А.И. Рысин1

1 Ульяновский государственный университет (г. Ульяновск, Россия)

1rysin88@mail.ru

Постановка проблемы. При построении навигационных комплексов на борту летательного аппарата (ЛА), где в качестве основной (базовой) навигационной системы используются бесплатформенные навигационные системы (БИНС), в которых погрешности определения координат и скорости возрастают с течением времени, возникает необходимость непрерывной коррекции выходной информации по измерениям от других навигационных систем. Для решения данной задачи ранее были предложены разные методы, которые ограниченно могут быть применены для ЛА типа вертолет. Как правило, они не в полной мере учитывали модель погрешностей БИНС, специфику движения носителя, а также требовали значительных аппаратных затрат.

Цель. Разработать и промоделировать алгоритм непрерывной коррекции погрешности измерений позиционно-скоростной навигационной информации на основе оценивания вектора погрешностей измерений БИНС по измерениям спутниковой радионавигационной системы (СРНС) или доплеровского измерителя составляющих скорости (ДИСС) из состава бортового оборудования вертолета с последующей их компенсацией, не требующий существенных аппаратных затрат и реализуемый на базе бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ).

Результаты. Предложен алгоритм, реализованный на базе линейного дискретного фильтра Калмана и полной стохастической модели погрешностей БИНС. Осуществлена реализация предложенного алгоритма и представлены результаты моделирования его работы. Проведен статистический анализ погрешностей измерения координат и скорости интегрированного навигационного комплекса (ИНК), приведены результаты сравнительного анализа разработанного алгоритма с другими реализациями.

Практическая значимость. Предложенный алгоритм позволяет обеспечивать требуемую точность определения скорости, формируемой ИНК вертолета, состоящего из БИНС и аппаратуры приема СРНС или ДИСС.

Рысин А.И. Алгоритм непрерывной коррекции погрешности БИНС в составе бортового оборудования вертолета общего назначения // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2024. Т. 22. № 1. С. 51−66. DOI: https://doi.org /10.18127/j20700814-202401-06

1. Управление и наведение беспилотных маневренных летательных аппаратов на основе современных информационных технологий / Под ред. М.Н. Красильщикова и Г.Г. Себрякова. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2003. 280 с.
2. Степанов О.А. Интегрированные инерциально-спутниковые системы навигации: Сб. ст. и докл. / Под ред. В.Г. Пешехонова СПб.: ГНЦ РФ АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2004. 235 с.
3. Ефанов В.Н., Тузбеков Р.М. Принципы формирования оптимального облика бортового оборудования перспективного вертолета // Вестник УГАТУ. 2014. Т. 18. № 2(63). С. 103−112.
4. Старовойтов Е.И. Оптимизация характеристик БИНС и датчиков внешней коррекции для автономной навигации беспилотных летательных аппаратов разных классов // Радиостроение (научно-практический журнал). 2020. № 3. С. 1−19.
5. Болотин Ю.В., Фатехрад М. Навигация пешехода с использованием бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), установленной на стопе // Российский журнал биомеханики. 2015. Т. 19. № 1. С. 25−36.
6. Никитин И.В. Задача навигации наземного объекта на основе данных БИНС и одометра. Дис. канд. физ.-мат. наук. М.: 2015. 89 с.
7. Грошев А.В., Фролова О.А. Помехоустойчивый адаптивно-робастный алгоритм контроля данных в комплексной инерциально-спутниковой навигационной системе // Управление большими системами (М.: ИПУ РАН). 2018. Вып. 74. С. 63−80.
8. Бабич О.А. Применение метода Пикара для вычисления корреляционных матриц в дискретной стохастической модели погрешностей бесплатформенной инерциальной системы // Навигация и управление летательными аппаратами. 2017. № 16. С. 2−15.
9. Зорина О.А., Измайлов Е.А., Кухтевич С.Е., Портнов Б.И., Фомичев А.В., Вавилова Н.Б., Голован А.А., Папуша И.А., Парусников Н.А. О расширении возможностей интеграции инерциальных и спутниковых навигационных систем в авиационных приложениях // Гироскопия и навигация. 2017. Т. 25. № 2 (97). С. 18−34.
10. Канаков А.С., Шаврин В.В., Тисленко В.И., Савин А.А. Сравнительный анализ среднеквадратической погрешности определения координат объекта в бесплатформенной инерциальной навигационной системе при использовании различных алгоритмов нелинейной фильтрации // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2012. № 1-1 (25). С. 5−9.
11. Патент № 2614192 РФ. МПК G01C 21/20 (2006.01). Способ оценивания ошибок инерциальной информации и ее коррекции по измерениям доплеровского измерителя скорости: № 2015151480: заявл. 02.12.2015: опубликовано 23.03.2017/ Джанджгава Г.И., Базлев Д.А., Герасимов Г.И., Лобко С.В., Бражник В.М., Кавинский В.В., Курдин В.В., Прядильщиков А.П., Негриков В.В., Орехов М.И., Линник М.Ю., Манохин В.И., Требухов А.В., Габбасов С.М., Коркишко Ю.Ю., Кузнецов А.И.; заявитель АО «РПКБ».
12. Фокин Л.А., Ширяев В.И., Подивилова Е.О. Об анализе погрешностей интегрированной навигационной системы и методах их оценивания // Вестник ЮУрГУ. 2012. № 35. С. 127−134.
13. Степанов О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Ч.1. Введение в теорию оценивания. Изд. 3-е, испр. и доп. СПб.: ГНЦ РФ АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2017. 509 с.
14. Голован А.А., Парусников Н.А. Математические основы навигационных систем: Ч. 1: Математические модели инерциальной навигации. Изд. 3-е, испр. и доп. М.: МАКС Пресс. 2011. 136 с.
15. Степанов О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Ч.2. Введение в теорию фильтрации. Изд. 3-е, испр. и доп. СПб.: ГНЦ РФ АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2017. 428 с.
16. Гэн К., Чулин Н.А. Интегрированная навигационная система для беспилотных летательных аппаратов с возможностью обнаружения и изоляции неисправностей // Наука и Образование (электронный журнал МГТУ им. Н.Э. Баумана). 2016. № 12. С. 182−206.
17. Фомичев А.В., Тань Л. Разработка алгоритма быстрой компенсации погрешностей комплексированной инерциально-спутниковой системы навигации малогабаритных беспилотных летательных аппаратов в условиях сложной среды // Наука и Образование (электронный журнал МГТУ им. Н.Э. Баумана). 2015. № 10. С. 252−270.
18. Аль Битар Н., Гаврилов А.И. О Сравнительный анализ алгоритмов комплексирования в слабосвязанной инерциально-спутниковой системе на основе обработки реальных данных // Гироскопия и навигация. 2019. Т. 27. № 3 (106).
19. Цибизова Т.Ю., Шэнь Кай, Неусыпин К.А. Исследование алгоритмов оценивания в задаче коррекции навигационных систем летательных аппаратов // Фундаментальные исследования. 2015. № 6.
20. Первухин Д.А., Колесниченко С.В. Навигационно-временное обеспечение систем управления высокодинамичными подвижными объектами // Записки Горного института. 2015. Т. 213.