Разработка алгоритма обработки избыточной информации в инерциальных навигационных системах
Введение
На сегодняшний день применение инерциальных навигационных систем (ИНС) при решении задач навигации подвижных объектов получило широкое распространение. Это связано, в первую очередь, с созданием высокоточных чувствительных элементов — гироскопов и акселерометров. Существенным фактором является также возможность применения эффективных вычислительных средств, характеризующихся малыми габаритами и высокой надежностью. Вместе с тем, кроме необходимости реализации так называемых алгоритмов "идеальной работы", возникает потребность в решении задач обработки информации, направленных на коррекцию и демпфирование ИНС, комплексирование нескольких ИНС, начальную калибровку чувствительных элементов.
Следует указать на необходимость решения применительно к ИНС задач контроля и диагностики информационных нарушений чувствительных элементов, а также учета неопределенности моделей погрешностей ИНС и действующих на нее внешних возмущений.
Инерциальная навигация — это метод определения
Содержание
Введение……………………………………………………………….………….. 4
1 Библиографический поиск и критический анализ аспектов инерциальных навигационных систем ………………………………………………………….. 6
1.1 Анализ понятия инерциальной навигационной системы................................................................................................................. 6
1.2 Общие принципы построения и работы инерциальной навигационной системы…………………………….…………………………….. 8
1.3 Акселерометры, используемый в инерциальных навигационных системах……………………………………... ………………………….. 14
1.4 Классификация инерциальных навигационных систем………….. 21
1.5 Основное принципы построения и работы волоконно-оптических гироскопов…………………………………………………. 24
1.6 Основные характеристики оптического волокна………………… 29
1.7 Преимущества инерциальных навигационных систем…………… 34
2 Современные инерциальные навигационные системы.................................... 36
2.1 Развитие отечественных инерциальных навигационных систем………………………………………………………………………. 36
2.2 Современные отечественные инерциальные навигационных систем …..……….………………….………................................................ 44
2.3 Современные зарубежные инерциальные навигационных систем 46
2.4 Достоинства и недостатки современных инерциальные навигационных систем..………………………………………………………...46
2.5 Перспективные виды инерциальных навигационных систем …… 48
3 Существующие методы обработки информации в инерциальных навигационных системах..…………………………….…………………………………52
3.1 Алгоритмы обработки информации в инерциальных навигационных системах…………………………………..……………………… 52
3.1.1 Фильтр Калмана …………………………………………………... 54
3.1.2 Вывод по разделу………………………………………………….. 59
4 Разработка алгоритма обработки избыточной информации в инерциальных навигационных системах…………………….…………………………… 60
Заключение ………………………………………………………………………. 68
Список использованных источников …………………………………............... 70
Список использованных источников
1. Смирнов М.Ю. Пути модернизации навигационного комплекса для надводного корабля и его возможная интеграция с комплексной системой управления. Труды 7-й Российской научно-технической конференции «Навигация, гидрография и океанография: приоритеты развития и инновации морской деятельности», 18-20 мая 2011 г., АО «ГНИНГИ», СПб, с. 144 – 148.
2. Лукьянов Д.П., Мочалов А.В. Инерциальные навигационные системы морских объектов — М.: Судостроение, 2002.— 184 с., ил.
3. Мешковский И.К. и др. Трехосный волоконно-оптический гироскоп для морских навигационных систем. Труды 17-й Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам, 31 мая-2 июня 2010 г. СПб.
4. Прилуцкий В.Е., Коркишко Ю.Н. и др. Прецизионный волоконно-оптический гироскоп с линейным цифровым выходом. 9-ая Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам, 27-29 мая 2002 г., СПб.
5. Якушин С.М. Многорежимный бесплатформенный автономный морской гирокомпас на волоконно-оптических гироскопах. 15-я Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам, 26-28 мая 2008 г., СПб., с. 63-64.
6. Андреев А.Г. и др. Морская интегрированная малогабаритная система навигации и стабилизации на волоконно-оптических гироскопах. Труды 7-й Российской научно-технической конференции «Навигация, гидрография и океанография: приоритеты развития и инновации морской деятельности», 18-20 мая 2011 г., АО «ГНИНГИ», СПб, с. 168-172.
7. Ярошенко С.А. Метод выбора оптимальной по стоимости и качеству системы курсоуказания и стабилизации морских объектов. Труды 7-й Российской научно-технической конференции «Навигация, гидрография и океанография: приоритеты развития и инновации морской деятельности», 18-20 мая 2011 г., АО «ГНИНГИ», СПб, с. 12-16.
8. Алешин Б. С., Афонин
Акселерометры в полуаналитических и геометрических инерциальных нави-гационных системах функционируют в благоприятных для них условиях, поскольку их оси чувствительности практически перпендикулярны векторы силы тяжести, и на них проектируются только горизонтальные составляющие ускорений судна, существенно меньшие ускорения свободного падения. В аналитических и бесплатформенных ИНС диапазон измеряемых ускорений, как правило, на порядок больше, чем в системах других типов.
Таким образом, учитывая условия работы гироскопов и акселерометров, а, значит, и точность выработки выходных параметров, инерциальные навигационные системы можно расположить в следующем порядке: геометрические и полуаналитические; аналитические и бесплатформенные. Степень сложности гиростабилизированной платформы ИНС характеризуется числом осей карданова подвеса (у геометрической ИНС – шесть-семь; и аналитической - четыре-пять; у полуаналитической – три-четыре; у бесплатформенной – ни одной). Таким образом, наиболее кинематически сложной и громоздкой будет геометрическая ИНС, а наиболее простой – бес-платформенная.
Очевидно, что наиболее распространенными источниками погрешностей ИНС являются погрешности начальной выставки, акселерометров и гироскопов. В итоге эти погрешности приводят к появлению