RU2629658C2 - Автономная корректируемая инерциальная навигационная система - Google Patents
Автономная корректируемая инерциальная навигационная система Download PDFInfo
- Publication number
- RU2629658C2 RU2629658C2 RU2015144095A RU2015144095A RU2629658C2 RU 2629658 C2 RU2629658 C2 RU 2629658C2 RU 2015144095 A RU2015144095 A RU 2015144095A RU 2015144095 A RU2015144095 A RU 2015144095A RU 2629658 C2 RU2629658 C2 RU 2629658C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- block
- unit
- comparison
- relief
- input
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
- F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
- F41G7/20—Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
- F41G7/22—Homing guidance systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
- F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
- F41G7/34—Direction control systems for self-propelled missiles based on predetermined target position data
- F41G7/36—Direction control systems for self-propelled missiles based on predetermined target position data using inertial references
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может быть использовано для повышения точности решения задач навигации. Для реализации данного изобретения в автономно-корректируемую ИНС введены дополнительно блок вычисления частной производной приращения высоты рельефа от путевой скорости, третий блок сравнения и блок вычисления частной производной от приращения от высоты рельефа подстилающей поверхности, а в блок мультимодального сравнения введены дополнительные субблоки вычисления ковариационной матрицы и субблоки сравнения. Технический результат - устранение погрешностей за счет дополнительного измерения приращений высоты рельефа в зависимости от путевой скорости летательного аппарата и дальнейшего совместного оценивания погрешностей измерения координат и путевой скорости. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может быть использовано для повышения точности решения задач навигации.
Инерциальным навигационным системам (ИНС), установленным на движущемся объекте, присущи нарастающие по времени погрешности определения координат и скорости, для компенсации которых используются дополнительные автономные источники информации, сигналы с которых преобразуются с помощью устройств автономной коррекции в сигналы, корректирующие ИНС.
Известны ИНС с автономной коррекцией с использованием информации о рельефе местности (см. 1. Белоглазов И.Н., Джанджгава Г.И., Чигин Г.П. Основы навигации по геофизическим полям. - М.: Наука, 1985. с. 20-25, 30, 45-52; 2. Патент РФ №2161296 от 24.06.1999 г. МПК G01C 21/00).
Наиболее близким к предложенному является ИНС с автономной коррекцией (Патент РФ №2161296 от 24.06.1999 г. МПК G01C 21/00), в котором используется информация, полученная от датчиков рельефа и датчиков гравитационных аномалий.
Это устройство содержит две цепи из последовательно соединенных блока карты рельефа местности и первого блока сравнения, вторым входом связанного с преобразователем сигналов с датчиков неинерциальных структур (баровысотомера и радиовысотомера) и блока карты приращений ускорения силы тяжести, блока прогноза, вторым входом подключенного к блоку дифференцирования, подключенного, в свою очередь, к преобразователю сигналов с датчиков неинерциальных структур, и второй блок сравнения, второй вход которого подключен к гравиметру.
Кроме того, устройство содержит блок мультимодального сравнения, подключенный к выходам первого и второго блоков сравнения, а через блок вектора измерений связанный с блоком оптимального фильтра Калмана. Кроме того, блок карты рельефа местности, блок карты приращения ускорения силы тяжести и блок прогноза связаны с выходами спецвычислителя ИНС, входы которой подключены к блоку выходами оптимального фильтра Калмана, выход которого является выходом автономного блока коррекции и связан с блоком выдачи информации.
Известно, что для согласованного выполнения групповых действий авиации необходимо иметь точную информацию о путевой скорости, что дает возможность планирования зон встречи, зон совместного маневрирования и предотвращать столкновения летательных аппаратов. В устройстве-прототипе отсутствуют элементы, позволяющие оценивать ошибку определения путевой скорости ЛА и учитывать ее при определении координат, что снижает точность известного устройства автономной коррекции и его эффективность при обеспечении групповых действий авиации.
Задачей предложенного решения является устранение за счет дополнительного измерения приращений высоты рельефа в зависимости от путевой скорости ЛА 
и дальнейшего совместного оценивания погрешностей измерения координат Δφ, Δλ и путевой скорости ΔW.
Для реализации поставленной задачи в автономную корректируемую инерциальную навигационную систему, включающую спецвычислитель и содержащую блок карты рельефа местности, выход которого подключен к входу первого блока сравнения, блок дифференцирования, блок измерения высоты рельефа, датчики неинерциальных структур, при этом выходы датчиков неинерциальных структур соединены с входами блока измерения высоты рельефа, выход которого связан с входами первого блока сравнения и блока дифференцирования, также последовательно соединенные блок карты приращения ускорения силы тяжести, блок прогноза и второй блок сравнения, один из входов которого соединен с гравиметром, а выход второго блока сравнения соединен с входом блока мультимодального сравнения, выходы последнего через последовательно соединенные блок вектора измерений, блок фильтра Калмана подключены к блоку выдачи информации, при этом вход блока карты приращения ускорения силы тяжести объединен с входом блока карты рельефа местности и соединен с соответствующим выходом спецвычислителя инерциальной навигационной системы, второй вход блока прогноза соединен через блок дифференцирования с блоком измерения высоты рельефа, а его третий вход - с соответствующим выходом инерциальной навигационной системы, входы блока мультимодального сравнения 9 соединены с выходами первого и второго блоков сравнения, два входа блока 10 вектора измерений подключены к выходам блока мультимодального сравнения, а его выход соединен с блоком фильтра Калмана, в систему введены дополнительно блок вычисления частной производной приращения высоты рельефа от путевой скорости, третий блок сравнения и блок вычисления частной производной от приращения по высоте рельефа подстилающей поверхности, а в блок мультимодального сравнения введены дополнительные субблоки вычисления ковариационной матрицы и субблоки сравнения, при этом вход блока вычисления частной производной приращения высоты рельефа от путевой скорости соединен с выходом блока карты рельефа местности, а выход - с первым входом третьего блока сравнения, второй вход блока сравнения соединен с выходом блока вычисления частной производной от приращения по высоте рельефа подстилающей поверхности, а первый вход блока соединен с входами блока карты рельефа местности и блока прогноза, второй вход блока вычисления частной производной от приращения от высоты рельефа подстилающей поверхности через блок измерения высоты рельефа соединен с выходами датчиков неинерциальной структуры,
На чертеже приведена блок-схема автономной корректируемой инерциальной навигационной системы, где:
1 - блок карты рельефа местности;
2 - первый блок сравнения,
3 - блок измерения высоты рельефа с датчиков неинерциальной структуры (баровысотомера и радиовысотомера) и формирования сигнала ΔНИЗМ;
4 - блок карты приращения силы тяжести ΔG;
5 - блок прогноза;
6 - блок дифференцирования 
;
7 - второй блок сравнения;
8 - гравиметр;
9 - блок мультимодального сравнения;
9.1, 9.3, 9.5 - блоки ковариационных матриц;
9.2, 9.4 - субблоки сравнения;
10 - блок вектора измерений;
11 - блок фильтра Калмана;
12 - датчики неинерциальных структур (баровысотомер и радиовысотомер);
13 - корректируемая ИНС, включающая спецвычислитель;
14 - блок выдачи информации;
15 - блок вычисления частной производной приращения высоты рельефа от путевой скорости 
;
16 - третий блок сравнения;
17 - блок вычисления частной производной приращения высоты рельефа от высоты рельефа подстилающей поверхности 
.
Описываемая автономная корректируемая ИНС содержит три цепи коррекции из последовательно соединенных:
- блока 1 карты рельефа местности и первого блока 2 сравнения, вторым входом связанного с блоком измерения высоты рельефа с датчиков 12 неинерциальных структур - баровысотомера и радиовысотомера,
- и блока 4 карты приращений ускорения силы тяжести ΔG, блока (5) прогноза, вторым входом подключенного к блоку 6 дифференцирования, связанного, в свою очередь, с блоком измерения высоты рельефа с датчиков 12, и второго блока сравнения 7, другой вход которого подключен к гравиметру 8. Устройство содержит также блок 9 мультимодального сравнения, блок 10 вектора измерений и связанный с ним блок 11 фильтра Калмана, соответствующими входами подключенный к спецвычислителю корректируемой ИНС 13, выходами связанную с входами блоков карт 1 и 4 рельефа местности и приращений ускорения силы тяжести, а также блока 5 прогноза соответственно, а выходом подключенный к блоку 14 выдачи информации;
- блока 15 вычисления частной производной приращения высоты рельефа от путевой скорости 
; блока 16 - третьего блока сравнения и блока 17 - блока вычисления частной производной приращения высоты рельефа от высоты рельефа подстилающей поверхности 
.
Работа устройства заключается в следующем. Со спецвычислителя корректируемой ИНС 13 в блоки 1 и 4 поступает априорная информация о координатах: широте ϕ, долготе λ и высоте Н объекта, что позволяет извлечь из памяти априорные значения приращения ускорения силы тяжести ΔG и высоты рельефа ΔНПР. В блоке 5 по информации о ΔG, а также по априорным значениям путевой W и угловой скоростей ω сопровождающего трехгранника и значениям вертикального ускорения , поступающего из блока 6, формируются прогнозируемые значения показаний гравиметра nПP.
nПP поступают в блок сравнения 7, куда также вводится измеренное гравиметром 8 его текущее показание nГР. Невязка Z2 поступает в блок 9 мультимодального сравнения. Из блока 2 в блок 9 также поступает невязка Z1, полученная как разность прогнозируемого ΔНПР и измеренного ΔНИЗМ значений приращений высоты рельефа местности. Приращение измеренного значения высоты рельефа формируется в блоке 3 по поступающей из блока 12 информации от радио-, баро- и лазерного высотомеров (датчиков неинерциальных структур).
Введенные в устройство дополнительно блок 15 вычисления производной 
, связанный входами с блоком 1 карты рельефа местности и корректируемой ИНС 13, а выходом подключенный к третьему блоку 16 сравнения, и блок 17 вычисления производной 
соответствующими входами подключены к выходам блока измерения высоты 3 с датчиков 12 неинерциальных структур и корректируемой ИНС 13 соответственно, а выходами связаны с третьим блоком 16 сравнения и блоком 9 мультимодального сравнения.
Блок мультимодального сравнения содержит дополнительные блоки сравнения 9.1 и 9.2 по отношению к прототипу для получения дополнительной информации о путевой скорости.
При введении дополнительно блоков 15, 16 и 17 и введении дополнительных связей в блоке 9 мультимодального сравнения в устройство коррекции вводится дополнительная информация, позволяющая оценить ошибку путевой скорости ΔW, а также осуществить уточнение ошибок координат Δφ, Δλ. Для осуществления последней операции в блок 9 вводятся дополнительные связи для формирования ковариационных матриц с учетом дополнительной информации о путевой скорости. В результате изменяются весовые коэффициенты μ1 и μ2 и формируется новый коэффициент μ3, которые позволяют сформировать трехмерный вектор измерения Z4, позволяющий получить более точные оценки в результате Калмановской фильтрации с учетом значений весовых коэффициентов.
Сформированный таким образом сигнал поступает в блок фильтра Калмана 11. Выходная информация блока 11 по отношению к прототипу расширяется на одну составляющую - поправку значения путевой скорости ΔW, чем достигается эффект повышения вероятности своевременного выхода летательного аппарата в заданную при выполнении групповых действий авиации. Кроме этого положительного фактора, скорректированное значение путевой скорости W имеет самостоятельной значение для более точного функционирования других бортовых систем - в первую очередь, для радиолокационной станции и для системы автоматического управления полетом.
Устройство не имеет ограничений по применению.
Claims (1)
- Автономная корректируемая инерциальная навигационная система, включающая спецвычислитель и содержащая блок карты рельефа местности, выход которого подключен к входу первого блока сравнения, блок дифференцирования, блок измерения высоты рельефа, датчики неинерциальных структур, при этом выходы датчиков неинерциальных структур соединены с входами блока измерения высоты рельефа, выход которого связан с входами первого блока сравнения и блока дифференцирования, также последовательно соединенные блок карты приращения ускорения силы тяжести, блок прогноза и второй блок сравнения, один из входов которого соединен с гравиметром, а выходы блоков сравнения соединены с входами блока мультимодального сравнения, выходы последнего через последовательно соединенные блок вектора измерений, блок фильтра Калмана подключены к блоку выдачи информации, при этом вход блока карты приращения ускорения силы тяжести объединен с входом блока карты рельефа местности и соединен с соответствующим выходом спецвычислителя инерциальной навигационной системы, второй вход блока прогноза соединен через блок дифференцирования с блоком измерения высоты рельефа, а его третий вход - с соответствующим выходом инерциальной навигационной системы, отличающаяся тем, что в систему введены дополнительно блок вычисления частной производной приращения высоты рельефа от путевой скорости, третий блок сравнения и блок вычисления частной производной от приращения от высоты рельефа подстилающей поверхности
, а в блок мультимодального сравнения введены дополнительные субблоки вычисления ковариационной матрицы и субблоки сравнения, при этом вход блока вычисления частной производной приращения высоты рельефа от путевой скорости
соединен с выходом блока карты рельефа местности, а выход - с первым входом третьего блока сравнения, второй вход третьего блока сравнения соединен с выходом блока вычисления частной производной от приращения от высоты рельефа подстилающей поверхности
, а первый вход блока вычисления частной производной от приращения от высоты рельефа подстилающей поверхности
соединен с входами блока карты рельефа местности и блока прогноза, второй вход блока вычисления частной производной от приращения от высоты рельефа подстилающей поверхности
соединен с выходами блока измерения высоты рельефа.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015144095A RU2629658C2 (ru) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | Автономная корректируемая инерциальная навигационная система |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015144095A RU2629658C2 (ru) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | Автономная корректируемая инерциальная навигационная система |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015144095A RU2015144095A (ru) | 2017-04-19 |
| RU2629658C2 true RU2629658C2 (ru) | 2017-08-30 |
Family
ID=58641938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015144095A RU2629658C2 (ru) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | Автономная корректируемая инерциальная навигационная система |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2629658C2 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2219496C2 (ru) * | 2001-04-06 | 2003-12-20 | Открытое акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" | Устройство автономной коррекции |
| RU2265190C1 (ru) * | 2004-03-23 | 2005-11-27 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Комплексная навигационная система |
| US8660715B2 (en) * | 2011-01-05 | 2014-02-25 | Airbus Operations (Sas) | Method and device for automatically monitoring air operations requiring navigation and guidance performance |
| RU2558647C1 (ru) * | 2014-04-15 | 2015-08-10 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Навигационный комплекс, использующий естественные и искусственные поля земли |
-
2015
- 2015-10-14 RU RU2015144095A patent/RU2629658C2/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2219496C2 (ru) * | 2001-04-06 | 2003-12-20 | Открытое акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" | Устройство автономной коррекции |
| RU2265190C1 (ru) * | 2004-03-23 | 2005-11-27 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Комплексная навигационная система |
| US8660715B2 (en) * | 2011-01-05 | 2014-02-25 | Airbus Operations (Sas) | Method and device for automatically monitoring air operations requiring navigation and guidance performance |
| RU2558647C1 (ru) * | 2014-04-15 | 2015-08-10 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Навигационный комплекс, использующий естественные и искусственные поля земли |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015144095A (ru) | 2017-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3321632B1 (en) | A navigation system | |
| CN104764436B (zh) | 确定沿机场的横向进场轨迹的线状地形断面的方法和装置 | |
| CN103674034B (zh) | 多波束测速测距修正的鲁棒导航方法 | |
| CN102879779B (zh) | 一种基于sar遥感成像的杆臂测量及补偿方法 | |
| RU2380656C1 (ru) | Комплексированная бесплатформенная инерциально-спутниковая система навигации на "грубых" чувствительных элементах | |
| CN103674064B (zh) | 捷联惯性导航系统的初始标定方法 | |
| RU2539140C1 (ru) | Интегрированная бесплатформенная система навигации средней точности для беспилотного летательного аппарата | |
| CN103438890A (zh) | 基于tds与图像测量的行星动力下降段导航方法 | |
| Zhang et al. | Research on accuracy enhancement of low-cost MEMS INS/GNSS integration for land vehicle navigation | |
| CN105988129A (zh) | 一种基于标量估计算法的ins/gnss组合导航方法 | |
| RU2558699C1 (ru) | Комплексный способ навигации летательных аппаратов | |
| RU2382988C1 (ru) | Бесплатформенная инерциальная система ориентации на "грубых" чувствительных элементах | |
| Mahmoud et al. | Integrated INS/GPS navigation system | |
| RU2462690C1 (ru) | Интегрированная инерциально-спутниковая система ориентации и навигации | |
| CN105371853A (zh) | 基于tds与轨道器的火星动力下降段导航方法 | |
| RU2487318C1 (ru) | Бесплатформенная инерциальная курсовертикаль на чувствительных элементах средней точности | |
| CN104297525A (zh) | 基于火箭橇试验的惯性测量系统加速度计标定方法 | |
| RU2629658C2 (ru) | Автономная корректируемая инерциальная навигационная система | |
| RU2539131C1 (ru) | Бесплатформенная интегрированная навигационная система средней точности для мобильного наземного объекта | |
| RU2502049C1 (ru) | Малогабаритная бесплатформенная инерциальная навигационная система средней точности, корректируемая от системы воздушных сигналов | |
| Kis et al. | Development of state estimation system with INS, magnetometer and carrier phase GPS for vehicle navigation | |
| RU2348011C1 (ru) | Навигационный комплекс | |
| RU2553776C1 (ru) | Способ определения углового положения управляемого аппарата, подвешенного к самолету-носителю | |
| Vigrahala et al. | Attitude, Position and Velocity determination using Low-cost Inertial Measurement Unit for Global Navigation Satellite System Outages | |
| RU2649026C1 (ru) | Устройство определения углов наклона блока инерциальных измерителей комплексной системы угловой ориентации относительно плоскости горизонта |