Strapdown tehetetlenségi és címsor
G01C21 / 16 - összegzésével a sebesség vagy gyorsulás
A tulajdonosok a szabadalmi RU 2564379:
Open Joint Stock Company Moszkva Kutatási és Termelés Complex "Avionics" név OV Feltételezés (PBMC "Avionics") (RU)
A találmány tárgya mérőberendezés és fel lehet használni a tengeri navigációs rendszerek, légi és földi célok. A műszaki eredmény - a bővítést. Erre a célra az eszköz tartalmaz egy három egység szögsebesség-érzékelő, a három-blokk lineáris gyorsulási érzékelő, sebesség hangszínszabályozó, egy számítógépes egység, egy irányba koszinusz mátrix képződését, az integráló egységet, egy Kalman-szűrő, és a generáló egység mérési funkciók összekapcsolt megfelelően. Hajtóberendezés biztosítja adaptív (inga) korrekció BINS, realizált útján Kalman-szűrő, ahol az erősítés szerint változik az aktuális értékeket a túlterhelés modul, valamint a szögsebesség mérések blokk formájában funkciókat. Ebben az esetben a szenzorok CRS és DLU közepes és alacsony pontosságú lehet használni, beleértve a mikromechanikai típusú. 3-il.
A találmány tárgya mérőberendezés és fel lehet használni a tengeri, légi és a földi célok. A célunk a találmánnyal az, hogy javítsa a pontosság egy strapdown inerciális navigációs rendszer (BINS) létrehozásával folyamatos korrekciós eszköz tehetetlenségi AHRS.
Ez strapdown tehetetlenségi címsor hivatkozás a kontúr javítás egy három csatornás egység a szögsebesség-érzékelők (CRS), egy három csatornás érzékelő egység lineáris gyorsulások (DLU), a blokk integrátorok alakítója származékok orientáció szögek, a hibajavító blokk, kiszámítjuk a megfigyelt függőleges blokk hibaszámítás AHRS szűrő, blokk természetesen a kiállítás.
A szögsebesség mért három csatornás egység DSU és átalakított származékai orientáció szögek, hibákat tartalmaznak miatt rendszeres és véletlenszerű mérési hibákra. Azt feltételezik, hogy a hiba nem halmozódik fel az integráció a szögsebesség miatt a kivonást az állandó elemei hiba. Roll és távolságát állítjuk be a készüléket DLU korrekciós jeleket. Pályamódosítás egység segítségével beállítható a blokk természetesen a kiállítás. AHRS offset hibajavító blokk átengedve felüláteresztő szűrő.
A hátránya ennek a készülék, hogy manőverezés során a repülőgép akkor, amikor a henger és a pályán becslések megfelelő pontosságúak, előfordulhat, hogy elfogadhatatlanul ritka, mert a jelenléte a jelek a gyorsulásmérők a lassan változó és gyorsan változó gyorsulás a lineáris és forgó. Ez okozhat jelentős hibákat a mért oldalirányú és hosszirányú.
A cél a találmánnyal olyan folyamatos korrekció BINS a henger és állásszögére a kívánt pontossággal, beleértve a dinamikus repülési feltételek.
A célt elérjük, annak a ténynek köszönhető, hogy a gimballess tehetetlenségi irány referencia rendszer, amely tartalmaz egy a három egység szögsebesség-érzékelő, a három-érzékelő egység lineáris gyorsulási sebesség egyenlíteni, és az integráló egységet, amelyeknek kimenete van kötve, sorrendben az első, második, harmadik és negyedik bemenetei a számítási egység továbbá bevezetett sajtformázó mátrixát iránykoszinuszokat, a Kalman-szűrő és a generáló egység mérési funkciók, ahol az első bemenetei a blokk kialakulását célzó x cosinus Kalman-szűrő, és blokkolja a kialakulását a mérési funkciók kimenetére csatlakoztatott a három-blokk szögszenzorok, a második bemenet a Kalman-szűrő, és blokkolja a kialakulását a mérési funkciók kimenetére csatlakoztatott a három-érzékelő egység lineáris gyorsulási kimenete a blokk alkotó mátrix iránykoszinuszokat van kötve az integráló egységet, a szűrő kimenő Kálmán csatlakozik a második bemenetére a mátrix a iránykoszinuszokat képződését és a harmadik bemeneti egység generáló mérési funkciók, így orogo csatlakozik a harmadik bemenete a Kalman-szűrő.
Az ábrák rövid leírása A rajzok, amely azt mutatja:
Ábra. 1 - blokkvázlata a találmány szerinti eszköz;
Ábra. 2, 3 grafikusan eredményeit mutatja be az adatok feldolgozása a helikopter repülési igényelt irány referencia (értékelés hangmagasság -. 2. ábra és a banki értékelés - 3. ábra).
Strapdown inerciális irány referencia rendszer (ábra. 1) tartalmaz egy három-egység 1 a szögsebesség-érzékelő, a három-blokk 2 érzékelő lineáris gyorsulási korrektor 3 arány számító egység 4, egység 5 a mátrix kialakításakor a iránykoszinuszokat integráló egységet 6, a 7 szűrő Kalman és blokkolja 8 alakítási funkciókra mérés össze kell.
A javasolt blokkvázlata a készülék biztosítja az adaptív (inga) korrekciós AHRS BINS, által értékesített Kálmán 7 szűrő, ahol az erősítés megfelelően változik a jelenlegi értékek a túlterhelés modul, valamint a szögsebesség blokkban 8.
Változások a dőlést Poisson egyenletek vannak leírva az integráló egységet 6. tájolási szögek pontosítása előfordul blokk 5. A iránykoszinuszokat az egység 8 alakítjuk jeleket gyorsulásmérők DLU egység 2, attól függően, hogy a jelenlegi repülési paramétereinek, hogy a használt adaptív becslésére állapot vektor egy szűrő 7 Kálmán. Ennek köszönhetően függés a korrekció pontosságát az inga típusú mozgást LA legyengített, hogy a szintet, amely a használatát érzékelők és TLS DLU közepes és alacsony pontosságú, beleértve a mikromechanikai típusú. BINS természetesen korrigálni jelek magnetometrikus érzékelők 3.
A lényege a berendezés működését az alábbiakban ismertetjük.
Méréseiből a TLS-érzékelő egység 1 és 2 DLU határoztuk aktuális tekercs szögek γ, θ, és elfordul tangzha Poisson egyenletek ψ
ahol a iránykoszinuszokat mátrixot, ami meghatározza az átmenet a navigációs koordinátarendszer (SC) PNUE az SK OXYZ, ferdén szimmetrikus mátrix és Ω a következők:
Mátrix Poisson-egyenlet (1) meg lehet oldani diszkrét formában, figyelembe véve a kezdeti feltételeket, a iránykoszinuszokat mátrix, vagyis a kezdeti értéket a henger és hangmagasság γ, θ és az elfordulási szög ψ,
Számítása a pályán és a henger forgása mátrix végzi számítási egység keresztül a 4 kapcsolatok:
A állapot vektor a Kalman adaptív szűrő 7 az alábbiakban:
ahol θ - pitch, γ - roll, V - a nagysága a Föld sebességét idején i,
i - a több különálló időpontokban szenzorméréseket. Amikor i = 0, x ∈ N 0
A vektor megfigyelések, a továbbiakban jelöljük Z, során megmérjük gyorsulásmérők érkező blokk 2, lineáris gyorsulási érzékelő, és a repülőgép repülési paramétereinek
Itt vi - mérési hiba vektor egy adott konstans kovarianciamátrix R. fx funkciókat. fy. fz kapcsolat meghatározása mérések terheljük a repülési paramétereket. Pontos kapcsolatok ezek a funkciók a következő formában:
Itt Vx. Vy. Vz - vetítés a Föld sebessége vektor kapcsolódó LA tengelyre.
Teljes mértékben figyelembe kapcsolatok (7) korlátozva készítmény érzékelők csak DLU és TLS nem lehetséges, ezért elfogadott egyszerűsítő feltételezéssel kis állásszögekre és csúszik, valamint a feltételezést az állandóság a modul a haladási sebesség mintavételezés At.
Így megvan a kapcsolatok: Vx = V, V ˙ = V y = V = 0 és z (7) egyenlet olyan egyszerűsített
Tekintettel (7) a Jacobi mátrix a vektor megfigyelések (8) formájában van
Egyenleteket (8) hozzávetőlegesek. Az fokú közelítése függ túlterhelés modul eltérést egységét. Minél nagyobb a túlterhelés modul eltér az egység, annál pontatlanabb az egyenletből, és annál nagyobb a szórás σ nxi 2. σ nyi 2. σ NZI 2. Ilyen diszperziókat által adott lineáris függvénye formájában
ahol n * = | n x i 2 + n y i 2 + n z i 2 - 1 |.
Itt k0, k1 - együtthatók.
Jelenlegi állapot vektor (5) szerint számítjuk Poisson egyenletek (1) a (2) és (3). Ebben az esetben a tárgy egyenlet formájában:
Ott xiq - vektor, ahol a pitch and roll komponensek által kiszámított egyenletek (3), és a sebesség komponenssel vesszük egyenlő értéke idején a priori árammérés; wi - perturbáció vektor kovariancia mátrixot Qi:
Véletlen folyamatok w θ i. w γ i veszik figyelembe eltérések σ θ 2 σ γ 2 és beállítása figyelembe véve a pontosság giroszkóp. Véletlen folyamat w V i veszi figyelembe variancia σ v.
A Kalman-szűrő van kialakítva, hogy megbecsüljük a állapot vektor (5) a diszkrét modell a tárgy (3) és egy diszkrét megfigyelési modellt (9) (10).
x0 statisztikák működtetéséhez használt szűrő algoritmus. P ¯ 0 kezdeti előzetes eloszlását állapot vektor.
A következő i-edik számlálási mérési érzékelők 7 Kalman-szűrő meghatározza statisztikák x ^ i. Pi posteriori normális eloszlás N
Kiszámítása statisztikák posterior eloszlás N
Itt Ki - szűrő együttható mátrix erősítés; Z ¯ I - értékelése vektor megfigyelések.
Work ismertetett készüléket tesztelték Robinson helikopter és értékeléséhez az eljárás helikopter repülési adatok, amelyek esetében:
1. meghatározza a tájékozódás a repülőgép algoritmusa több mérés vevő érzékelőkkel SNS CRS és DLU egy csúszó megfigyelési intervallum.
2. Meghatározza oldalirányú és hosszirányú algoritmus segítségével strapdown inerciális AHRS inga kompenzáció.
A feladatok feldolgozása a repülés a helikopter adatok (. 2. és 3. ábra) a szükséges megfelelőségi környéke tekercs száma és pályán becslésekkel bármely más módon - nevezetesen az algoritmussal orientáció Complex információt a CRS és DLU mérésekkel a Föld sebességét előrejelzések érkező vevő SNA. Ellenőrzi, hogy a kapott becslések Monitoring eszközök.
Olyan esetekben, amikor a helyzet a repülőgép közel van a folyamatos birtokában Ideális esetben inga adaptív korrekciót. Ebben az értékelési oldalirányú és hosszirányú által meghatározott Kalman-szűrő, helyébe becslések számított közvetlenül a DLU jelzések a kalkulátor.
Így, a javasolt berendezés megoldja a problémát a becslési vektor (5) x i T = [θ γ V] Megfigyelések (9) az egylépéses algoritmus orientáció (3). Kaptunk ebben a vektorban becslés (5) minden egyes lépésében a lefordított irányba koszinusz mátrix (3).
A számítások azt mutatják, hogy a készülék működtethető a változó pitch and roll szög tartományban abszolút értékének akár 70-80 fok.
A műszaki eredményeként a találmány célja, hogy javítsa a pontosság és folytonosságának biztosítása érdekében a dőlést szög korrekciója szempontjából manőverezés repülés. A találmány lehetővé teszi a használatát érzékelők és TLS DLU közepes és alacsony pontosságú, beleértve a mikromechanikai típusú.
Az igényelt eszköz végrehajtását, és fel lehet használni az összes típusú repülőgép. Ahogy szögsebesség érzékelők mikromechanikai giroszkópos érzékelőket használhatunk, amelyben a blokk a mátrix kialakításakor a iránykoszinuszokat, a Kalman-szűrő és a generáló egység mérési funkció lehet a szokványos számítási elemek.
Strapdown inerciális irány referencia rendszer, amely tartalmaz egy a három egység szögsebesség-érzékelő, a három-érzékelő egység lineáris gyorsulási sebesség egyenlíteni, és az integráló egységet, amelyeknek kimenete van kötve, sorrendben az első, második, harmadik és negyedik bemenetei a számítási egység, azzal jellemezve, hogy továbbá bevezetett előállító egység mátrix iránykoszinuszokat, a Kalman-szűrő és a generáló egység mérési funkciók, ahol az első bemenetei a blokk alkotó mátrix iránykoszinuszokat, f Szűrés Kálmán és kialakulása mérési funkciók egység kimenetére csatlakoztatott a három-blokk szögszenzorok, a második bemenet a Kalman-szűrő, és blokkolja a kialakulását a mérési funkciók kimenetére csatlakoztatott a három-érzékelő egység lineáris gyorsulási kimenete a blokk alkotó mátrix iránykoszinuszokat van kötve az integráló egységet, a Kalman-szűrő kimenet össze van kötve egy második bemeneti egység létrehozására a mátrix a iránykoszinuszokat és egy harmadik bemeneti egység generáló mérési funkció, amelynek a kimenete van csatlakoztatva én harmadik bemenete a Kalman-szűrő.