Исследование точности ИСОН, постановка задачи

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 7Следующая ⇒

Проанализируем точностные характеристики ИСОН, в составе которой предусмотрено использование стандартной или мультиантенной ПА GPS/ГЛОНАСС с фазовыми измерениями, обеспечивающую выработку также и данных о курсе корабля.

Структурная схема ИСОН, включающей БИИМ с реверсными модуляционными поворотами ИБ на ВОГ типа VG951 или ММГ и мультиантенную ПА GPS/ГЛОНАСС с фазовыми измерениями, приведена на рис.13.2.1.

Рис.13.2.1

Традиционное использование в морских системах модуляционных разворотов или вращения ИБ позволяет повысить точность за счет уменьшения влияния постоянных составляющих погрешностей акселерометров и дрейфов гироскопов. В этом случае принципиальным является вопрос точности калибровки и стабильности “румбовых” дрейфов ИБ БИИМ. Эти дрейфы для бескарданных систем обусловлены влиянием возмущающих моментов, связанных как с корпусом БИИМ (например, влияние магнитного поля корабля), так и с географическими осями (магнитное поле Земли). Отметим, что “румбовые” дрейфы ВОГ, в частности, их первая гармоника от угла поворота ИБ относительно корпуса корабля, являются ненаблюдаемыми при использовании данных стандартной ПА GPS/ГЛОНАСС или лага в условиях неподвижного объекта или при его движения с постоянной скоростью и курсом при отсутствии рыскания.

При включении в состав ИСОН мультиантенной ПА GPS/ГЛОНАСС использование модуляционных разворотов ИБ нецелесообразно.

Однако при использовании мультиантенной ПА GPS/ГЛОНАСС появляется проблема оценки погрешности привязки по курсу отсчетных баз ПА GPS и БИИМ.

Рассмотрим решение поставленной задачи при следующих исходных данных. Положим, что ИБ (ортогональный трехгранник - ) БИИМ в общем случае совершает реверсные повороты вокруг оси , ортогональной палубе, по гармоническому закону с амплитудой 90⁰(180⁰) и периодом 10 мин. Считаем далее, что режим грубой выставки БИИМ завершен, т.е. взаимная ориентация географической системы координат и трехгранника , который является его приборным аналогом, определяется вектором малого угла, где угол характеризует разворот трехгранника вокруг вертикали места, а углы характеризуют погрешности построения вертикали места соответственно в плоскости меридиана места и в плоскости первого вертикала. В этом случае погрешности , БИИМ моделировании географического сопровождающего трехгранника, погрешности в выработке соответственно восточной, северной и вертикальной составляющих вектора линейной скорости, погрешности выработки географических координат места могут быть описаны линейной моделью.

Математическое обеспечение БИИМ и интегрированной системы разработано в MATLAB (Simulink). К особенностям решения на частоте 100 гц (шаг дискретности ) задачи ориентации ИБ БИИМ следует отнести формирование на рабочей частоте первых интегралов от составляющих вектора угловой скорости ИБ в осях ИБ с учетом модели погрешностей ДУС (имитация выходов ДУС) и первых и вторых интегралов от составляющих вектора кажущегося ускорения в осях ИБ с учетом модели погрешностей акселерометров (имитация выходов акселерометров), вычисление в качестве промежуточного кинематического параметра вектора Эйлера (используется разложение из [5]), затем кватерниона на основе параметров Родрига-Гамильтона и матрицы направляющих косинусов.

Предусмотрен режим калибровки на стенде или объекте, обсервационный режим работы интегрированной системы с привлечением скоростных и позиционных измерений по данным GPS/ГЛОНАСС, а также использование при маневрировании дополнительного курсового измерения, автономный режим с опорой на лаг.

Для совместной обработки измерений БИИМ, GPS и лага используется дискретный алгоритм фильтра Калмана (ФК) 24-го или 25-го порядка с обратной связью по всему вектору состояния на каждом шаге измерений. Дискретность измерений – 1с.

При формировании выходных данных ИБ БИИМ и измерений использовались следующие имитационные модели:

БИИМ

ИБ на ВОГ типа VG 951 ( фирма “Физоптика ”, г.Москва )

Погрешности ВОГ в проекциях на оси ИБ:

· - нестабильность масштабных коэффициентов от пуска к пуску - случайные величины с уровнем 0.3%;

· - систематические составляющие дрейфов в проекциях на оси ИБ, которые характеризуют смещение нулей от пуска к пуску - случайные величины уровня 3 ⁰/ч;

· - случайные составляющие дрейфов, которые характеризуют дрейф нуля в пуске - марковские процессы первого порядка с интервалом корреляции порядка 600 с и ;

· флюктуационные составляющие дрейфов в проекциях на оси ИБ -белый шум интенсивности

· - погрешности ортогонализации осей чувствительности гироскопов - случайные величины с уровнем (1 ) 10 угл. с.;

· и - погрешности компенсации на стенде “горизонтных” составляющих “румбовых” дрейфов ИБ (оси X и Y лежат в плоскости горизонта, причем ось Y совпадает с проекцией продольной оси корабля на плоскость горизонта, а ось X - перпендикулярна ей и направлена в правый борт) - случайные величины с уровнем (1 ) .

Погрешности линейных акселерометров в проекциях на оси ИБ:

· - нестабильность масштабных коэффициентов линейных акселерометров - случайные величины с уровнем 0,1%;

· - смещение нулей линейных акселерометров - случайные величины с уровнем ;

· - дрейфы нулей линейных акселерометров - марковские процессы первого порядка с интервалом корреляции порядка 100 с и .

· флюктуационные составляющие погрешностей акселерометров в проекциях на оси ИБ - белые шумы интенсивности .

ИБ на ММГ фирмы Analog Devices (США)

Погрешности ММГ в проекциях на оси ИБ:

· - нестабильность масштабных коэффициентов от пуска к пуску - случайные величины с уровнем 0.6 %;

· - систематические составляющие дрейфов в проекциях на оси ИБ, которые характеризуют смещение нулей от пуска к пуску - случайные величины уровня 300 ⁰/ч;

· - случайные составляющие дрейфов, которые характеризуют дрейф нуля в пуске - марковские процессы первого порядка с интервалом корреляции порядка 600 с и ;

· флюктуационные составляющие дрейфов в проекциях на оси ИБ -белый шум интенсивности

Погрешности линейных акселерометров в проекциях на оси ИБ:

· - нестабильность масштабных коэффициентов линейных акселерометров - случайные величины с уровнем 1%;

· - смещение нулей линейных акселерометров - случайные величины с уровнем 0.1 ;

· - дрейфы нулей линейных акселерометров - марковские процессы первого порядка с интервалом корреляции порядка 100 с и .

· флюктуационные составляющие погрешностей акселерометров в проекциях на оси ИБ - белые шумы интенсивности .

Познавательные статьи:



Как правильно слушать собеседника

Типичные ошибки при выполнении бросков в баскетболе

Принятие христианства на Руси и его значение

Средства массовой информации США