измерений датчиков. При i=0, x 0 N { x ¯ 0 , P ¯ 0 } .

Figure 00000010
Figure 00000011
i is the number of the discrete time moment of measurement of the sensors. For i = 0, x 0 N { x ¯ 0 , P ¯ 0 } .
Figure 00000010
Figure 00000011

Вектор наблюдений, обозначаемый далее Z, содержит измерения акселерометров, поступающих с блока 2 датчиков линейных ускорений, и параметры полета ЛАThe observation vector, denoted below Z, contains measurements of accelerometers coming from block 2 of linear acceleration sensors, and flight parameters of the aircraft

Figure 00000012
Figure 00000012

Здесь vi - вектор ошибок измерений с заданной постоянной ковариационной матрицей R. Функции fx, fy, fz определяют связь измерений перегрузок с параметрами полета. Точные соотношения для этих функций имеют вид:Here v i is the vector of measurement errors with a given constant covariance matrix R. The functions f x , f y , f z determine the relationship between the measurements of overloads and flight parameters. The exact relationships for these functions are:

Figure 00000013
Figure 00000013

Здесь Vx, Vy, Vz - проекции вектора земной скорости на связанные оси ЛА.Here V x , V y , V z are the projections of the earth's velocity vector on the connected axis of the aircraft.

Полный учет соотношений (7) при ограничении состава датчиков только ДЛУ и ДУС не представляется возможным, поэтому принимается упрощающее допущение о малости углов атаки и скольжения, а также допущение о постоянстве модуля путевой скорости на интервале дискретизации Δt.It is not possible to fully take into account relations (7) while limiting the composition of the sensors to only DLN and TLS, therefore, the simplifying assumption is made that the angles of attack and slip are small, as well as the assumption that the modulus of the ground speed in the sampling interval Δt is constant.

При этом имеют место соотношения: Vx=V, V ˙ = V y = V z = 0

Figure 00000014
и уравнения (7) упрощаютсяIn this case, the following relations hold: V x = V, V ˙ = V y = V z = 0
Figure 00000014
and equations (7) are simplified

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

С учетом (7) матрица Якоби вектора наблюдений (8) имеет видIn view of (7), the Jacobi matrix of the observation vector (8) has the form

Figure 00000017
Figure 00000017

Соотношения (8) являются приближенными. Степень приближения зависит от отклонения модуля перегрузки от единицы. Чем больше модуль перегрузки отличается от единицы, тем менее точны эти уравнения и тем больше дисперсии σ nxi 2

Figure 00000018
, σ nyi 2
Figure 00000019
, σ nzi 2
Figure 00000020
. Данные дисперсии задаются линейной функцией видаRelations (8) are approximate. The degree of approximation depends on the deviation of the overload module from unity. The more the overload modulus differs from unity, the less accurate these equations are and the greater the variance σ nxi 2
Figure 00000018
, σ nyi 2
Figure 00000019
, σ nzi 2
Figure 00000020
. The variance data is defined by a linear function of the form

Figure 00000021
Figure 00000021

где n = | n x i 2 + n y i 2 + n z i 2 1 | .

Figure 00000022
Where n = | n x i 2 + n y i 2 + n z i 2 - one | .
Figure 00000022

Здесь k0,k1 - коэффициенты.Here k 0 , k 1 are the coefficients.

Текущий вектор состояния (5) рассчитывается по уравнениям Пуассона (1) с учетом (2), (3). При этом уравнения объекта принимаются в виде:The current state vector (5) is calculated according to the Poisson equations (1) taking into account (2), (3). In this case, the equations of the object are accepted in the form:

Figure 00000023
Figure 00000023

Здесь xiq - вектор, в котором компоненты крена и тангажа рассчитаны по соотношениям (3), а компонента скорости принимается равной ее априорному значению на момент текущих измерений; wi - вектор возмущений с ковариационной матрицей Qi:Here x iq is the vector in which the roll and pitch components are calculated according to relations (3), and the velocity component is taken equal to its a priori value at the time of the current measurements; w i is the perturbation vector with the covariance matrix Q i :

Figure 00000024
Figure 00000024

Случайные процессы w ϑ i

Figure 00000025
, w γ i
Figure 00000026
учитываются дисперсиями σ ϑ 2 ,
Figure 00000027
σ γ 2
Figure 00000028
и задаются с учетом точности гироскопов. Случайный процесс w V i
Figure 00000029
учитывается дисперсией σ v
Figure 00000030
.Random processes w ϑ i
Figure 00000025
, w γ i
Figure 00000026
accounted for by variances σ ϑ 2 ,
Figure 00000027
σ γ 2
Figure 00000028
and are set taking into account the accuracy of gyroscopes. Random process w V i
Figure 00000029
accounted for by variance σ v
Figure 00000030
.

Фильтр Калмана строится для оценивания вектора состояния (5) с дискретной моделью объекта (3) и дискретной моделью наблюдения (9) с учетом (10).The Kalman filter is constructed to estimate the state vector (5) with a discrete object model (3) and a discrete observation model (9) taking into account (10).

Для запуска алгоритма фильтра используются статистики х0, P ¯ 0

Figure 00000031
начального априорного распределения вектора состояния.To run the filter algorithm, statistics x 0 are used , P ¯ 0
Figure 00000031
initial a priori distribution of the state vector.

При очередном i-ом отсчете измерений датчиков фильтр 7 Калмана определяет статистики x ^ i

Figure 00000032
, Pi апостериорного нормального распределения N { x ^ i , P i }
Figure 00000033
и статистики x ¯ i + 1 ,
Figure 00000034
P ¯ i + 1
Figure 00000035
априорного распределения вектора состояния N { x ¯ i + 1 , P ¯ i + 1 }
Figure 00000036
для следующего (i+1)-го момента времени.At the next i-th sample of sensor measurements, Kalman filter 7 determines statistics x ^ i
Figure 00000032
, P i of the posterior normal distribution N { x ^ i , P i }
Figure 00000033
and statistics x ¯ i + one ,
Figure 00000034
P ¯ i + one
Figure 00000035
a priori distribution of the state vector N { x ¯ i + one , P ¯ i + one }
Figure 00000036
for the next (i + 1) th moment in time.

Расчет статистик апостериорного распределения N { x ^ 1 , P i }

Figure 00000037
выполняется по известным соотношениямCalculation of statistics of a posterior distribution N { x ^ one , P i }
Figure 00000037
performed by known relations

Figure 00000038
Figure 00000038

Здесь Ki - матричный коэффициент усиления фильтра; Z ¯ i

Figure 00000039
- оценка вектора наблюдений.Here K i is the matrix gain of the filter; Z ¯ i
Figure 00000039
- assessment of the observation vector.

Работа заявляемого устройства проверялась на вертолете Robinson и оценивалась посредством обработки полетных данных вертолета, для чего:The operation of the inventive device was tested on a Robinson helicopter and evaluated by processing the flight data of the helicopter, for which:

1. Определялась ориентация ЛА по алгоритму комплексирования измерений приемника СНС с датчиками ДУС и ДЛУ на скользящем интервале наблюдений.1. The aircraft orientation was determined by the algorithm for integrating the measurements of the SNA receiver with sensors of the TLS and DLU on a moving observation interval.

2. Определялись крен и тангаж по алгоритму при помощи бесплатформенной инерциальной курсовертикали с маятниковой коррекцией.2. The roll and pitch were determined according to the algorithm using a strapdown inertial vertical course with pendulum correction.

В задачах обработки полетных данных вертолета (фиг. 2 и 3) требовалось соблюдение близости оценок крена и тангажа к оценкам, полученным иным способом, а именно - с помощью алгоритма ориентации при комплексировании информации от ДУС и ДЛУ с измерениями проекций земной скорости, поступающими от приемника СНС. Также проверялось соответствие получаемых оценок показаниям контрольного прибора.In the tasks of processing the flight data of the helicopter (Figs. 2 and 3), it was necessary to observe the proximity of the roll and pitch estimates to the estimates obtained in a different way, namely, using the orientation algorithm when combining information from the TLS and DLN with the measurements of the projections of the ground velocity coming from the receiver SNA. Also, the correspondence of the obtained estimates to the indications of the control device was checked.

Для случаев, когда положение ЛА является близким к установившемуся, имеет место идеальный случай адаптивной маятниковой коррекции. При этом оценки крена и тангажа, определяемые по фильтру Калмана, заменяются оценками, вычисляемыми непосредственно по показаниям ДЛУ в вычислителе.For cases when the position of the aircraft is close to steady, there is an ideal case of adaptive pendulum correction. In this case, the roll and pitch estimates determined by the Kalman filter are replaced by the estimates calculated directly from the readings of the DLU in the computer.

Figure 00000040
Figure 00000040

Таким образом, с помощью предлагаемого устройства решается задача оценивания вектора (5) x i T = [ ϑ γ V ]

Figure 00000041
по наблюдениям (9) с учетом одношагового алгоритма ориентации (3). Получаемые при этом оценки вектора (5) на каждом шаге пересчитываются в матрицу направляющих косинусов (3).Thus, using the proposed device solves the problem of estimating the vector (5) x i T = [ ϑ γ V ]
Figure 00000041
according to observations (9), taking into account the one-step orientation algorithm (3). The resulting estimates of vector (5) at each step are recalculated into the matrix of guide cosines (3).

Расчеты показывают, что устройство работает при изменении углов тангажа и крена в пределах абсолютных значений до 70-80 градусов.Calculations show that the device works when changing pitch and roll angles within absolute values up to 70-80 degrees.

Техническим результатом использования изобретения является повышение точности и обеспечение непрерывности коррекции углов тангажа и крена в условиях маневрирования в полете. Изобретение позволяет использовать датчики ДУС и ДЛУ средней и низкой точности, в том числе микромеханического типа.The technical result of the use of the invention is to increase accuracy and ensure continuity of the correction of pitch and roll angles under conditions of maneuvering in flight. The invention allows the use of sensors DUS and DLU medium and low accuracy, including micromechanical type.

Заявляемое устройство является реализуемым и может быть использовано на всех типах ЛА. В качестве датчиков угловых скоростей могут быть использованы микромеханические гироскопические датчики, при этом блок формирования матрицы направляющих косинусов, фильтр Калмана и блок формирования функций измерений могут быть реализованы на стандартных элементах вычислительной техники.The inventive device is feasible and can be used on all types of aircraft. Micromechanical gyroscopic sensors can be used as angular velocity sensors, while the block for generating the matrix of guide cosines, the Kalman filter, and the block for generating measurement functions can be implemented on standard elements of computer technology.

Claims (1)

Бесплатформенная инерциальная курсовертикаль, содержащая трехкомпонентный блок датчиков угловых скоростей, трехкомпонентный блок датчиков линейных ускорений, корректор курса и интегрирующий блок, выходы которых подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам вычислительного блока, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены блок формирования матрицы направляющих косинусов, фильтр Калмана и блок формирования функций измерений, причем первые входы блока формирования матрицы направляющих косинусов, фильтра Калмана и блока формирования функций измерений соединены с выходом трехкомпонентного блока датчиков угловых скоростей, вторые входы фильтра Калмана и блока формирования функций измерений соединены с выходом трехкомпонентного блока датчиков линейных ускорений, выход блока формирования матрицы направляющих косинусов подключен к интегрирующему блоку, выход фильтра Калмана подключен к второму входу блока формирования матрицы направляющих косинусов и к третьему входу блока формирования функций измерений, выход которого подключен к третьему входу фильтра Калмана. A strap-down inertial course-line containing a three-component block of angular velocity sensors, a three-component block of linear acceleration sensors, a course corrector and an integrating block, the outputs of which are connected to the first, second, third and fourth inputs of the computing unit, characterized in that the matrix forming unit is additionally introduced into it guide cosines, Kalman filter and a block for generating measurement functions, the first inputs of the block forming a matrix of guide cosines, f Kalman filter and a unit for generating measurement functions are connected to the output of a three-component block of angular velocity sensors, the second inputs of a filter for Kalman and a block for forming measurement functions are connected to the output of a three-component block of linear acceleration sensors, the output of the block forming the guide cosines matrix is connected to an integrating block, the Kalman filter output is connected to the second input of the block forming the matrix of guide cosines and to the third input of the block forming the measurement functions, the output of which is connected en to the third input of the Kalman filter.
RU2014119781/28A 2014-05-16 2014-05-16 Platformless inertial attitude-and-heading reference RU2564379C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014119781/28A RU2564379C1 (en) 2014-05-16 2014-05-16 Platformless inertial attitude-and-heading reference

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014119781/28A RU2564379C1 (en) 2014-05-16 2014-05-16 Platformless inertial attitude-and-heading reference

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2564379C1 true RU2564379C1 (en) 2015-09-27

Family

ID=54251074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014119781/28A RU2564379C1 (en) 2014-05-16 2014-05-16 Platformless inertial attitude-and-heading reference

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2564379C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594631C1 (en) * 2015-05-08 2016-08-20 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Method of determining spatial orientation angles of aircraft and device therefor
RU2643201C2 (en) * 2016-05-11 2018-01-31 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Strap down inertial attitude-and-heading reference
RU2647205C2 (en) * 2016-06-01 2018-03-14 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Adaptive strap down inertial attitude-and-heading reference system
RU2713997C2 (en) * 2017-05-30 2020-02-11 Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика") Bank angle corrector for refining aircraft trajectory
RU2749152C1 (en) * 2020-06-19 2021-06-07 Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика") Adaptive attitude angle corrector for strapdown inertial navigation system
RU2786133C1 (en) * 2022-08-12 2022-12-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Meter of external disturbing forces and moments of these forces acting on the fuselage of a single-rotor helicopter

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2323989A (en) * 1997-04-02 1998-10-07 Caterpillar Inc Monitoring combined inertial/GPS system
US6408245B1 (en) * 2000-08-03 2002-06-18 American Gnc Corporation Filtering mechanization method of integrating global positioning system receiver with inertial measurement unit
RU2249791C2 (en) * 2003-06-24 2005-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро "Луч" Platform-free inertial attitude-and-heading reference system
RU2487318C1 (en) * 2012-02-14 2013-07-10 Олег Степанович Салычев Platform-free inertial attitude and heading reference system based on sensitive elements of medium accuracy

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2323989A (en) * 1997-04-02 1998-10-07 Caterpillar Inc Monitoring combined inertial/GPS system
US6408245B1 (en) * 2000-08-03 2002-06-18 American Gnc Corporation Filtering mechanization method of integrating global positioning system receiver with inertial measurement unit
RU2249791C2 (en) * 2003-06-24 2005-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро "Луч" Platform-free inertial attitude-and-heading reference system
RU2487318C1 (en) * 2012-02-14 2013-07-10 Олег Степанович Салычев Platform-free inertial attitude and heading reference system based on sensitive elements of medium accuracy

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
РИВКИН С.С. Метод оптимальной фильтрации Калмана и его применение в инерциальных навигационных системах. - Л.: Судостроение, 1974, 219 с. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594631C1 (en) * 2015-05-08 2016-08-20 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Method of determining spatial orientation angles of aircraft and device therefor
RU2643201C2 (en) * 2016-05-11 2018-01-31 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Strap down inertial attitude-and-heading reference
RU2647205C2 (en) * 2016-06-01 2018-03-14 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Adaptive strap down inertial attitude-and-heading reference system
RU2713997C2 (en) * 2017-05-30 2020-02-11 Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика") Bank angle corrector for refining aircraft trajectory
RU2749152C1 (en) * 2020-06-19 2021-06-07 Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика") Adaptive attitude angle corrector for strapdown inertial navigation system
RU2786133C1 (en) * 2022-08-12 2022-12-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Meter of external disturbing forces and moments of these forces acting on the fuselage of a single-rotor helicopter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2373498C2 (en) Navigation complex, velocity and coordinates' calculation, gimballess inertial attitude-and-heading reference system, correction method for inertial transducers and device for its implementation
US8442703B2 (en) Turning-stabilized estimation of the attitude angles of an aircraft
RU2564379C1 (en) Platformless inertial attitude-and-heading reference
RU2564380C1 (en) Correction method of strap-down inertial navigation system
CN106403940B (en) A kind of unmanned plane during flying navigation system elevation information fusion method of anti-atmospheric parameter drift
RU2348903C1 (en) Method of determination of navigating parameters by gimballess inertial navigating system
RU2749152C1 (en) Adaptive attitude angle corrector for strapdown inertial navigation system
JP2011227017A (en) Device and method for attitude estimation of moving body using inertial sensor, magnetic sensor, and speed meter
US10025891B1 (en) Method of reducing random drift in the combined signal of an array of inertial sensors
RU2647205C2 (en) Adaptive strap down inertial attitude-and-heading reference system
RU2539140C1 (en) Integrated strapdown system of navigation of average accuracy for unmanned aerial vehicle
CN111189442A (en) Multi-source navigation information state prediction method of unmanned aerial vehicle based on CEPF
JP2014240266A (en) Sensor drift amount estimation device and program
RU2382988C1 (en) Strapdown inertial reference system on "coarse" detecting elements
RU2373562C2 (en) Method and device for controlling horizontal orientation of aircraft
Ducard et al. Strategies for sensor-fault compensation on UAVs: Review, discussions & additions
García et al. Analysis of sensor data and estimation output with configurable UAV platforms
RU2487318C1 (en) Platform-free inertial attitude and heading reference system based on sensitive elements of medium accuracy
RU2635820C1 (en) Method of correction of platform-free inertial navigation system
RU2754396C1 (en) Adaptive method for correcting orientation angles of strapdown ins
Emran et al. A cascaded approach for quadrotor's attitude estimation
Michailidis et al. A software in the loop (SIL) Kalman and complementary filter implementation on x-plane for UAVs
RU2502049C1 (en) Small-size platformless inertial navigation system of medium accuracy, corrected from system of air signals
US8812235B2 (en) Estimation of N-dimensional parameters while sensing fewer than N dimensions
Khaghani et al. Evaluation of wind effects on UAV autonomous navigation based on vehicle dynamic model