Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Задача тесной интеграции систем ГЛОНАСС и GPS с инерциальными навигационными системами разных классов точности

Диссертация: Задача тесной интеграции систем ГЛОНАСС и GPS с инерциальными навигационными системами разных классов точности
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Проверена эквивалентность вариантов оценивания и введения обратных связей. Проанализированы результаты обработки модельных данных для ИНС/БИНС разного класса точности и разных спутниковых созвездий, а также указана граница применимости варианта оценивания для разных классов точности ИНС/БИНС. Даны рекомендации по использованию алгоритмов тесной интеграции при полной или частичной потере спутников. Читать ещё >

Содержание

  • 1. 1. Предметная часть работы
  • 1. 2. Структура работы
  • 1. 3. Содержание задачи тесной интеграции ИНС/БИНС и СНС, обзор литературы
  • 1. 4. Основные модели инерциальной навигации
  • 1. 5. Задача функциональной диагностики платформенной ИНС
  • 2. Совместная обработка первичных измерений систем GPS и ГЛОНАСС

    • Задача тесной интеграции систем ГЛОНАСС и GPS с инерциальными навигационными системами разных классов точности (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

    2.2 Основные отличия систем ГЛОНАСС и GPS.50.

    2.3 Модели первичных спутниковых измерений при совместной обработке. 552.4 Алгоритмы совместной обработки измерений ГЛОНАСС и GPS в стандартном режиме.592.5 Алгоритмы совместной обработки дифференциальных измерений систем ГЛОНАСС и GPS.662.6 Пример обработки экспериментальных данных в стандартном режиме 722.7 Выводы к главе.753 Алгоритмы решения задачи тесной интеграции ИНС/БИНС и СНС 763.1 Введение.763.2 Общие структуры алгоритмов варианта оценивания и введения обратных связей.783.3 Модели тесной интеграции в варианте оценивания.813.4 Модели тесной интеграции в варианте введения обратных связей. 943.5 Выводы к главе.1064 Моделирование алгоритмов тесной интеграции 1084.1 Введение.1084.2 Имитатор движения объекта.1084.3 Моделирование пространственного движения спутниковых созвездий ГЛОНАСС и GPS и первичных измерений спутников этих систем. 1114.4 Моделирование рабочего режима тесно интегрированной инерциально-спутниковой навигационной системы.1144.5 Анализ результатов обработки модельных данных.1184.6 Выводы к главе Заключение1 Введение.

    4.6 Выводы к главе.

    В главе предложен порядок моделирования и обработки модельных данных для задачи тесной интеграции. Представлены упрощенные модели имитаторов движения объекта и спутниковых созвездий систем ГЛОНАСС и GPS, а также используемые модели первичных спутниковых измерений и рабочего режима тесно интегрированной инерциально-спутниковой навигационной системы.

    В результате обработки модельных данных были исследованы следующие аспекты практической реализации алгоритмов тесной интеграции.

    • Показана эквивалентность разработанных алгоритмов в вариантах оценивания и введения обратных связей.

    • Представлены точностные характеристики алгоритмов тесной интеграции для разных классов точности ИНС/БИНС (от точных 0.05°/час до грубых 30°/час систем) и для разных созвездий спутников (0, 2, 3 и полное созвездие). Основные результаты состоят в том, что обработка измерений от трех видимых спутников приводит к несущественному ухудшению точности решения по сравнению с коррекцией ИНС по полному созвездию СНС. При этом обработка измерений от двух видимых спутников не всегда приводит к заметному улучшению точности решения по сравнению с автономным режимом функционирования ИНС/БИНС." .

    • Определена граница применимости интегрированных алгоритмов в варианте оценивания либо в варианте введения обратных связей для разной точности ИНС/БИНС в зависимости от времени. Показано, что использование варианта оценивания приводит к неадекватным результатам уже для ИНС/БИНС средней точности (дрейф ~ 1°/час) на достаточно коротком интервале времени (1 час).

    • Проведен анализ эффективности полученных алгоритмов интеграции при продолжительной паузе в захвате спутников. Установлено, что для точных систем 0.05°/час) время потери спутников практически не влияет на точность решений, полученных с помощью алгоритмов интеграции. В то же время, для грубых систем 30°/час) время потери спутников не должно превышать 5−10 минут (в зависимости от ошибок по углам и дрейфам на начало периода потери спутников), для того чтобы алгоритмы интеграции давали адекватные результаты.

    5 Заключение.

    В работе получены следующие основные результаты:

    1. Решена задача функциональной диагностики платформенной ИНС, поставленной как задача оценивания инструментальных погрешностей ИНС при значительных угловых эволюциях гироплатформы. Показано, что с помощью разработанных алгоритмов возможно определять аномально функционирующие инерциальные датчики ИНС — ньютонометры, гироскопы.

    2. Построены и обоснованы математические модели алгоритмов совместной обработки первичных спутниковых измерений систем ГЛОНАСС и GPS, основу которых составляет учет расхождения системных шкал времени этих систем. Работоспособность алгоритмов проверена на экспериментальных данных.

    3. Разработаны и обоснованы унифицированные алгоритмы тесной интеграции инерциальных и спутниковых навигационных систем:

    • алгоритмы тесной интеграции для инерциальных навигационных систем разных типов — платформенных и бескарданных;

    • алгоритмы тесной интеграции для инерциальных навигационных систем разных классов точности. Для точных систем подробно описан так называемый вариант оценивания, для грубых систем — информационно эквивалентный вариант введения обратных связей в алгоритмы навигационного счисления. Алгоритмы представлены в дискретной форме, пригодной для бортового программирования;

    • алгоритмы тесной интеграции для стандартного и дифференциального режима функционирования СНС;

    • в алгоритмах учтены особенности совместной обработки измерений спутниковых навигационых систем GPS и ГЛОНАСС, связанные, в основном, с расхождением шкал времени этих систем;

    • в качестве корректирующих сигналов предложено использовать первые разности первичных спутниковых измерений, что позволило обойти сложную проблему параметризации погрешностей часов спутникового приемника.

    4. Проведено математическое моделирование алгоритмов тесной интеграции с использованием имитатора движения объекта, имитатора навигационных алгоритмовимитатора первичных спутниковых измерений и разработанных алгоритмов тесной интеграции.

    5. Проверена эквивалентность вариантов оценивания и введения обратных связей. Проанализированы результаты обработки модельных данных для ИНС/БИНС разного класса точности и разных спутниковых созвездий, а также указана граница применимости варианта оценивания для разных классов точности ИНС/БИНС. Даны рекомендации по использованию алгоритмов тесной интеграции при полной или частичной потере спутников.

    Показать весь текст

    Список литературы

    1. В.В., Болтянский В. Г., Лемак С. С., Парусников Н. А., Тихомиров В. М. Оптимальное управление движением. М.: Физматлит, 2005.
    2. В.Н. Бранец, И. П. Шмыглевский (1992) Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. М.: Наука.
    3. Н.Б. Вавилова, А. А. Голован Особенности использования спутниковых измерений для определения скорости носителя в задаче авиационной гравиметрии. Аэрокосмическое приборостроение. 2003. еЗ.
    4. Н.Б. Вавилова, А. А. Голован, Н. А. Парусников К вопросу об информационно эквивалентных функциональных схемах в корректируемых ИНС. М.: Изд-во МГУ, 2008.
    5. Н.Б. Вавилова, А. А. Голован, Н. А. Парусников, С. А. Трубников (2001) Математические модели и алгоритмы обработки измерений спутниковой навигационной системы GPS. Стандартный режим. Препринт. М.: Изд-во Механико-Математического факультета МГУ.
    6. Н.Б. Вавилова, А. А. Голован, Н. А. Парусников, С. А. Трубников (2009) Математические модели и алгоритмы обработки измерений спутниковойнавигационной системы GPS. Стандартный режим. Препринт. 2-е издание. М.: Изд-во Механико-Математического факультета МГУ.
    7. Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ (редакция 5.0). Координационный научно-информационный центр. М., 2002 г.
    8. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС. (1998) М., ИПРРЖР.
    9. А.А. Голован, А. Ю. Горицкий, Н. А. Парусников, В. В. Тихомиров (1994) Алгоритмы корректируемых инерциальных навигационных систем, решающих задачу топопривязки. Препринт 2. М.: Изд-во Механико-Математического факультета МГУ.
    10. А.А. Голован, О. В. Демидов (2006) Simulation of Code and Doppler GPS and GLONASS Observables and Feasible Positioning Algorithms for the «Universitetskiy-Tatyana"Satellite. Конференция UNIVERSAT-2006. МГУ, НИИЯФ.
    11. А.А. Голован, О. В. Демидов (2007) Контрольная задача «Период Шулера». Навигация и управление движением. Материалы докладов 9 Конференции молодых ученых. СПб.: ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор». 2007.
    12. А.А., Парусников Н. А. Математические основы навигационных систем. Часть I. Математические модели инерциальной навигации М.: Изд-во МГУ, 2007.
    13. Б.Г. Гурский, А. И. Новиков, B.JI. Солунин (2008) Навигационный комплекс БЛА наземного базирования, интегрированный с аппаратурой спутниковой навигации. 15 санкт-петербургская международная конференции по интегрированным навигационным системам.
    14. О.В. Демидов (2009) Оценивание инструментальных погрешностей инерциальной навигационной системы в режиме задачи «Период Шулера». Вестник МГУ, 2009 4, Август, стр. 56−60.
    15. Д.а. кошаев (2001) Исключение неоднозначности фазовых спутниковых измерений с использованием данных от инерциальных систем. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПб.: ГНЦ РФ-ЦНИИ «Электроприбор».
    16. В.Б. Ларин, А. А. Туник (2002) Алгоритмы дешевых INS и INS/GPS интегрированных систем для ближней навигации. 9 санкт-петербургская международная конференции по интегрированным навигационным системам.
    17. Математические модели бортовых алгоритмов интегрированных инерциальных навигационных систем. М.: Изд-во МГУ, Механико-математический факультет, 2005.
    18. И.В. Новожилов (1995) Фракционный анализ. М.: Изд-во МГУ, Механико-математический факультет, 1995.
    19. Н.А. Парусников, В. М. Морозов, В. И. Борзов (1982) Задача коррекции в инерциальной навигации. М.: Изд-во МГУ.
    20. Я.Н. РоЙТЕНБЕРГ (1978) Автоматическое управление. М.: Наука.
    21. Система геодезических параметров Земли «Параметры Земли 1990 года» (77 390). (1998) М.: Координационный научно-информационный центр.
    22. Ю.А. Соловьев (2000) Системы спутниковой навигации. М.: ИТЦ ЭКО-ТРЕНДЗ.
    23. Г. шенцер (2001) Высокоточная интегрированная навигационная система для подвижных объектов. Интегрированные инерциалъно-спутниковые системы навигации, О. А. Степанов (сост.), В. Г. Пешехонов (ред.), 10−25. СПб.: ГНЦ РФ-ЦНИИ «Электроприбор».
    24. Saurabh Godha (2006) Performance evaluation of low cost mems-based imu integrated with gps for land vehicle navigation. Department of Geomatics Engineering Calgary, Canada.
    25. J.L. Farrel (1976) Integrated Aircraft Navigation. Academic Press, New-York.
    26. Jay A. Farrell (2007) Aided navigation: GPS with high rate sensors. McGraw-Hill Companies.
    27. M.A. Gerber (1978) Gradient Gravimetry. Something new in inertial navigation. Astronautics and Aeronautics 16.
    28. Global Positioning System. Standard Positioning Service. Signal Specification. (1995) 2nd edn.
    29. R. Kalman, R. Bucy (1961) New results in linear filtering and prediction theory. J. Basic Engr. (ASME Transactions) 83 (D), 95−108.
    30. M. kayton and W.R. Fried (1997) Avionics Navigation Systems. John Wiley and Sons, 2nd edition.
    31. A. Leick (1995) GPS Satellite Surveying. 2nd edn. Wiley, New York, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapore.
    32. J.S. llpman (1992) Tradeoffs in the Implementation of Integrated GPS Inertial Systems. Proc. of the Instit. of Navigation GPS-92 Tech. Meeting. The Institute of Navigation, Alexandria, VA.
    33. Marquis, Carl W. (1993) Integration of Differential GPS and Inertial Navigation using a Complementary Kalman Filter. NAVAL POSTGRADUATE SCHOOL MONTEREY.
    34. M.G. Petovello, C. O’Driscoll and G. Lachapelle (2007) Ultra-Tight GPS/INS for Carrier Phase Positioning In Weak-Signal Environments. Schulich School of Engineering University of Calgary, Canada.
    35. R.E. Phillips, G.T. Schmidt (1996) GPS/INS Integration. In: System Implications and Innovative Applications of Satellite Navigation. AGARD Lecture Series 207, 9, 1−18 Canada Communication Group, Quebec.
    36. Robert M. Rogers (2007) Applied Mathematics In Integrated Navigation Systems-Third Edition.
    37. , A. (2004) Medium Accuracy INS/GPS Integration in Various GPS Environments. Department of Geomatics Engineering Calgary, Canada.
    38. H. Shengu ет al. (1994) Current Status of Flight Evalutions of DGPS-INS Hybrid Navigation System of NAL. J. Nav. 47 (3), 338−348.
    39. H. Shengu et al. (1992) Flight Evalution of DGPS and DGPS-INS Navigation System. Proc. of the 18th Internat. Symp. on Space Tech. and Sci., 1115−1123.
    40. H. Shengu et al. (1995) A Preliminary Flight Evalution of DGPS-INS Hybrid Navigation System. Technical report of National Aerospace Laboratory TR-1262T. National Aerospace Laboratory, Tokyo.
    41. System Implications and Innovative Applications of Satellite Navigation. AGARD Lecture Series 207, (1996) Canada Communication Group, Quebec.
    42. Umar Iqbal Bhatti (2007) Improved integrity algorithms for integrated GPS/INS systems in the presence of slowly growing errors. Imperial College London, United Kingdom.
    43. Walid Abdel-Hamid (2005) Accuracy Enhancement of Integrated MEMS-IMU/GPS Systems for Land Vehicular Navigation Applications. Department of Ge-omatics Engineering Calgary, Canada.
    44. D. Wells et al. (1986) Guide to GPS Positioning. Canadian GPS Associates, Frederiction, N.B., Canada.
    Заполнить форму текущей работой

    На отлично!