vestnovsuВестник Новгородского государственного университетаVestnik of Novgorod State University2076-8052Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого10.34680/2076-8052.2025.1(139).34-43vestnovsu-359Research ArticleРАДИОФИЗИКАRADIOPHYSICSОценка зашумлённости гироскопического канала инерциальной системы ориентации и навигацииNoise assessment of the gyroscopic channel of the inertial orientation and navigation systemhttps://orcid.org/0009-0003-0461-6945ПавловД. В.PavlovD. V.

Павлов Денис Викторович – ассистент

Великий Новгород

Veliky Novgorod

energidriver@mail.ruНовгородский государственный университет имени Ярослава МудрогоРоссияYaroslav-the-Wise Novgorod State UniversityRussian Federation20250406202501(139)3443Copyright © Павлов Д.В., 20252025Павлов Д.В.Pavlov D.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnovsu.elpub.ru/jour/article/view/359

В данной статье приведено исследование составляющих погрешностей выходного сигнала в гироскопическом канале малогабаритной инерциальной системы ориентации и навигации. Исследование шумовых составляющих проводились на четырёх экземплярах датчиках угловой скорости. Гироскопический канал данной системы ориентации и навигации реализуется на базе применения MEMS-датчика угловой скорости ТГ–100 фирмы «Лаборатория микроприборов». Выполнена оценка спектрального состава случайных составляющих погрешностей датчика угловой скорости с применением метода вариации Аллана при комнатной температуре. Получены коэффициенты интенсивностей различных типов шумов в выходном сигнале датчика угловой скорости и проведено сравнение с его паспортными характеристиками. Проведена оценка накопления ошибки в определении широты, долготы и пути гироскопического канала инерциальной системы ориентации и навигации.

This article presents a study of the error components of the output signal in the gyroscopic channel of a small-sized inertial orientation and navigation system. The study of noise components was carried out on four copies of angular velocity sensors. The gyroscopic channel of this orientation and navigation system is implemented using the TG-100 MEMS angular velocity sensor from the Laboratory of Micro-Devices. The spectral composition of the random error components of the angular velocity sensor is estimated using the Allan variation method at room temperature. The intensity coefficients of various types of noise in the output signal of the angular velocity sensor are obtained and compared with its   standard characteristics. The accumulation of errors in determining the latitude, longitude and path of the gyroscopic channel of the inertial orientation and navigation system is estimated.

MEMS-гироскопдатчик угловой скоростипогрешностишумвариация Алланаслучайный процессинтенсивность шумовгироскопический каналMEMS gyroscopeangular velocity sensorerror limitsnoiseAllan variationrandom processnoise intensitygyroscopic channelReferencesПрикладной анализ случайных процессов / под ред. С. А. Прохорова. Самара: СНЦ РАН, 2007. 582 с.Applied analysis of random processes / ed. by S. A. Prokhorov. Samara: SSC RSA, 2007. 582 р. (In Russian).Степанов О. А. Основы теории оценивания, с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Ч. 2. Введение в теорию фильтрации. Санкт-Петербург: ЦНИИ «Электроприбор», 2012. 417 с.Stepanov O. A. Fundamentals of the theory of estimation, with applications to the tasks of processing navigation information. Part 2. Introduction to the theory of filtration. Saint Petersburg: Central Research Institute "Electropribor", 2012. 417 p. (In Russian).Кучерков С. Г., Лычев Д. И., Скалон А. И., Чертков Л. А. Использование вариации Аллана при исследовании характеристик микромеханического гироскопа // Гироскопия и навигация. 2003. 2 (41). 98–104.Kucherkov S. G., Lychev D. I., Skalon A. I., Chertkov L. A. The use of Allan variation in investigating characteristics of a micromechanical gyroscope // Gyroscopy and navigation. 2003. 2 (41). 98–104. (In Russian).Лесников М. В., Ксендзов А. В. Способы вычисления дисперсии Аллана на примере датчика ADIS16407 // Молодой учёный. 2021. 23 (365). 97–100.Lesnikov M. V., Ksendzov A. V. Methods for calculating the Allan dispersion using the example of the ADIS16407 sensor // Young Scientist. 2021. 23 (365). 97–100. (In Russian).Zhang X., Li Y., Mumford P., Rizos C. Allan variance analysis on error characters of MEMS inertial sensors for an FPGA-based GPS/INS system // Proceeding of the International Symposium on GPS/GNSS, Odaiba, Tokyo, Japan, 11–14 November 2008. Tokyo: Tokyo University of Marine Science and Technology, 2008. 127–133.Zhang X., Li Y., Mumford P., Rizos C. Allan variance analysis on error characters of MEMS inertial sensors for an FPGA-based GPS/INS system // Proceeding of the International Symposium on GPS/GNSS, Odaiba, Tokyo, Japan, 11–14 November 2008. Tokyo: Tokyo University of Marine Science and Technology, 2008. 127–133.Сирая Т. Н. Статическая интерпретация вариации Аллана как характеристики измерительных и навигационных устройств // Гироскопия и навигация. 2020. 28 (1). 3–18. DOI: 10.17285/0869-7035.0027Siraya T. N. Static interpretation of the Allan variation as characteristics of measuring and navigation devices // Gyroscopy and navigation. 2020. 28 (1). 3–18. DOI: 10.17285/0869-7035.0027 (In Russian).Pavlov D. V., Petrov M. N. Investigation and identification of the spectral composition of noise in the accelerometer channel of the navigation module // Journal of Physics: Conference Series. 2020. 1658. 012035. DOI: 10.1088/1742-6596/1658/1/012035Pavlov D. V., Petrov M. N. Investigation and identification of the spectral composition of noise in the accelerometer channel of the navigation module // Journal of Physics: Conference Series. 2020. 1658. 012035. DOI: 10.1088/1742-6596/1658/1/012035Павлов Д. В., Телина И. С., Самуйлова К. Д. Алгоритмическая модель системы ориентации и навигации со структурной избыточностью // Вестник НовГУ. 2024. 3 (137). 363–378. DOI: 10.34680/2076-8052.2024.3(137).363-378Pavlov D. V., Telina I. S., Samuilova K. D. Evaluation of the improvement of the accuracy of the orientation and navigation system with structural redundancy // Vestnik NovSU. 2024. 3 (137). 363–378. DOI: 10.34680/2076-8052.2024.3(137).363-378 (In Russian).Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Москва: Радио и связь, 1989. 656 с.Levin B. R. Theoretical foundations of statistical radio engineering. Moscow: Radio i svyaz’ Publ., 1989. 656 p. (In Russian).Тихонов В. И. Статистическая радиотехника. Москва: Радио и связь, 1982. 624 с.Tikhonov V. I. Statistical radio engineering. Moscow: Radio i svyaz’ Publ., 1982. 624 р. (In Russian).Матвеев В. В., Распопов В. Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. Санкт-Петербург: ЦНИИ «Электроприбор», 2009. 278 с.Matveev V. V., Raspopov V. Ya. Fundamentals of building free-form inertial navigation systems. Saint Petersburg: Central Research Institute "Electropribor", 2009. 278 р. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.