RU2641619C1 - Method of astrocorrection - Google Patents
Method of astrocorrection Download PDFInfo
- Publication number
- RU2641619C1 RU2641619C1 RU2016145123A RU2016145123A RU2641619C1 RU 2641619 C1 RU2641619 C1 RU 2641619C1 RU 2016145123 A RU2016145123 A RU 2016145123A RU 2016145123 A RU2016145123 A RU 2016145123A RU 2641619 C1 RU2641619 C1 RU 2641619C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stars
- coordinates
- measured
- calculated
- angles
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области приборостроения, а именно к способам определения ошибок инерциальных навигационных систем, в которых основная навигационная информация (счисляемые координаты и курс) корректируется по сигналам, поступающим с астровизирующего устройства (телеблока) и применяемых в составе бортового оборудования авиационно-космических объектов.The invention relates to the field of instrumentation, and in particular to methods for determining errors of inertial navigation systems, in which the main navigation information (calculated coordinates and course) is corrected by signals from an astroizing device (teleblock) and used as part of on-board equipment of aerospace objects.
Известен способ астрокоррекции (реализованный посредством системы астроинерциальной навигации серийных астроинерциальных систем Л14МА и Л41, входящих в состав навигационных пилотажных комплексов ВП-021 и Н-202), заключающийся в том, что по текущим координатам и времени из каталога звезд, записанного в бортовой ЦВМ, выбирается пара звезд, доступная визированию в данной точке местоположения объекта и в данный момент времени, определяются их координаты в местной системе координат на текущий момент времени, формируются целеуказания в форме углов нацеливания телеблока, производится визирование первой из выбранных звезд путем наведения визирной оси телеблока в расчетную точку, определяемую координатами первой из выбранных из каталога звезд с определением измеренных (фактических) ее координат, определяются угловые поправки, представляющие разности между измеренными и расчетными значениями углов ее визирования, проводится визирование второй из выбранных из каталога звезд путем наведения визирной оси телеблока в расчетную точку, определяемую координатами второй из выбранных из каталога звезд с определением измеренных ее координат, определяются угловые поправки, представляющие разности между измеренными и расчетными значениями углов ее визирования, а затем угловые поправки, полученные при визировании первой и второй звезды, пересчитываются в ошибки корректируемой системы.There is a method of astro correction (implemented by the astroinertial navigation system of serial astroinertial systems L14MA and L41, which are part of the navigation aerospace systems VP-021 and N-202), which consists in the fact that according to the current coordinates and time from the star catalog recorded in the onboard digital computer, a pair of stars is selected that is available for sighting at a given point of the object’s location and at a given time, their coordinates are determined in the local coordinate system at the current time, target designations are formed in the form of angles in targeting the teleblock, the first of the selected stars is sighted by pointing the target axis of the teleblock to the calculated point determined by the coordinates of the first of the stars selected from the catalog with the determination of its measured (actual) coordinates, angular corrections representing the differences between the measured and calculated values of its viewing angles are determined , the second of the stars selected from the catalog is sighted by pointing the target axis of the teleblock to the calculated point determined by the coordinates of the second of the selected from the catalog of stars with the determination of its measured coordinates, angular corrections are determined that represent the differences between the measured and calculated values of the angles of its sight, and then the angular corrections obtained during the sighting of the first and second stars are recalculated into errors of the corrected system.
Связь между угловыми поправками и кинематическими ошибками инерциальной навигационной системы определяется линейным соотношениемThe relationship between the angular corrections and the kinematic errors of the inertial navigation system is determined by the linear relation
или в скалярной формеor in scalar form
где z - вектор угловых поправок;where z is the vector of angular corrections;
- вектор кинематических ошибок системы; - vector of kinematic errors of the system;
Н - матрица связи, структура которой определяется схемой подвеса телеблока и кинематикой отработки его углов наведения;H - communication matrix, the structure of which is determined by the teleblock suspension scheme and the kinematics of working out its pointing angles;
h1, h2, h3 - элементы матрицы Н.h 1 , h 2 , h 3 - elements of the matrix N.
Для получения однозначного определения трех компонент вектора β требуется как минимум три невырожденных уравнения (2). Поскольку при визировании одной звезды получаем два измерения (две угловые поправки), для решения уравнения (2) требуется проведение измерений как минимум двух звезд.To obtain an unambiguous definition of the three components of the vector β, at least three non-degenerate equations (2) are required. Since when viewing one star we get two measurements (two angular corrections), to solve equation (2), measurements of at least two stars are required.
Основным недостатком известного способа является сравнительно невысокая точность определения ошибок инерциальной навигационной системы.The main disadvantage of this method is the relatively low accuracy of determining errors inertial navigation system.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание способа астрокоррекции с повышенной точностью и помехозащищенностью.The problem to which the invention is directed, is to create a method of astro correction with increased accuracy and noise immunity.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является обеспечение селекции от ложного сигнала, создаваемого какой-либо внешней помехой (например, пузырем астролюка или края облака, подсвеченного солнцем).The technical result achieved by the implementation of the invention is the provision of selection from a false signal created by any external interference (for example, a bubble of an astrolight or the edge of a cloud illuminated by the sun).
Указанный технический результат достигается тем, что способ астрокоррекции заключается в том, что по текущим координатам и времени из каталога звезд, записанного в бортовой ЦВМ, выбирается пара звезд, доступная визированию в данной точке местоположения объекта и в данный момент времени, определяются их координаты в местной системе координат на текущий момент времени, формируются целеуказания в форме углов нацеливания телеблока, производится визирование первой из выбранных звезд путем наведения визирной оси телеблока в расчетную точку, определяемую координатами первой из выбранных из каталога звезд с определением измеренных ее координат, определяются угловые поправки, представляющие разности между измеренными и расчетными значениями углов ее визирования, проводится визирование второй из выбранных из каталога звезд путем наведения визирной оси телеблока в расчетную точку, определяемую координатами второй из выбранных из каталога звезд с определением измеренных ее координат, определяются угловые поправки, представляющие разности между измеренными и расчетными значениями углов ее визирования. При этом с целью повышения помехозащищенности и точности затем вычисляется абсолютная величина разницы между расчетным и измеренным углами выбранной пары звезд, обнаруженных в процессе их последовательного визирования, которая сравнивается с заданным пороговым значением и при непревышении этого значения формируется признак разрешения коррекции и проводится пересчет этих угловых поправок в оценкеошибок корректируемой инерциальной системы.The indicated technical result is achieved by the fact that the astro correction method consists in the fact that according to the current coordinates and time, from the catalog of stars recorded in the on-board computer, a pair of stars is selected that is available for sighting at a given location of the object and at a given time, their coordinates are determined in the local coordinate system at the current moment of time, target designations are formed in the form of targeting angles of the teleblock, the first of the selected stars is sighted by pointing the target axis of the teleblock to the calculated point determined by the coordinates of the first of the stars selected from the catalog with the determination of its measured coordinates, angular corrections are determined that represent the differences between the measured and calculated values of its viewing angles, the second of the stars selected from the catalog is sighted by pointing the teleblock sighting axis at the calculated point determined by the coordinates of the second From the stars selected from the catalog with the determination of its measured coordinates, angular corrections are determined that represent the differences between the measured and calculated values by the angles of her sight. In order to increase noise immunity and accuracy, the absolute value of the difference between the calculated and measured angles of the selected pair of stars detected during their sequential sighting is then calculated, which is compared with a given threshold value and, if this value is not exceeded, a sign of correction correction is generated and these angular corrections are recalculated in evaluating the errors of the corrected inertial system.
Пусть в процессе визирования первой из выбранных из каталога звезды была завизирована звезда и определены ее угловые поправки, а в процессе визирования второй из выбранных из каталога звезды была завизирована вторая звезда и определены ее угловые поправки. В качестве критерия выбора звезд рабочей пары (т.е. именно пары звезд, выбранных из каталога) возьмем угловое расстояние между звездами, завизированными при сеансах визирования, или косинус этого углового расстояния, который определяется как скалярное произведение их декартовых координатSuppose that during the sighting of the first of the stars selected from the catalog, the star was endorsed and its angular corrections determined, and during the sighting of the second of the stars selected from the catalog, the second star was endorsed and its angular corrections determined. As a criterion for choosing the stars of the working pair (i.e., exactly the pair of stars selected from the catalog), we take the angular distance between the stars endorsed during the sighting sessions, or the cosine of this angular distance, which is defined as the scalar product of their Cartesian coordinates
где D - угловое расстояние между звездами;where D is the angular distance between the stars;
i, j = 1, 2 - номера визируемых звезд;i, j = 1, 2 - numbers of the observed stars;
x1, x2, x3 - декартовы координаты визируемых звезд.x 1 , x 2 , x 3 are the Cartesian coordinates of the stars being sighted.
Выбор функции Cos(D) в качестве критерия объясняется тем, что эта функция является инвариантой относительно любого ортогонального преобразования. Действительно, для двух векторов x1 и х2 Cos(D) представляет скалярное произведениеThe choice of the Cos (D) function as a criterion is explained by the fact that this function is invariant with respect to any orthogonal transformation. Indeed, for two vectors x 1 and x 2 Cos (D) represents the scalar product
ПустьLet be
y1=Ax1,y 1 = Ax 1 ,
у2=Ах2,y 2 = Ax 2 ,
где А - ортогональная матрица.where A is the orthogonal matrix.
ТогдаThen
т.к. АТА=Е (в силу ортогональности А), а вектор β кинематических ошибок корректируемой инерциальной системы является тремя малыми углами поворота Эйлера-Крылова исходного трехгранника вокруг трех его осей, которые могут быть описаны ортогональной матрицей поворота.because A T A = E (due to the orthogonality of A), and the vector β of kinematic errors of the corrected inertial system is three small angles of rotation of the Euler-Krylov initial trihedron around its three axes, which can be described by an orthogonal rotation matrix.
В частности, если рассматривается азимутально-высотный подвес телеблока, в котором углы его наведения определяются как азимутальный угол А, отсчитываемый в плоскости местного горизонта от северного направления местного меридиана против часов, а угол В (высота) отсчитывается от плоскости местного горизонта к зениту, то декартовы координаты звезды будут определяться какIn particular, if the azimuth-altitude suspension of the teleblock is considered, in which its pointing angles are defined as the azimuthal angle A, measured in the plane of the local horizon from the north direction of the local meridian against the clock, and angle B (height) is measured from the plane of the local horizon to the zenith, Cartesian coordinates of the star will be determined as
Косинус угла между i-й и j-й звездой определится какThe cosine of the angle between the ith and jth stars is defined as
При другой схеме подвеса телеблока определение углового расстояния между звездами через углы выставки телеблока не представляет никакой сложности. Поэтому для определенности будем далее рассматривать эту схему подвеса.With a different teleblock suspension scheme, determining the angular distance between the stars through the corners of the teleblock exhibition is not difficult. Therefore, for definiteness, we will further consider this suspension scheme.
Варьируя Cos(Dij) по углам Ai, Aj, Bi, Bj, получаемVarying Cos (D ij ) at the angles A i , A j , B i , B j , we obtain
Поскольку (8) представляет собой вариацию Cos(Dij), то при отсутствии ошибок системы, которые представляют собой три малых угла поворота исходной системы координат β1, β2, β3 вокруг трех ее осей, т.е. описываются ортогональной матрицей разворота исходной системы координат, ΔCos(Dij) в идеале должен быть равен нулю. Реально, при наличии инструментальных ошибок определения координат визируемых звезд рабочая пара выбирается по ΔCos(Dij), не превосходящему некоторого заданного порога D0. Способ проверки того, что завизирована именно пара звезд, выбранных из каталога, заключается в следующем:Since (8) is a variation of Cos (D ij ), in the absence of system errors, which are three small rotation angles of the original coordinate system β 1 , β 2 , β 3 around its three axes, i.e. are described by the orthogonal rotation matrix of the original coordinate system, ΔCos (D ij ) should ideally be zero. Actually, in the presence of instrumental errors in determining the coordinates of the sighted stars, the working pair is selected by ΔCos (D ij ), not exceeding some given threshold D 0 . The way to verify that a pair of stars selected from the catalog is endorsed is as follows:
1. Запоминаются все измеренные угловые поправки, ΔAi, ΔBi, i=1, 2, полученные при проведении визирования двух звезд.1. All measured angular corrections, ΔA i , ΔB i , i = 1, 2, obtained during the sighting of two stars are remembered.
2. Вычисляется абсолютное значение ΔCos(Dij), которое сравнивается с заданным порогом D0.2. The absolute value ΔCos (D ij ) is calculated, which is compared with a given threshold D 0 .
3. При выполнении условия3. When the condition is met
принимается решение о том, что завизированы именно звезды, выбранные из каталога.the decision is made that the stars selected from the catalog are endorsed.
Возможность осуществления предложенного способа астрокоррекции может быть обеспечена посредством системы астроинерциальной навигации, сущность которой представлена в виде блок-схемы на фиг. 1.The possibility of implementing the proposed astrocorrection method can be provided by means of an astroinertial navigation system, the essence of which is presented in the form of a block diagram in FIG. one.
В состав системы астроинерциальной навигации структурно входят:The structure of the astroinertial navigation system structurally includes:
1 - телеблок;1 - teleblock;
2 - датчик угла карданова подвеса телеблока по азимуту;2 - the angle sensor of the cardan suspension of the teleblock in azimuth;
3 - датчик угла карданова подвеса телеблока по высоте;3 - the angle sensor of the cardan suspension of the teleblock in height;
4 - двигатель отработки угла выставки карданова подвеса телеблока по азимуту;4 - engine working out the angle of the exhibition cardan suspension of the teleblock in azimuth;
5 - двигатель отработки угла выставки карданова подвеса телеблока по высоте;5 - engine working out the angle of the exhibition cardan suspension telebloc height;
6 - бортовая ЦВМ;6 - on-board computer;
7 - блок следящих систем отработки углов наведения телеблока;7 is a block of tracking systems for working out the teleblock pointing angles;
8 - первая разностная схема;8 - the first difference scheme;
9 - вторая разностная схема;9 - the second difference scheme;
10 - первый блок коррекции;10 - the first block of correction;
11 - второй блок коррекции;11 - the second block of correction;
12 - блок вычисления угловых поправок;12 is a block calculating angular corrections;
13 - блок вычисления абсолютной величины разницы между расчетными и фактическими координатами визируемой звезды;13 - unit for calculating the absolute value of the difference between the calculated and actual coordinates of the sighted star;
14 - блок сравнения;14 is a block comparison;
15 - блок вычисления ошибок корректируемой системы и формирования признака готовности корректирующих поправок;15 is a block for calculating errors of the corrected system and the formation of the sign of readiness for corrective amendments;
16 - блок формирования признака неготовности корректирующих поправок.16 is a block forming the sign of unavailability of corrective amendments.
Предложенный способ астрокоррекции осуществляется следующим образом.The proposed method of astro correction is as follows.
В бортовой ЦВМ 6 из каталога звезд выбирается пара звезд, доступных визированию в данной точке местоположения объекта в данный момент времени, и вычисляются их декартовы и угловые координаты. Вычисленные угловые координаты Аi, Вi, i=1, 2 выдаются на первые входы первой и второй разностных схем 8 и 9 блока следящих систем 7, на другие входы которых выдаются текущие углы Ат, Вт, телеблока 1 с выходов датчиков углов карданова подвеса телеблока по азимуту 2 и высоте 4. Полученные разности углов ΔAi, ΔBi, где i=1, 2 - номер выбранной звезды, выдаются на входы первого и второго блоков коррекции 10 и 11, формирующих сигналы управления двигателями 4 и 5 карданова подвеса телеблока, отрабатывающих целеуказания Ai, Bi, выдаваемые из бортовой ЦВМ. После отработки целеуказаний с выхода телеблока 1 выдаются фактические угловые координаты Aт, Вт, которые поступают на входы блока вычисления угловых поправок 12, на другие входы которого выдаются расчетные значения Ai, Bi этих углов, выдаваемые с выхода бортовой ЦВМ 6. Полученные разности ΔA=Aт-Ai, ΔB=Bт-Bi с выхода блока вычисления угловых поправок 12 выдаются на вход блока 13, где вычисляется модуль (матрица разницы между расчетными и фактическими координатами звезды), который в блоке 14 сравнивается с заданным порогом D0, и при выполнении условия (9) в блоке 15 формируется признак коррекции Пр.корр = 1 и вычисляется вектор β ошибок корректируемой системы, а при невыполнении этого условия в блоке 16 формируется Пр.корр = 0, свидетельствующий о неправильном формировании угловых поправок ΔA=Aт-Ai, ΔB=Bт-Bi при визировании первой, либо второй, либо обеих звезд.In the on-board
На фиг. 2 представлен график ΔCos(Dij) при ошибках определения угловых поправок ΔAi, ΔBi, i=1, 2, имеющих случайный характер и распределенных по равномерному закону в диапазоне 0,1 угл. мин.In FIG. Figure 2 shows a graph of ΔCos (D ij ) for errors in determining angular corrections ΔA i , ΔB i , i = 1, 2, which are random in nature and distributed according to a uniform law in the range of 0.1 angles. min
На фиг. 3 представлен график ΔCos(Dij) при тех же ошибках определения угловых поправок ΔAi, ΔBi, i=1, 2, но между двенадцатым и семнадцатым измерениями сымитированы ошибки по ΔAi=5 угл. мин и по ΔB1=1 угл. мин. Как видно из приведенных графиков, такого рода ошибки привели к резкому увеличению значения .In FIG. Figure 3 shows a graph of ΔCos (D ij ) for the same errors in determining the angular corrections ΔA i , ΔB i , i = 1, 2, but errors between ΔA i = 5 angles are simulated between the twelfth and seventeenth measurements. min and ΔB 1 = 1 ang. min As can be seen from the graphs, this kind of error led to a sharp increase in the value .
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016145123A RU2641619C1 (en) | 2016-11-17 | 2016-11-17 | Method of astrocorrection |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016145123A RU2641619C1 (en) | 2016-11-17 | 2016-11-17 | Method of astrocorrection |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2641619C1 true RU2641619C1 (en) | 2018-01-18 |
Family
ID=68235706
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016145123A RU2641619C1 (en) | 2016-11-17 | 2016-11-17 | Method of astrocorrection |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2641619C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5396326A (en) * | 1989-04-03 | 1995-03-07 | Northrop Grumman Corporation | Two gimbal error averaging astro-inertial navigator |
RU2090911C1 (en) * | 1996-10-08 | 1997-09-20 | Лев Григорьевич Поляков | Aerogravimetric complex |
RU2378616C1 (en) * | 2008-07-03 | 2010-01-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Celestial guidance system |
EP2175237A1 (en) * | 2008-10-13 | 2010-04-14 | Honeywell International | System and methods for image-based navigation using line features matching |
RU2566381C1 (en) * | 2014-07-16 | 2015-10-27 | Открытое акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ОАО "МИЭА") | Method of primary processing of output information of astro-viewing device |
-
2016
- 2016-11-17 RU RU2016145123A patent/RU2641619C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5396326A (en) * | 1989-04-03 | 1995-03-07 | Northrop Grumman Corporation | Two gimbal error averaging astro-inertial navigator |
RU2090911C1 (en) * | 1996-10-08 | 1997-09-20 | Лев Григорьевич Поляков | Aerogravimetric complex |
RU2378616C1 (en) * | 2008-07-03 | 2010-01-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Celestial guidance system |
EP2175237A1 (en) * | 2008-10-13 | 2010-04-14 | Honeywell International | System and methods for image-based navigation using line features matching |
RU2566381C1 (en) * | 2014-07-16 | 2015-10-27 | Открытое акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ОАО "МИЭА") | Method of primary processing of output information of astro-viewing device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105973268B (en) | A kind of Transfer Alignment precision quantitative evaluating method based on the installation of cobasis seat | |
Dumble et al. | Efficient terrain-aided visual horizon based attitude estimation and localization | |
CN103727937A (en) | Star sensor based naval ship attitude determination method | |
RU2611564C1 (en) | Method of aircrafts navigation | |
JPH0710090A (en) | Method and device for securing information on maneuvering of aircraft | |
CN115343744A (en) | Optical single-double-star combined on-satellite positioning method and system for aerial moving target | |
CN102607563B (en) | System for performing relative navigation on spacecraft based on background astronomical information | |
Chu et al. | Performance comparison of tight and loose INS-Camera integration | |
RU2654965C1 (en) | Integrated strap-down astro-inertial navigation system | |
RU2641619C1 (en) | Method of astrocorrection | |
CN108106597A (en) | Method for measuring angle of full strapdown laser seeker under condition of target linear field of view | |
RU2440595C1 (en) | Method and apparatus for controlling pilot-navigation system | |
RU2639583C1 (en) | System of astroinercial navigation | |
CN106908058B (en) | Method for determining aperture of geomagnetic positioning array | |
CN110514199B (en) | Loop detection method and device of SLAM system | |
Binder | Construction of a geographically oriented horizon trihedron in gyroscopic orientation systems intended to aid navigation dead reckoning part 1. Gyroscopic orientation with a correctable pendulum. Implementation in a free gyroscope | |
RU2713582C1 (en) | Method for optimal estimation of errors of an inertial navigation system and its correction on a fixed ground landmark with known geographical coordinates | |
Klimkovich et al. | Determination of time delays in measurement channels during SINS calibration in inertial mode | |
CN113218387A (en) | Terrain reference navigation system with universal terrain sensors for correcting inertial navigation solutions | |
KR20220035238A (en) | Inertial unit calibration method and device | |
Liu et al. | Absolute navigation and positioning of mars rover using gravity-aided odometry | |
Ivanov et al. | Optimal algorithms of data processing in navigation complexes of on-earth mobile objects with autonomous integrity monitoring of navigation data of satellite radio navigation systems | |
AU2019272339B2 (en) | Triangulation method for determining target position | |
Emel’yantsev et al. | Calibration of in-run drifts of strapdown inertial navigation system with uniaxial modulation rotation of measurement unit | |
RU2623667C1 (en) | Method of navigational astronomical measurements of the coordinate of the location of a mobile object and the device for its implementation |