Прискорена довиставка інерціальної навігаційної системи на рухомій основі
DOI:
https://doi.org/10.20535/0203-3771462023302692Ключові слова:
початкова виставка, фильтр Калмана, інтегрована інерціальна навігаційна система, БІНС, СНСАнотація
Запропонований та досліджений алгоритм прискореної довиставки у русі інтегрованої навігаційної системи, яка складається з безплатформної інерціальної навігаційної системи (БІНС) та супутникової навігаційної системи (СНС). Розглядається така штатна СНС, у якій не визначають кути орієнтації, тобто курс, тангаж, крен. Алгоритм придатний для використання на об’єктах, де вектор швидкості співпадає із поздовжньою віссю об’єкта, тобто кут курсу співпадає з шляховим кутом. Це можуть бути наземні транспортні засоби, інші засоби при нульових кутах дрейфу (зносу). У роботі досліджується оцінка похибки виставки по курсу, тому що саме виставка по курсу (гірокомпасування) зазвичай є найбільш складною процедурою початкової виставки. Під час визначення похибки по курсу за еталон береться курс, який можна визначити по показаннях швидкості супутника або гібридної навігаційної системи, що будується на алгоритмі БІНС, де не визначають швидкість, а використовують швидкість із СНС.
Дослідження проведене шляхом моделювання. Враховані стандартні характеристики СНС, гіроскопів та акселерометрів. Для порівняння також проведене моделювання широковідомої інтегрованої БІНС за слабозв’язаною розімкнутою схемою інтегрування (схемою компенсації) із використанням фільтра Калмана (ФК).
Показано, що визначення похибки можна виконати протягом декілька секунд, якщо СНС вже працює у штатному режимі. Точність визначення збільшується у разі збільшення швидкості руху та частоти видачі вхідних даних. Запропонований алгоритм показує більш високу точність, ніж алгоритм із ФК. У наведеному прикладі для наземного об’єкта за 30 с точність виставки менше 5 кут.хв.
Посилання
Titterton, D., Weston, J. L., and Weston, J. (2004). Strapdown inertial navigation technology. IET. (Vol. 17).
Yueyang, B., Yin, G., Gao, W., and Sun, F. (2009, May). IEEE Computer Society. Inertial frame coarse alignment for strapdown inertial navigation system. In Proceedings of the 2009 International Forum on Information Technology and Applications-Volume 01 , pp. 647-651.
Li, Q., Ben, Y., and Yang, J. (2014). “Coarse alignment for fiber optic gyro SINS with external velocity aid”. Optik-International Journal for Light and Electron Optics, 125(16), pp. 4241-4245.
Sun, F., and Sun, W. (2010). “Mooring alignment for marine SINS using the digital filter”. Measurement, 43(10), 1489-1494.
Guan, D., Cheng, J., Zhao, L. and Fei, Z. (2016, July). IEEE. “Inertial-frame-based coarse initial alignment for marine strapdown inertial navigation system using wavelet de-noising”. In 2016 35th Chinese Control Conference (CCC), pp. 5596-5600.
X. Liu, X. Liu, and Q. Song, (November, 2015). “A novel self-alignment method for SINS based on three vectors of gravitational apparent motion in inertial frame”. Measurement, vol. 62, pp. 47-62.
H. S. Hong, J. G. Lee, and C. G. Park, (May, 2004). “Performance improvement of in- flight alignment for autonomous vehicle under large initial heading error”. IEE Proceedings - Radar Sonar and Navigation, vol. 151, no. 1, pp. 57-62.
K. Kim and G. P. Chan. (January, 2010). “Non-symmetric unscented transformation with application to in-flight alignment”. International Journal of Control, Automation and Systems, vol. 8, no. 4, pp. 776-781.
Y. Wu, H. Zhang, and M. Wu. (September, 2011). “Observability of Strapdown INS Alignment: A Global Perspective”. IEEE Transactions on Aerospace & Electronic Systems, vol. 48, no. 1, pp. 78-102.
Y. F. Jiang. (May, 1998). “Error analysis of analytic coarse alignment methods". IEEE Transactions on Aerospace & Electronic Systems, vol. 34, no. 1, pp. 334-337.
J. Li, N. Song, and G. Yang, "Fuzzy adaptive strong tracking scaled unscented Kalman filter for initial alignment of large misalignment angles", Review of Scientific Instruments, vol. 87, no. 7, pp. 75118, July, 2016.
O. S. Salychev, Inertial Systems in Navigation and Geophysics. Moscow, Russia: Bauman Moscow State Tech. Univ., 1998.
J. Cheng, T. Wang, and D. Guan, "Polar transfer alignment of shipborne SINS with a large misalignment angle", Measurement Science & Technology, vol. 27, no. 3, pp. 035101, January, 2016.
M. Liu, Y. Gao, G. Li, X. Guang, and S. Li, "An Improved Alignment Method for the Strapdown Inertial Navigation System (SINS)", Sensors, vol. 16, no. 5, pp. 621, April, 2016.
Wanli Li, Wenqi Wu, Jinling Wang and Liangqing Lu. A fast SINS initial alignment scheme for Underwater Vehicle Applications. THE JOURNAL OF NAVIGATION (2013), 66, 181–198.
Zbrutsky O., Lakoza S., Meleshko V., Chornomorets R. Autonomous alignment of strapdown inertial navigation system on oscillating base. 2019 IEEE 2nd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON). doi:10.1109/ukrcon.2019.8879993
Мелешко В. В., Нестеренко О. И. Бесплатформенные инерциальные навигационные системы. Учебное пособие. – Кировоград: ПОЛИМЕД - Сервис, 2011. – 172с.
Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации/ Г. И. Емельянцев, А. П. Степанов/ Под общей ред. акад. РАН В.Г.Пешехонова – СПб.: ГНЦ РФ АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2016. – 394 с.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
