Алгоритмическая модель системы ориентации и навигации со структурной избыточностью
https://doi.org/10.34680/2076-8052.2024.3(137).363-378
Аннотация
В данной статье рассмотрен подход к построению инерциальных систем ориентации и навигации с использованием структурной избыточности. Структурная избыточность инерциального модуля достигается за счёт установки избыточного числа датчиков первичной информации, оси чувствительности которых неортогональны друг к другу. Такой подход к построению системы ориентации и навигации повышает её надёжность, точность и отказоустойчивость. Приведён пример технического решения малогабаритной инерциальной системы ориентации и навигации со структурной избыточностью на основе MEMS-акселерометра, MEMS-гироскопа и магнетометра для авиационного применения. Приведена математическая модель и алгоритм обработки выходных сигналов системы ориентации и навигации со структурной избыточностью. Выполнена оценка сравнения точности систем ориентации и навигации со структурной избыточностью и без неё.
Об авторах
Д. В. Павлов
АО ИЦ «ИКАР»
Россия
Россия
Павлов Денис Викторович – ведущий инженер-математик.
Великий Новгород
И. С. Телина
Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого
Россия
Россия
Телина Ирина Сергеевна – кандидат технических наук, доцент.
Великий Новгород
К. Д. Самуйлова
АО ИЦ «ИКАР»
Россия
Россия
Самуйлова Ксения Дмитриевна – инженер.
Великий Новгород
Список литературы
1. Павлов Д. В, Петров М. Н., Лукин К. Г. Метод температурной калибровки блока микромеханических акселерометров бесплатформенной инерциальной навигационной системы // Метрология. 2015. 2. 25-35.
2. Narasimhappa M., Mahindrakar A. D., Guizilini V. C., Terra M. H., Sabat S. L. MEMS-Based IMU Drift Minimization: Sage Husa Adaptive Robust Kalman Filtering // IEEE Sensors Journal. 2020. 20 (1). 250-260. DOI: 10.1109/JSEN.2019.2941273
3. Степанов О. А, Литвиненко Ю. А., Васильев В. А., Торопов А. Б., Басин М. В. Алгоритм полиноминальной информации при квадратичных нелинейностях в уравнениях динамики и измерений. Часть1: Описание и сопоставление с алгоритмами калмановского типа // Гироскопия и навигация. 2021. 29, 3 (114). 3-33. DOI: 10.17285/0869-7035.0068
4. Водичева Л. В., Бельский Л. Н., Парышева Ю. В., Лысцов А. А. Инерциальные измерительные блоки перспективных изделий ракетно-космической техники: обеспечение отказоустойчивости // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроения. 2018. 17 (1). 28-44. DOI: 10.18287/2541-7533-2018-17-1-28-44
5. Алешкин В. В., Алешкин М. В., Сокольский А. С., Матвеев А. С. Исследование алгоритмов обработки информации избыточного блока микромеханических акселерометров // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2007. 1 (21). 96-105.
6. Алешкин В. В., Матвеев А. С., Алешкин М. В. Математические модели, методы и алгоритмы обработки избыточной информации измерительного блока // Интернет и инновации: практические вопросы информационного обеспечения инновационной деятельности: сборник трудов Международной конференции, 19-20 ноября 2008 г. Саратов: Изд-во СГТУ, 2008. С. 377-380.
7. Туркин В. А. Применение математического моделирования при разработке методики проектирования блоков чувствительных элементов для БИНС с неортогональной ориентацией измерительных осей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. 4. 326-334. DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-326-335
8. Туркин В. А. Результаты разработки методики контроля блоков чувствительных элементов для БИНС с неортогональной ориентацией измерительных осей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. 2. 257-264. DOI: 10.24412/2071-6168-2023-2-257-264
9. Zotov S. A., Rivers M. C., Trusov A. A., Shkel A. M. Folded MEMS pyramid inertial measurement unit // IEEE Sensors Journal. 2011. 11 (11). 2780-2789. DOI: 10.1109/JSEN.2011.2160719
10. Potter J. E., Deckert J. C. Minimax Failure Detection and Identification in Redundant Gyro and Accelerometer Systems // Journal of Spacecraft and Rockets. 1973. 10 (4). 236-243. DOI: 10.2514/3.27753
11. Ebner R. E., Mark J. G. Redundant Integrated Flight-Control/Navigation Inertial Sensor Complex // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 1978. 1 (2). 143-149. DOI: 10.2514/3.55757
12. Daly K. C., Gai E., Harrison J. V. Generalized Likelihood Test for FDI in Redundant Sensor Configurations // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 1979. 2 (1). 9-17. DOI: 10.2514/3.55825
13. Маринушкин П. С., Нестеренко Т. Г. Малогабаритная система персональной навигации на базе неортогонального инерциального измерительного блока с избыточной структурой // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана: электронный журнал: сетевое научной издание. 2016. 8. 121-134. URL: https://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/45802/1/reprint-nw-20198.pdf (Дата обращения: 28.02.2024). DOI: 10.7463/0816.0843239
14. Неортогональная БИНС для малых БПЛА // Хабр: официальный сайт. 2011. URL: http://special.habrahabr.ru/kyocera/p/114513/ (Дата обращения: 28.02.2024).
15. Маринушкин П. С., Нестеренко Т. Г. Избыточный измерительный модуль на микромеханических датчиках для малогабаритных систем персональной навигации // Инженерный вестник Дона: сетевое издание. 2016. 42 (3). 38-46. URL: http://www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_43_Marinushkin_Nesterenko_N.pdf_189517c8b2.pdf (Дата обращения: 28.02.2024).
16. Калихман Д. М., Туркин В. А. Методика контроля блоков чувствительных элементов с неортогональной ориентацией измерительных осей // Гироскопия и навигация. 2023. 31, 4 (123). 44-63.
17. Калихман Д. М., Туркин В. А., Депутатова Е. А., Акмаев А. А. Математическая модель измерительного канала шестиосного измерителя линейного ускорения с неортогональной ориентацией осей чувствительности – прибора БИЛУ // Навигация и управление летательными аппаратами. 2023. 4 (43). 2-37.
18. Алехова Е. Ю., Жбанов Ю. К., Климов Д. М. Использование избытка осей чувствительности для повышения точности измерений // Известия РАН. Механика твердого тела. 2013. 5. 24-27.
19. Водичева Л. В. Повышение надежности и точности бесплатформенного инерциального измерительного блока при избыточном количестве измерений // Гироскопия и навигация. 1997. 1 (16). 55-67.
20. Хамидуллин В. К. Технические средства навигации и управления движением: учебное пособие. Санкт-Петербург: Изд-во БГТУ "Военмех" им. Д. Ф. Устинова, 2019. 142 с.
Рецензия
Для цитирования:
Павлов Д.В., Телина И.С., Самуйлова К.Д. Алгоритмическая модель системы ориентации и навигации со структурной избыточностью. Вестник Новгородского государственного университета. 2024;(3(137)):363-378. https://doi.org/10.34680/2076-8052.2024.3(137).363-378
For citation:
Pavlov D.V., Telina I.S., Samuilova K.D. Evaluation of the improvement of the accuracy of the orientation and navigation system with structural redundancy. Title in english. 2024;(3(137)):363-378. (In Russ.) https://doi.org/10.34680/2076-8052.2024.3(137).363-378
Просмотров:
19
Послать статью по эл. почте 