[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2787971C1 - Method for autonomous orientation of objects in near-earth space - Google Patents

Method for autonomous orientation of objects in near-earth space Download PDF

Info

Publication number
RU2787971C1
RU2787971C1 RU2022116056A RU2022116056A RU2787971C1 RU 2787971 C1 RU2787971 C1 RU 2787971C1 RU 2022116056 A RU2022116056 A RU 2022116056A RU 2022116056 A RU2022116056 A RU 2022116056A RU 2787971 C1 RU2787971 C1 RU 2787971C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
orientation
information
vector
autonomous
vectors
Prior art date
Application number
RU2022116056A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Герман Михайлович Проскуряков
Виктор Александрович Пыльский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.)
Application granted granted Critical
Publication of RU2787971C1 publication Critical patent/RU2787971C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: moving objects strapdown autonomous orientation.
SUBSTANCE: invention relates to a method for strapdown autonomous orientation of moving objects in near-Earth space. For the orientation of moving objects, primary instrument information is formed about the apparent acceleration vector
Figure 00000210
and the vector of the resulting magnetic field
Figure 00000211
according to the signals of pre-calibrated triaxial blocks of accelerometers and magnetometers, as well as on the subsequent processing of this information, taking into account the use of navigation information received from a satellite navigation system, correct taking into account the results of previously performed technological calibrations, they are brought to the axes of the orthonormal basis m=XYZ associated with the object
Figure 00000212
then, based on the use of navigation information from the satellite navigation system, the components of the vectors of the Earth's gravity field
Figure 00000213
of the geomagnetic field
Figure 00000214
and the apparent acceleration
Figure 00000215
reduced to the axes of the basis are calculated q, and finally, the vectors
Figure 00000216
corrected and reduced to the bases m and q are used to determine the orientation parameters of the object using non-integral strapdown processing algorithms vector information.
EFFECT: increased accuracy of solving problems of orientation of moving objects.
1 cl, 2 dwg, 5 tbl

Description

Изобретение относится к области бортового приборостроения и автоматики, может быть использовано для решения задач автономной ориентации при управлении наземными, плавающими, летательными, баллистическими и космическими аппаратами в околоземном пространстве.The invention relates to the field of on-board instrumentation and automation, can be used to solve problems of autonomous orientation when controlling ground, floating, aircraft, ballistic and space vehicles in near-Earth space.

При решении задач пространственной ориентации подвижных объектов (ПО) в околоземном пространстве, предпочтение отдают способам автономной ориентации, соответствующим бесплатформенным и безгироскопным технологиям [1, 2]When solving problems of spatial orientation of moving objects (MO) in near-Earth space, preference is given to autonomous orientation methods corresponding to strapdown and gyroscope-free technologies [1, 2]

Известен геометрический способ автономной ориентации ПО в околоземном пространстве на основе использования платформенных гироскопических технологий [3, 4].There is a known geometric method for autonomous orientation of software in near-Earth space based on the use of platform gyroscopic technologies [3, 4].

В основу этого способа положены принципы физического воспроизведения (геометрическим путем) в пространстве двух или трех базовых направлений отсчета с помощью гироскопических систем ориентации (ГСО). Схемы построения ГСО могут предполагать реализацию различных вариантов схемотехнических и конструктивных решений [3, 4]:This method is based on the principles of physical reproduction (in a geometrical way) in space of two or three basic reference directions using gyroscopic orientation systems (GSO). Schemes for constructing a GSO may involve the implementation of various options for circuitry and design solutions [3, 4]:

- комбинации трехстепенных (свободных и корректируемых) гироскопов в кардановых подвесах (гироскопов направления, гирокомпасов, гирорбитантов, гировертикалей, геровертикантов и пр.),- combinations of three-degree (free and adjustable) gyroscopes in gimbals (direction gyroscopes, gyrocompasses, gyrorbitants, gyro-verticals, gero-verticants, etc.),

- курсовертикалей гироскопических (КВГ),- gyroscopic headings (KVG),

- комбинации одноосных (ОГС) и двухосных (ДГС) гиростабилизаторов,- combinations of uniaxial (OGS) and biaxial (DGS) gyrostabilizers,

- трехосных индикаторных, силовых и индикаторно-силовых гиростабилизаторов (ТГС) с гиростабилизированными платформами (ГСП),- triaxial indicator, power and indicator-power gyrostabilizers (TGS) with gyro-stabilized platforms (GSP),

- систем трех и нескольких одноосных гиростабилизаторов (ОГС),- systems of three and several single-axis gyrostabilizers (OGS),

- гироазимутгоризонтов (ГАГ) на основе использования схем ОГС, ДГС, ТГС и др. Во всех вариантах построения ГСО используют принцип физического- gyroazimuth horizons (GAG) based on the use of OGS, DGS, TGS schemes, etc. In all variants of GSO construction, the principle of physical

моделирования отсчетных базисов, воспроизводимых материально с помощью трех ортов:modeling of reference bases, reproduced materially using three unit vectors:

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
- векторы кинетических моментов и их модули для i-ых гироскопов.where
Figure 00000002
- vectors of kinetic moments and their modules for the i-th gyroscopes.

Для схем ГСО, построенных с учетом использования только двух гироскопов с кинетическими моментами

Figure 00000003
отсчетный базис
Figure 00000004
строят на основе следующих ортов:For GSO schemes built taking into account the use of only two gyroscopes with kinetic moments
Figure 00000003
reference basis
Figure 00000004
build on the basis of the following vectors:

Figure 00000005
Figure 00000005

В общем случае отсчетная система координат, построенная на основе ортов

Figure 00000006
Figure 00000007
определяемых по формулам (1) или (2), для любой схемы ГСО представляет собой неортогональный и нестационарный базис (в силу проявления геометрических свойств кардановых подвесов и свойств астатизма гироскопов).In the general case, the reference coordinate system built on the basis of unit vectors
Figure 00000006
Figure 00000007
determined by formulas (1) or (2), for any scheme, the GSO is a non-orthogonal and non-stationary basis (due to the manifestation of the geometric properties of gimbals and the properties of astatism of gyroscopes).

К недостаткам геометрического способа автономной ориентации ПО на основе использования ГСО следует отнести следующее:The disadvantages of the geometric method of autonomous software orientation based on the use of GSO include the following:

- большие габариты и массы ГСО,- large dimensions and masses of GSO,

- необходимость проведения операций коррекций ГСО, т.к. гироскопы «уходят в пространстве» вследствие проявления их дрейфа, обусловленного свойством астатизма,- the need to carry out GSO correction operations, because gyroscopes "leave in space" due to the manifestation of their drift, due to the property of astatism,

- использование ГСО на ПО накладывает некоторые ограничения на пространственные маневры объектов в силу проявления геометрических свойств выбиваемости гироскопов, обусловленных явлением «складывания рамок» кардановых подвесов.- the use of GSO on software imposes some restrictions on the spatial maneuvers of objects due to the manifestation of the geometric properties of the knockout of gyroscopes, due to the phenomenon of "frame folding" of gimbal suspensions.

Придание ГСО с кардановыми подвесами свойств устойчивости, невыбиваемости, пространственной всережимности и всеманевренности достигают путем усложнения схемо-технических и конструктивных решений (вводят дополнительную следящую раму, отрабатываемую в положение устойчивости гироскопа с помощью следящей системы, а также вводят коррекцию от дополнительных эталонных систем). Это усовершенствование приводит в еще большей степени к ухудшению габаритно-массовых характеристик ГСО, а также к снижению показателей технологичности, экономичности, надежности работы в эксплуатации.Giving the GSO with gimbals the properties of stability, non-knockout, spatial all-mode and all-maneuverability is achieved by complicating the circuitry and design solutions (an additional servo frame is introduced, which is worked out in the position of the gyroscope stability using the servo system, and correction from additional reference systems is also introduced). This improvement leads to an even greater degree of deterioration in the overall and mass characteristics of the GSO, as well as to a decrease in manufacturability, efficiency, and operational reliability.

Этот факт привел к тому, что в последние 20-30 лет специалисты в области управления ПО при решении задач пространственной автономной ориентации объектов предпочтение отдают бесплатформенным и бескардановым технологиям [1-5].This fact has led to the fact that in the last 20-30 years, specialists in the field of software control, when solving problems of spatial autonomous orientation of objects, give preference to strapdown and gimbals-free technologies [1-5].

Известны способы пространственной автономной бесплатформенной ориентации ПО в околоземном пространстве, объединенных в единую группу способов трехмерной расширенной инерциальной ориентации (ТРИО) [1-5]. Варианты способов бесплатформенной автономной инерциальной ориентации ПО (способов ТРИО) отличаются друг от друга прежде всего способами описания геометрии и кинематики вращательного движения объекта [2, 3, 6].Known methods of spatial autonomous strapdown orientation software in near-Earth space, combined into a single group of methods of three-dimensional extended inertial orientation (TRIO) [1-5]. Variants of methods for strapdown autonomous inertial orientation of software (TRIO methods) differ from each other primarily in the ways of describing the geometry and kinematics of the rotational motion of an object [2, 3, 6].

В качестве исходной математической модели вращательного движения любого ПО в пространстве во всех способах ТРИО принимают кинематическое уравнение вращения твердого тела:As the initial mathematical model of the rotational motion of any software in space in all methods of TRIO, the kinematic equation of rotation of a rigid body is taken:

Figure 00000008
Figure 00000008

где

Figure 00000009
- вектор абсолютной угловой скорости вращения объекта в инерциальном пространстве, измеряемый с помощью блока гироскопов,where
Figure 00000009
- the vector of the absolute angular velocity of rotation of the object in inertial space, measured using a block of gyroscopes,

Figure 00000010
- вектор переносной угловой скорости вращения объекта вместе с вращающейся Землей в инерциальном пространстве,
Figure 00000010
- the vector of the portable angular velocity of rotation of the object together with the rotating Earth in inertial space,

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
- вектор относительной угловой скорости вращения объекта относительно Земли.
Figure 00000012
- the vector of the relative angular velocity of the object's rotation relative to the Earth.

На основе векторного уравнения (3) формируют сначала кинематические уравнения вращательного движения ПО в пространстве, а затем интегральные алгоритмы обработки инерциальной информации для различных вариантов ТРИО, выраженные в терминах различных параметров ориентации [2, 3, 6].On the basis of the vector equation (3), first, the kinematic equations of the rotational motion of the software in space are formed, and then the integral algorithms for processing inertial information for various variants of the TRIO, expressed in terms of various orientation parameters [2, 3, 6].

Интегральный алгоритм ТРИО в терминах трехмерных параметров (эйлеровых углов) [6]:TRIO integral algorithm in terms of three-dimensional parameters (Euler angles) [6]:

Figure 00000013
Figure 00000013

Интегральный алгоритм ТРИО в терминах четырехмерных параметров (параметров Родрига-Гамильтона) в кватернионной и векторно-матричной формах [17]:TRIO integral algorithm in terms of four-dimensional parameters (Rodrigues-Hamilton parameters) in quaternion and vector-matrix forms [17]:

Figure 00000014
Figure 00000014

Интегральный алгоритм ТРИО в терминах девятимерных параметров (направляющих косинусов матрицы А (3×3) ориентации ПО) [3, 4, 6, 17]:TRIO integral algorithm in terms of nine-dimensional parameters (direction cosines of the matrix A (3 × 3) of the orientation of the software) [3, 4, 6, 17]:

Figure 00000015
Figure 00000015

В алгоритмах (4) - (8) приняты следующие обозначения:Algorithms (4) - (8) use the following designations:

Figure 00000016
- оценки эйлеровых углов (углов курса, тангажа (дифферента), крена(вращения), соответственно),
Figure 00000016
- estimates of Euler angles (angles of heading, pitch (trim), roll (rotation), respectively),

Figure 00000017
- оценки кватернионов конечного поворота и вектора
Figure 00000018
Figure 00000017
- estimates of quaternions of final rotation and vector
Figure 00000018

Figure 00000019
знак кватернионного произведения кватернионов,
Figure 00000019
sign of the quaternion product of quaternions,

Figure 00000020
- квадратные матрицы (4×4),
Figure 00000020
- square matrices (4×4),

Figure 00000021
- оценка матрицы ориентации ПО (3×3),
Figure 00000021
- evaluation of the software orientation matrix (3×3),

Figure 00000022
- обратная матрица (3×3) при векторе
Figure 00000023
Figure 00000022
- inverse matrix (3×3) with vector
Figure 00000023

Figure 00000024
- тензоры векторов
Figure 00000025
Figure 00000024
- vector tensors
Figure 00000025

Figure 00000026
- оценки начальных значений эйлеровых углов, кватерниона и матрицы ориентации, соответственно.
Figure 00000026
- estimates of the initial values of the Euler angles, quaternion and orientation matrix, respectively.

В алгоритмах обработки информации (4) - (8) для учета оценок начальных параметров ориентации ПО во всех способах ТРИО проводят предварительно операцию начальной автономной выставки (НАВ) [1-6].In the information processing algorithms (4) - (8), in order to take into account the estimates of the initial parameters of the orientation of the software in all TRIO methods, the operation of the initial autonomous alignment (IAV) is preliminarily performed [1-6].

Во всех интегральных алгоритмах ориентации ПО (4) - (8) компоненты вектора угловой скорости

Figure 00000027
измеряемые с помощью трехосного блока гироскопов (ТБГ), находятся под знаком интеграла. В реальных условиях показания ТБГ содержат наряду с полезными сигналами
Figure 00000028
мультипликативные
Figure 00000029
и аддитивные
Figure 00000030
погрешности:In all integral orientation algorithms PO (4) - (8) components of the angular velocity vector
Figure 00000027
measured using a triaxial gyroscope unit (TBG) are under the integral sign. In real conditions, TBG readings contain, along with useful signals
Figure 00000028
multiplicative
Figure 00000029
and additive
Figure 00000030
errors:

Figure 00000031
)
Figure 00000031
)

Из анализа интегральных алгоритмов ориентации ПО (4) - (8) с учетом выражений (9) для реальных измерений

Figure 00000032
с помощью ТБГ видно, что всем вариантам способов ТРИО ПО характерен общий недостаток, заключающийся в накоплении погрешностей во времени, связанном с процессом интегрирования как полезных сигналов, так и ошибок гироскопов
Figure 00000033
From the analysis of integral algorithms for orientation of software (4) - (8) taking into account expressions (9) for real measurements
Figure 00000032
using TBG, it can be seen that all variants of the TRIO software methods are characterized by a common drawback, which consists in the accumulation of errors in time associated with the process of integrating both useful signals and gyroscope errors
Figure 00000033

Из-за проявления этого общего недостатка все способы инерциальной ориентации ПО имеют ограничения по времени работы БСО или нуждаются в использовании дополнительных приемов коррекции.Due to the manifestation of this general drawback, all methods of inertial orientation of the software have limitations on the time of operation of the BSO or require the use of additional correction techniques.

По этой причине усилия специалистов в области управления ПО с конца XX столетия направлены на устранение этого основного недостатка путем поиска и разработки безгироскопных способов автономной ориентации, в частности, способов автономной ориентации, основанных на обработке информации о геофизических полях (ГФП).For this reason, the efforts of specialists in the field of software control since the end of the 20th century have been aimed at eliminating this main drawback by searching for and developing gyroscope-free methods of autonomous orientation, in particular, methods of autonomous orientation based on the processing of information about geophysical fields (GFP).

Известен способ автономной ориентации ПО в пространстве, основанный на формировании и обработке двухвекторной или трехвекторной информации, получаемой от пар или троек трехосных блоков гироскопов, акселерометров, магнитометров [7].There is a known method of autonomous orientation software in space, based on the formation and processing of two-vector or three-vector information received from pairs or triplets of triaxial blocks of gyroscopes, accelerometers, magnetometers [7].

В научно-технической литературе способ получил название способа аналитического горизонт-компасирования (АГК). Способ АГК реализуют в трех вариантах:In the scientific and technical literature, the method is called the method of analytical horizon-compassing (AGC). The AGK method is implemented in three versions:

- двухвекторном АГК на основе инерциальной информации о векторах

Figure 00000034
Figure 00000035
Figure 00000036
- two-vector AGK based on inertial information about vectors
Figure 00000034
Figure 00000035
Figure 00000036

- двухвекторном АГК на основе магнито-интерциальной информации о векторах

Figure 00000037
- two-vector AGK based on magneto-intertial information about vectors
Figure 00000037

- трехвекторном комбинированном АГК на основе объединения двухвекторных способов

Figure 00000038
- three-vector combined AGK based on the combination of two-vector methods
Figure 00000038

В вариантах способа АГК приняты обозначения векторов ГФП:In variants of the AGK method, the designations of HFP vectors are accepted:

Figure 00000039
- вектора напряженности поля тяжести Земли (ПТЗ),
Figure 00000039
- the intensity vector of the Earth's gravity field (PTZ),

Figure 00000040
- вектора напряженности магнитного поля Земли (МПЗ),
Figure 00000040
- vector of the Earth's magnetic field (EMF),

Figure 00000041
- вектора угловой скорости собственного суточного вращения Земли.
Figure 00000041
- the vector of the angular velocity of the Earth's own daily rotation.

Во всех трех вариантах способа АГК информацию о векторе

Figure 00000042
получаемую с помощью трехосных блоков акселерометров (ТБА), используют для решения задачи аналитического горизонтирования (АГ), т.е. задачи определения углов
Figure 00000043
отклонения ПО от плоскости горизонта аналитическим путем на основе алгоритмической обработки информации ТБА в связанном с объектом базисе т:In all three variants of the AGK method, information about the vector
Figure 00000042
obtained using triaxial accelerometer units (TBA) is used to solve the problem of analytical leveling (AG), i.e. angle detection problems
Figure 00000043
deviations of software from the plane of the horizon analytically based on the algorithmic processing of TBA information in the basis t associated with the object:

Figure 00000044
Figure 00000044

Компоненты вектора, отнесенного к осям географического базиса (N - направление на Север, Н - направление вертикали места, Е - направление на Восток) вычисляют на основе использования основного уравнения гравиметрии [8]:The components of the vector referred to the axes of the geographic basis (N - the direction to the North, H - the direction of the vertical of the place, E - the direction to the East) are calculated based on the use of the basic gravimetry equation [8]:

Figure 00000045
Figure 00000045

где

Figure 00000046
- ускорение свободно падающего тела на экваторе,where
Figure 00000046
is the acceleration of a freely falling body at the equator,

Figure 00000047
Figure 00000047

а - большая полуось референц-эллипсоида фигуры Земли, a - the semi-major axis of the reference ellipsoid of the figure of the Earth,

а = 6378245, м, a = 6378245, m,

h -географическая высота, h = r - R,h - geographical height, h = r - R,

R - средний радиус Земли, R=6378211 м,R - average radius of the Earth, R=6378211 m,

α2 - квадрат эксцентриситета сжатия Земли,α 2 is the square of the eccentricity of the Earth's compression,

Figure 00000048
Figure 00000048

b - малая полуось фигуры Земли, b=6356863 м,b - semi-minor axis of the figure of the Earth, b=6356863 m,

ϕ - географическая широта точки наблюдения,ϕ - geographical latitude of the observation point,

q - отношение центростремительного ускорения к ускорению на экваторе:q is the ratio of centripetal acceleration to acceleration at the equator:

Figure 00000049
Figure 00000049

Ω - угловая скорость вращения Земли,

Figure 00000050
Ω is the angular velocity of the Earth's rotation,
Figure 00000050

Радиус-вектор

Figure 00000051
точки наблюдения с координатами
Figure 00000052
вычисляют по формуле:Radius vector
Figure 00000051
observation points with coordinates
Figure 00000052
calculated by the formula:

Figure 00000053
Figure 00000053

На основе компонент векторов

Figure 00000054
вычисленных по формулам (10), (11), формируют уравнение АГ:Based on component vectors
Figure 00000054
calculated by formulas (10), (11), form the AG equation:

Figure 00000055
Figure 00000055

где

Figure 00000056
- матрицы (3×3) углов крена γ и тангажа ϑ.where
Figure 00000056
- matrices (3×3) of roll angles γ and pitch ϑ.

Путем решения скалярных уравнений, получаемых из векторно-матричного уравнения (15), формируют алгоритмы АГ:By solving the scalar equations obtained from the vector-matrix equation (15), the AG algorithms are formed:

Figure 00000057
Figure 00000057

После решения задачи АГ составляют уравнения аналитического компасирования (АК) для двух вариантов:After solving the AG problem, analytical compensating equations (AC) are compiled for two options:

- для аналитического компасирования инерциального (АКИ),- for analytical inertial compassing (AQI),

Figure 00000058
Figure 00000058

- для магнитометрического аналитического компасирования (МАК), (g Т - АК).- for magnetometric analytical compassing (MAC), (g T - AK).

Figure 00000059
Figure 00000059

Figure 00000060
Figure 00000060

Figure 00000061
Figure 00000061

Figure 00000062
Figure 00000062

где

Figure 00000063
- транспонированные матрицы (3×3) углов тангажа и крена ПО,where
Figure 00000063
- transposed matrices (3×3) of pitch and roll angles,

Figure 00000064
- проекции вектора
Figure 00000065
на оси связанного базиса m (определяют по показаниям трехосного блока магнитометров (ТБМ))
Figure 00000064
- vector projections
Figure 00000065
on the axis of the associated basis m (determined by the readings of a triaxial block of magnetometers (TBM))

Figure 00000066
- проекции вектора
Figure 00000067
МПЗ на оси географического базиса q (вычисляют по модели нормального МПЗ [9],
Figure 00000066
- vector projections
Figure 00000067
EMF on the axis of the geographical basis q (calculated according to the normal EMF model [9],

Figure 00000068
- матрица (3×3) курса ПО. Уравнения АК (17) и (18) справедливы только в режиме неподвижности (ПО (в режиме ZUPT), при котором выполняются соотношения (10) и условия для показаний ТБГ:
Figure 00000068
- matrix (3×3) of the software course. The AC equations (17) and (18) are valid only in the immobility mode (in the ZUPT mode), in which the relations (10) and the conditions for the TBG indications are satisfied:

Figure 00000069
Figure 00000069

Из решений уравнений (17) и (18) получают алгоритмы АК (АКИ и МАК).From the solutions of equations (17) and (18), the AK algorithms (AKI and MAK) are obtained.

Алгоритм АКИ

Figure 00000070
AQI algorithm
Figure 00000070

Figure 00000071
Figure 00000071

Алгоритм МАК (g Т - вариант):MAC algorithm (g T - option):

Figure 00000072
Figure 00000072

ПричемAnd

Figure 00000073
Figure 00000073

Для повышения точности решения задачи АГК, а также обеспечения условий всережимности и устойчивости алгоритмов иногда способы АКИ и МАК выполняют совместно в одном способе (вариант АГК) с использованием расширенной магнито-инерциальной информации [10, 11].To improve the accuracy of solving the AGK problem, as well as to ensure the conditions for all-mode and stability of the algorithms, sometimes the AKI and MAK methods are performed jointly in one method (AGK variant) using extended magneto-inertial information [10, 11].

Способ ориентации инклинометра в составе подземного снаряда в скважине [11] включает измерение проекции на оси связанного базиса напряженности магнитного поля феррозондами, измерение проекции ускорения свободно падающего тела акселерометрами, измерение проекции угловой скорости вращения Земли гироскопами, преобразование первичных сигналов и определение углов пространственной ориентации объекта. При этом оценивают погрешность гироскопов с привлечением информации от спутниковой навигационной системы (СНС) и корректируют величины дрейфов гироскопов с учетом информации от феррозондов. Причем при отсутствии магнитных аномалий вычисляют углы ориентации ПО по сигналам ТБМ

Figure 00000074
а при работе в средах с аномальными магнитными свойствами вычисляют параметры ориентации по сигналам
Figure 00000075
. Таким образом, обработку многомерной магнито-инерциальной информации
Figure 00000076
выполняют по схеме реконфигурации алгоритмов (g Ω -АГК или g T-АГК).The method for orienting an inclinometer as part of an underground projectile in a well [11] includes measuring the projection on the axis of the associated basis of the magnetic field intensity by ferrosondes, measuring the projection of the acceleration of a freely falling body with accelerometers, measuring the projection of the angular velocity of the Earth's rotation with gyroscopes, converting primary signals and determining the angles of the object's spatial orientation. At the same time, the error of the gyroscopes is estimated using information from the satellite navigation system (SNS) and the values of the gyroscope drifts are corrected taking into account information from the fluxgates. Moreover, in the absence of magnetic anomalies, the orientation angles of the software are calculated from the TBM signals
Figure 00000074
and when working in media with anomalous magnetic properties, the orientation parameters are calculated from the signals
Figure 00000075
. Thus, the processing of multidimensional magneto-inertial information
Figure 00000076
perform according to the scheme of reconfiguration of algorithms (g Ω -AGK or g T-AGK).

При отсутствии магнитных аномалий в среде реализуют схему g Т -АГК с помощью безгироскопного магнито-акселерометрического модуля (ТБМ+ТБА). При наличии же магнитных аномалий и при проявлении внешних магнитных помех реализуют автономную ориентацию по схеме g Ω-АГК с использованием только инерциальной информации (ТБА + ТБГ).In the absence of magnetic anomalies in the environment, the g T -AGK scheme is implemented using a non-gyroscope magneto-accelerometric module (TBM+TBA). In the presence of magnetic anomalies and the manifestation of external magnetic interference, autonomous orientation is implemented according to the g Ω-AGK scheme using only inertial information (TBA + TBG).

Общим недостатком способа АГК во всех вариантах (g Ω, gT и g Ω T) являются ограничения на условия использования измерительного модуля (ТБА, ТБМ, ТБГ) в виде требования выполнения режима остановки ПО (режима ZUPT).A common disadvantage of the AGK method in all variants (g Ω, gT and g Ω T) are restrictions on the conditions for using the measuring module (TBA, TBM, TBG) in the form of a requirement to execute the software stop mode (ZUPT mode).

Кроме того, алгоритмы АКИ (20) и МАК (21) вырождаются в районах географических (cosϕ = 0) и геомагнитных

Figure 00000077
полюсов, а также не обеспечивают необходимой точности решения задачи автономной ориентации в околополярных районах (с географической широтой
Figure 00000078
из-за близости векторов
Figure 00000079
к условиям квазиколлинеарности
Figure 00000080
В этих же районах проявляется повышенная чувствительность алгоритмов АГК к погрешностям первичных измерений
Figure 00000081
In addition, the AQI (20) and MAK (21) algorithms degenerate in geographic (cosϕ = 0) and geomagnetic regions.
Figure 00000077
poles, and also do not provide the necessary accuracy of solving the problem of autonomous orientation in circumpolar regions (with a geographic latitude
Figure 00000078
due to the proximity of vectors
Figure 00000079
to the conditions of quasicollinearity
Figure 00000080
In the same areas, an increased sensitivity of AGK algorithms to errors in primary measurements is manifested.
Figure 00000081

С учетом отмеченных недостатков способ АГК в основном нашел практическое применение для решения задач НАВ ПО в предстартовых условиях [12].Taking into account the noted shortcomings, the AGK method has mainly found practical application for solving problems of NAV PO in prelaunch conditions [12].

Однако и в этих случаях для повышения точности решения задачи автономной ориентации ПО необходимо минимизировать погрешности в магнитометрическом

Figure 00000082
и инерциальном
Figure 00000083
каналах измерений.However, in these cases, in order to improve the accuracy of solving the problem of autonomous orientation of the software, it is necessary to minimize errors in the magnetometric
Figure 00000082
and inertial
Figure 00000083
measurement channels.

Известен способ автономной пространственной ориентации (АПО) ПО, заключающейся в составлении матричного уравнения, характеризующего преобразование векторов ГФП

Figure 00000084
из географического базиса
Figure 00000085
в связанный с объектом базис
Figure 00000086
и в последующем решении этого уравнения с целью формирования алгоритмов обработки многомерной геофизической информации (ГФИ) и преобразования ее в пилотажно-навигационную информацию (ПНИ) о параметрах ориентации объекта [13].There is a known method of autonomous spatial orientation (APO) software, which consists in compiling a matrix equation characterizing the transformation of HFP vectors
Figure 00000084
from geographic basis
Figure 00000085
to the basis associated with the object
Figure 00000086
and in the subsequent solution of this equation in order to form algorithms for processing multidimensional geophysical information (GPI) and converting it into flight navigation information (PNI) about the object orientation parameters [13].

Способ оперирует с информацией о векторах ГФП

Figure 00000087
и поэтому назван способом ориентации векторным автономным (СОВА).The method operates with information about HFP vectors
Figure 00000087
and therefore it is called the autonomous vector orientation method (SOVA).

По доступной информации предварительно вычисляют векторы ПТЗ

Figure 00000088
МПЗ
Figure 00000089
и поля вращения Земли
Figure 00000090
в географическом q и m связанном базисахBased on the available information, the PTZ vectors are preliminarily calculated
Figure 00000088
MPZ
Figure 00000089
and the Earth's rotation fields
Figure 00000090
in geographic q and m related bases

Figure 00000091
Figure 00000091

Вектор

Figure 00000092
вычисляют с учетом результатов предварительно выполненных метрологических тарировок и технологических калибровок в соответствии с расширенным уравнением Пуассона [14]:Vector
Figure 00000092
calculated taking into account the results of previously performed metrological calibrations and technological calibrations in accordance with the extended Poisson equation [14]:

Figure 00000093
Figure 00000093

где

Figure 00000094
- вектор напряженности результирующего магнитного поля, сформированного по показаниям ТБМ и приведенного к осям приборного отсчетного базиса р.where
Figure 00000094
- the intensity vector of the resulting magnetic field, formed according to the readings of the TBM and reduced to the axes of the instrument reference basis p.

Figure 00000095
- вектор напряженности МПЗ в точке наблюдения, приведенный к географическому базису q,
Figure 00000095
- EMF intensity vector at the observation point, reduced to the geographical basis q,

Figure 00000096
- компоненты вектора напряженности магнитного поля объекта (МПО), отнесенного к осям связанного базиса m,
Figure 00000096
are the components of the object's magnetic field strength vector (MFO), referred to the axes of the associated basis m,

Figure 00000097
- аналогичные компоненты вектора, обусловленного влиянием электромагнитных источников (ЭМИ) помех,
Figure 00000097
- similar components of the vector, due to the influence of electromagnetic sources (EMR) of interference,

Figure 00000098
- единичная матрица (3×3),
Figure 00000098
- identity matrix (3×3),

Figure 00000099
- матрица коэффициентов Пуассона (3×3),
Figure 00000099
- matrix of Poisson's ratios (3×3),

Figure 00000100
- матрица погрешностей сборки ТБМ (3×3),
Figure 00000100
- TBM assembly error matrix (3×3),

Figure 00000101
- матрица погрешностей монтажа ТБМ на объекте (3×3).
Figure 00000101
- error matrix of TBM installation at the facility (3×3).

Компоненты векторов

Figure 00000102
в осях географического q базиса вычисляют с учетом данных СНС
Figure 00000103
по моделям нормальных ГФП [8, 9, 14]:Vector components
Figure 00000102
in the axes of the geographical q basis is calculated taking into account the SNA data
Figure 00000103
according to normal HFP models [8, 9, 14]:

Figure 00000104
Figure 00000104

Геомагнитный потенциал представляют с помощью сферических рядов Гаусса [8]:The geomagnetic potential is represented using spherical Gauss series [8]:

Figure 00000105
Figure 00000105

где m, n - степень и порядок членов разложения,where m, n - degree and order of expansion terms,

Figure 00000106
- присоединенные функции Лежандра.
Figure 00000106
are associated Legendre functions.

На основе навигационной информации (ϕ, λ, h), получаемой от СНС, вычисляют компоненты вектора кажущегося ускорения

Figure 00000107
в географическом базисе [1, 2]:Based on the navigation information (ϕ, λ, h) received from the SNS, the components of the apparent acceleration vector are calculated
Figure 00000107
in the geographical basis [1, 2]:

Figure 00000108
Figure 00000108

где rϕ, rλ радиусы кривизны эквидистантного референц-эллипсоида [8].where r ϕ , r λ are the radii of curvature of an equidistant reference ellipsoid [8].

Figure 00000109
Figure 00000109

Компоненты вектора

Figure 00000110
определяют на основе данных СНС [1, 2]:Vector components
Figure 00000110
determined on the basis of SNA data [1, 2]:

Figure 00000111
Figure 00000111

Вектор

Figure 00000112
определяют путем численного дифференцирования.Vector
Figure 00000112
determined by numerical differentiation.

Расширяют ГФИ за счет вычисления на основе способа восстановления векторной информации [15] вектора

Figure 00000113
в связанном базисе, а также путем вычисления дополнительных векторов [13] в базисах m и q:GPI is extended by calculating, based on the vector information recovery method [15], the vector
Figure 00000113
in the associated basis, as well as by calculating additional vectors [13] in the m and q bases:

Figure 00000114
Figure 00000114

На основе вычисленных по формулам (11) - (13), (26) - (33), (3), (23) векторов составляют матричное уравнение АПО в условиях функциональной избыточности информации:Based on the vectors calculated by formulas (11) - (13), (26) - (33), (3), (23), the APO matrix equation is compiled under conditions of functional information redundancy:

Figure 00000115
Figure 00000115

В соответствии с принципом декомпозиции разбивают матричное уравнение (34) на частные матричные уравнения идентификации с квадратными матрицами (3) вида:In accordance with the principle of decomposition, the matrix equation (34) is divided into particular matrix identification equations with square matrices (3) of the form:

Figure 00000116
Figure 00000116

где

Figure 00000117
- матрица приборной информации и ГФИ в связанном базисе m (3×3),where
Figure 00000117
- matrix of instrument information and GFI in the associated basis m (3×3),

Figure 00000118
- матрица идентификации (3×3) для k-ого варианта.
Figure 00000118
- identification matrix (3×3) for the k-th option.

Максимально возможное число вариантов построения матричных уравнений идентификации вида (35) составляетThe maximum possible number of options for constructing matrix identification equations of the form (35) is

Figure 00000119
Figure 00000119

Для практических целей из соображений экономии объема оперативной памяти бортового вычислителя достаточно использовать ограниченное число вариантов

Figure 00000120
Figure 00000121
например,
Figure 00000122
For practical purposes, for reasons of saving the amount of RAM of the onboard computer, it is sufficient to use a limited number of options
Figure 00000120
Figure 00000121
for example,
Figure 00000122

Алгоритмы АПО для способа СОВА получают путем обращения уравнений идентификации (35):APO algorithms for the COBA method are obtained by inverting the identification equations (35):

Figure 00000123
Figure 00000123

По алгоритмам АПО (37) вычисляют оценки направляющих косинусов

Figure 00000124
матрицы ориентации
Figure 00000125
для к-ого варианта.According to the APO algorithms (37), estimates of the direction cosines are calculated
Figure 00000124
orientation matrices
Figure 00000125
for the th option.

Используют операцию сравнения оценок (37) и вычисления выровненной оценки матрицы ориентации

Figure 00000126
Use the operation of comparing estimates (37) and calculating the aligned estimate of the orientation matrix
Figure 00000126

Figure 00000127
Figure 00000127

По вычисленным значениям направляющих косинусов матрицы ориентации определяют оценки эйлеровых углов по формулам [13]:Based on the calculated values of the direction cosines of the orientation matrix, the estimates of the Euler angles are determined using the formulas [13]:

Figure 00000128
Figure 00000128

Значения, знаки оценок вычисленных эйлеровых углов

Figure 00000129
а также положение ПО относительно осей географического базиса (q=NHE) определяют с помощью табл.1, 2, 3.Values, signs of estimated Euler angles
Figure 00000129
as well as the position of the software relative to the axes of the geographical basis (q=NHE) is determined using tables 1, 2, 3.

Для формирования первичной приборной информации

Figure 00000130
в способе СОВА используют три блока векторных ДПИ-ТБА, ТБГ, ТБМ. На основе этой ППИ могут быть реализованы трехвекторные и двухвекторные алгоритмы отработки информации (23) - (39). За счет этого реализуют условия функциональной избыточности информации, обеспечивающие свойства отказоустойчивости СОН и ее работоспособность в резервно-аварийных режимах (РАР). При этом допускается отказ любого блока или любых датчиков в пределах одного блока без потери работоспособности в РАР.For the formation of primary instrument information
Figure 00000130
in the COBA method, three blocks of vector DPI-TBA, TBG, TBM are used. Based on this PPI, three-vector and two-vector algorithms for processing information (23) - (39) can be implemented. Due to this, the conditions of functional redundancy of information are implemented, providing the fail-safe properties of the SN and its operability in standby emergency modes (RAR). In this case, failure of any block or any sensors within one block is allowed without loss of operability in the PAP.

Figure 00000131
Figure 00000131

Figure 00000132
Figure 00000132

Figure 00000133
Figure 00000133

Достоинством способа СОВА является и то, что для его реализации не требуется выполнять операции начальной автономной выставки (НАВ) СОН. Недостатки способа СОВА:The advantage of the COBA method is that for its implementation it is not required to perform the operations of the initial autonomous exhibition (NAV) SON. Disadvantages of the SOVA method:

- применение ТБГ приводит к снижению точности решения задачи автономной ориентации из-за проявления дрейфа гироскопов,- the use of TBG leads to a decrease in the accuracy of solving the problem of autonomous orientation due to the drift of gyroscopes,

- сложность алгоритмов обработки информации с учетом функциональной избыточности информации в способе СОВА повышает требования к вычислительным характеристикам микроконтроллера (быстродействию, длине разрядной сетки, информационной производительности).- the complexity of information processing algorithms, taking into account the functional redundancy of information in the COBA method, increases the requirements for the computational characteristics of the microcontroller (speed, bit grid length, information performance).

Известен безгироскопный способ полуавтономной двухвекторной ориентации ПО в пространстве, основанный на комплексном использовании: спутниковой навигационной

Figure 00000134
магнитометрической
Figure 00000135
и инерциальной
Figure 00000136
информации [16].Known non-gyroscope method of semi-autonomous two-vector orientation software in space, based on the integrated use of: satellite navigation
Figure 00000134
magnetometric
Figure 00000135
and inertial
Figure 00000136
information [16].

Этот способ наиболее близок к заявленному способу и поэтому принят за прототип.This method is closest to the claimed method and therefore taken as a prototype.

В магнито-инерциально-спутниковом способе (МИСС DIADA) задачу полуавтономной ориентации ПО решают на основе комплексной обработки двухвекторной

Figure 00000137
и спутниковой
Figure 00000138
информации (по аналогии со способом векторного согласования TRIAD А).In the magnetic-inertial-satellite method (MISS DIADA), the problem of semi-autonomous orientation of the software is solved on the basis of complex processing of the two-vector
Figure 00000137
and satellite
Figure 00000138
information (by analogy with the TRIAD A vector matching method).

Сущность способа МИСС DIADA заключается в вычислении на основе первичной магнито-инерциальной информации

Figure 00000139
оценок направляющих косинусов
Figure 00000140
Figure 00000141
матрицы
Figure 00000142
ориентации ПО с последующим определением эйлеровых углов
Figure 00000143
Способ МИСС DIADA является частным случаем способа СОВА [13]. К достоинствам способа МИСС DIADA следует отнести следующее:The essence of the MISS DIADA method lies in the calculation based on the primary magnetic-inertial information
Figure 00000139
direction cosine estimates
Figure 00000140
Figure 00000141
matrices
Figure 00000142
software orientation followed by determination of Euler angles
Figure 00000143
The MISS DIADA method is a special case of the COBA method [13]. The advantages of the MISS DIADA method include the following:

- отсутствие в ППИ сигналов ТБГ с дрейфом гироскопов способствует повышению показателя точности решения задачи ориентации ПО,- the absence of TBG signals with gyroscope drift in the PRS contributes to an increase in the accuracy of solving the software orientation problem,

- обработка информации по алгоритмам МИСС DIADA может быть включена и выключена в любой момент времени работы системы ориентации без предварительного выполнения операций НАВ.- processing of information according to the MISS DIADA algorithms can be turned on and off at any time during the operation of the attitude control system without first performing NAV operations.

Недостатки способа МИСС DIADA:Disadvantages of the MISS DIADA method:

- способ МИСС DIADA не обеспечивает условия для повышения точности решения задачи ориентации ПО вследствие того, что магнитометрический канал (от ТБМ) построен по грубым алгоритмам, не учитывающим влияние дестабилизирующих факторов, связанных с магнитным полем объекта (МПО) и электромагнитными источниками (ЭМИ) помех, а также связанных с технологическими погрешностями сборки и монтажа ТБМ,- the MISS DIADA method does not provide conditions for improving the accuracy of solving the software orientation problem due to the fact that the magnetometric channel (from TBM) is built according to rough algorithms that do not take into account the influence of destabilizing factors associated with the magnetic field of the object (MFO) and electromagnetic sources (EMR) of interference , as well as those associated with technological errors in the assembly and installation of TBM,

- в алгоритмах обработки информации в способе МИСС DIADA на основе ортов

Figure 00000144
строят не географический отсчетный базис
Figure 00000145
а условный повернутый относительно базиса q трехгранник, с осями, направления которых определяют с помощью ортов, не совпадающих с ортами
Figure 00000146
:- in information processing algorithms in the MISS DIADA method based on unit vectors
Figure 00000144
build a non-geographic reference basis
Figure 00000145
and a conditional trihedron rotated relative to the basis q, with axes whose directions are determined using orts that do not coincide with the orts
Figure 00000146
:

Figure 00000147
Figure 00000147

- возможно нарушение работы МК вследствие того, что в алгоритмах обработки информации по способу МИСС DIADA используют операцию вычисления функции тангенса

Figure 00000148
склонной к разрыву
Figure 00000149
- possible malfunction of the MC due to the fact that in the algorithms for processing information according to the MISS DIADA method, the operation of calculating the tangent function is used
Figure 00000148
prone to breaking
Figure 00000149

- система ориентации, построенная по способу МИСС DIADA, не обладает повышенными показателями надежности и отказоустойчивости в РАР из-за отсутствия условия функциональной избыточности информации.- the orientation system built according to the MISS DIADA method does not have increased reliability and fault tolerance in PAP due to the absence of a condition for functional redundancy of information.

Вместе с тем, реализация двухвекторного способа МИСС DIADA с учетом устранения отмеченных недостатков создает предпосылки для разработки малогабаритной двублочной (ТБА, ТБМ) безгироскопной полуавтономной бесплатформенной системы ориентации (БСО). Практическое использование такой безгироскопной БСО весьма привлекательна и эффективна как в производстве (технологичность, экономичность), так и в эксплуатации (надежность, малогабаритность и миниатюрность), особенно для БЛА.At the same time, the implementation of the two-vector MISS DIADA method, taking into account the elimination of the noted shortcomings, creates the prerequisites for the development of a small-sized two-unit (TBA, TBM) gyroscope-free semi-autonomous strapdown attitude control system (BSO). The practical use of such a gyroscope-free BSO is very attractive and effective both in production (manufacturability, economy) and in operation (reliability, small size and miniaturization), especially for UAVs.

В задачу настоящего изобретения входит разработка способа автономной бесплатформенной ориентации ПО в околоземном пространстве, свободного от недостатков аналогов и прототипа.The objective of the present invention is to develop a method for autonomous strapdown orientation software in near-Earth space, free from the disadvantages of analogs and prototype.

Решение поставленной задачи достигают за счет усовершенствования способа обработки магнито-инерциально-спутниковой информации (МИС-информации):The solution of the problem is achieved by improving the method of processing magnetic-inertial-satellite information (MIS information):

- путем усовершенствования алгоритмов обработки информации в магнитометрическом канале, с целью учета технологических особенностей ТБМ и магнитных свойств самого ПО,- by improving the algorithms for processing information in the magnetometric channel, in order to take into account the technological features of TBM and the magnetic properties of the software itself,

- за счет разработки более совершенных и эффективных алгоритмов обработки МИС-информации в соответствии с технологией алгоритмического обеспечения автономной пространственной ориентации (АПО) [13].- due to the development of more advanced and efficient algorithms for processing MIS information in accordance with the technology of algorithmic support for autonomous spatial orientation (APO) [13].

Предлагаемый способ решения задачи автономной ориентации ПО в околоземном пространстве авторы назвали «магнито-инерциальным методом определения значений А» (МИМОЗА) в связи с тем, что он позволяет определить девятимерные параметры ориентации -направляющие косинусы матрицы ориентации А.The proposed method for solving the problem of autonomous orientation of software in near-Earth space, the authors called the "magnetic-inertial method for determining the values of A" (MIMOSA) due to the fact that it allows you to determine the nine-dimensional orientation parameters - the direction cosines of the orientation matrix A.

Сущность предлагаемого способа (МИМОЗА) заключается определении оценок направляющих косинусов матрицы ориентации

Figure 00000150
ПО путем комплексной обработки МИС-информации с учетом технологических особенностей магнито-метрического канала с последующим вычислением оценок эйлеровых углов
Figure 00000151
ориентации объекта по невыбиваемым всережимным алгоритмам.The essence of the proposed method (MIMOSA) is to determine the estimates of the direction cosines of the orientation matrix
Figure 00000150
Software by complex processing of MIS-information, taking into account the technological features of the magnetometric channel, followed by calculation of estimates of Euler angles
Figure 00000151
orientation of the object according to non-knockout all-mode algorithms.

Предлагаемый способ поясняется с помощью Фиг. 1, 2. На Фиг. 1 представлена функциональная схема способа МИМОЗА,The proposed method is illustrated with the help of Fig. 1, 2. In Fig. 1 shows a functional diagram of the MIMOSA method,

1 - блок операций технологических (инструментальных и объектовых) калибровок,1 - block of operations of technological (instrumental and object) calibrations,

2 - блок операций формирования и преобразования первичной приборной информации (ППИ),2 - block of operations for the formation and conversion of primary instrument information (PDI),

3 - блок вычислительных операций в МК по алгоритмам МИМОЗА,3 - a block of computational operations in the MC according to the MIMOSA algorithms,

4 - блок вычислительных операций в МК по алгоритмам КАСКАД.4 - a block of computational operations in the MK according to the CASCADE algorithms.

На ФИГ.2 представлена схема алгоритмического обеспечения способа МИМОЗА.FIG.2 shows a diagram of the algorithmic support of the MIMOSA method.

5 - алгоритмы технологического обеспечения модуля (АТОМ),5 - algorithms for technological support of the module (ATOM),

6 - алгоритмы обработки МИС-информации (МИМОЗА),6 - MIS-information processing algorithms (MIMOSA),

7- комплексные алгоритмы самоконтроля и комбинированной автономной диагностики (КАСКАД).7- complex algorithms for self-control and combined autonomous diagnostics (CASKAD).

Сущность способа МИМОЗА заключается в последовательном выполнении операций измерений, формирования ППИ и ее комбинированной обработки (ФИГ. 1, 2):The essence of the MIMOSA method lies in the sequential execution of measurement operations, the formation of PPI and its combined processing (FIGS. 1, 2):

1. Заранее (до старта ПО) выполняют операции метрологических тарировок и технологических калибровок магнито-метрического и инерциального каналов измерений (поз. 1 на Фиг. 1). Технологические операции выполняют по методике, описанной в научно-технической литературе [14].1. In advance (before the start of the software), the operations of metrological calibration and technological calibration of the magnetometric and inertial measurement channels (item 1 in Fig. 1) are performed. Technological operations are performed according to the method described in the scientific and technical literature [14].

Обработку технологической информации (ТИ) выполняют по алгоритмам технологического обеспечения модуля (АТОМ) (поз.5 на Фиг. 2).The processing of technological information (TI) is performed according to the algorithms of the technological support of the module (ATOM) (pos.5 in Fig. 2).

2. На основе результатов измерений векторов

Figure 00000152
в приборном измерительном базисе
Figure 00000153
с учетом данных технологических калибровок выполняют операции коррекции показаний блоков (ТБА, ТБМ) и приведения их к ортонормированным осям связанного базиса m=XYZ [13, 14] (поз.2 на Фиг. 1):2. Based on the results of measurements of vectors
Figure 00000152
in instrumental measuring basis
Figure 00000153
taking into account the data of technological calibrations, operations are performed to correct the readings of the blocks (TBA, TBM) and bring them to the orthonormal axes of the associated basis m=XYZ [13, 14] (pos. 2 in Fig. 1):

Figure 00000154
Figure 00000154

где

Figure 00000155
- транспортированная матрица монтажа модуля на объекте,where
Figure 00000155
- transported module mounting matrix on site,

Figure 00000156
- обратные матрицы сборки ТБМ и ТБА, соответственно.
Figure 00000156
- inverse assembly matrices of TBM and TBA, respectively.

3. Выполняют основные операции обработки МИС-информации по алгоритмам МИМОЗА (поз.3 на Фиг. 1, поз.6 на Фиг. 2).3. Perform the basic operations of processing MIS information algorithms MIMOSA (pos.3 in Fig. 1, pos.6 in Fig. 2).

Вычисляют компоненты векторов

Figure 00000157
в географическом базисе q по формулам (27)-(32) с учетом использования навигационной информации от СНС
Figure 00000158
Calculate components of vectors
Figure 00000157
in the geographical basis q according to formulas (27) - (32) taking into account the use of navigation information from the SNA
Figure 00000158

Вычисляют дополнительный векторCalculate an additional vector

Figure 00000159
Figure 00000159

в связанном (т) и географическом (q) базисах:in bound (t) and geographic (q) bases:

Figure 00000160
Figure 00000160

С учетом вычисленных векторов составляют основное уравнение способа МИМОЗА в матричной форме:Taking into account the calculated vectors, the main equation of the MIMOSA method is compiled in matrix form:

Figure 00000161
Figure 00000161

Или в компактных формах:Or in compact forms:

Figure 00000162
Figure 00000162

где Р- матрица приборной информации, N -матрица идентификации (3×3).where Р is the instrument information matrix, N is the identification matrix (3×3).

Матрицу ориентации ПО А определяют через направляющие косинусы

Figure 00000163
Figure 00000164
углов между ортами связанного
Figure 00000165
и географического
Figure 00000166
базисов:The orientation matrix of software A is determined through the direction cosines
Figure 00000163
Figure 00000164
angles between the unit vectors of the connected
Figure 00000165
and geographical
Figure 00000166
bases:

Figure 00000167
Figure 00000167

Путем обращения матричного уравнения (45) (или (46), (47)) получают основной алгоритм обработки информации с целью вычисления оценки матрицы ориентации

Figure 00000168
по способу МИМОЗА:By inverting the matrix equation (45) (or (46), (47)) a basic information processing algorithm is obtained in order to calculate the estimate of the orientation matrix
Figure 00000168
according to the MIMOSA method:

Figure 00000169
Figure 00000169

где

Figure 00000170
- обратная и союзная матрицы,where
Figure 00000170
- inverse and union matrices,

det N - детерминант матрицы идентификации N.det N is the determinant of the identification matrix N.

Проверяют выполнение условия невырожденности матрицы идентификации N:The fulfillment of the condition of non-degeneracy of the identification matrix N is checked:

Figure 00000171
Figure 00000171

По формулам (39) и табл.1-3 вычисляют оценки эйлеровых углов

Figure 00000172
и определяют их знаки.According to formulas (39) and Tables 1-3, estimates of Euler angles are calculated
Figure 00000172
and determine their signs.

4. Выполняют контрольные и нормирующие операции (поз.4 на Фиг. 1) по комплексным алгоритмам самотестирования и комбинированной автономной диагностики (КАСКАД) (поз.7 на Фиг. 2):4. Control and normalizing operations are performed (pos. 4 in Fig. 1) according to complex algorithms for self-testing and combined autonomous diagnostics (CASKAD) (pos. 7 in Fig. 2):

Figure 00000173
Figure 00000173

Аналогичным образом выполняют контрольные операции над компонентами дополнительных векторов (33).Similarly perform control operations on the components of additional vectors (33).

Проверку правильности вычисления оценок параметров ориентации ПО выполняют по алгоритмам автономного контроля и нормировки (АКН) [17]:The verification of the correctness of the calculation of estimates of the software orientation parameters is performed according to the algorithms of autonomous control and normalization (ACN) [17]:

Figure 00000174
Figure 00000174

По результатам выполнения операций АКН по алгоритмам КАСКАД в заключение производят операции коррекции и нормировки результатов вычислений в блоке поз.3 (Фиг. 1) [17].Based on the results of performing DCA operations according to the CASCADE algorithms, in conclusion, operations are performed to correct and normalize the results of calculations in block pos.3 (Fig. 1) [17].

Практическая реализация предлагаемого способа МИМОЗА может быть выполнена как на импортной, так и на отечественной элементной базе (табл.4,5).The practical implementation of the proposed method MIMOSA can be performed both on imported and domestic element base (table 4,5).

Численные оценки расчетным путем показывают, что для реализации бесплатформенной системы ориентации (БСО) на основе предлагаемого способа с допустимыми погрешностями ориентации ПО в пространстве в пределах 10'…20' достаточно использовать в составе БСО блоки векторных датчиков, имеющих инструментальные погрешности и разрешающие способности не хуже пороговых значений:Numerical estimates by calculation show that for the implementation of a strapdown attitude control system (SOS) based on the proposed method with permissible errors in the orientation of software in space within 10'...20', it is sufficient to use blocks of vector sensors as part of the SSO, which have instrumental errors and resolutions no worse than threshold values:

Figure 00000175
Figure 00000175

что соответствует уровню достижимых показателей для существующих (табл.4), а тем более для перспективных векторных датчиков.which corresponds to the level of achievable indicators for existing (Table 4), and even more so for promising vector sensors.

Длина разрядной сетки МК в 24 бит, необходимая для обеспечения вычислительных операций при обработке информации с гарантированной точностью решения задачи автономной ориентации (с допустимой погрешностью и разрешающей способностью не хуже 1") предполагает:The length of the MK bit grid of 24 bits, which is necessary to provide computational operations when processing information with guaranteed accuracy in solving the problem of autonomous orientation (with an allowable error and a resolution of at least 1"), suggests:

- измерение компонент вектора

Figure 00000176
с помощью ТБМ с допустимой погрешностью
Figure 00000177
(с точностью до второго знака после запятой),- measurement of vector components
Figure 00000176
using TBM with an allowable error
Figure 00000177
(accurate to the second decimal place),

- измерение компонент вектора n с помощью ТБА с допустимой погрешностью

Figure 00000178
(с точностью до пятого знака после запятой),- measurement of the components of the vector n using TBA with an allowable error
Figure 00000178
(accurate to the fifth decimal place),

- вычисление в МК функций эйлеровых углов с допустимой погрешностью, не превышающей 0,001%(с точностью до шестого знака после запятой).- calculation in MK of functions of Euler angles with a permissible error not exceeding 0.001% (with an accuracy of six decimal places).

Для сравнения следует указать на то, что в современных цифровых пилотажно-навигационных комплексах обработку информации выполняют с длиной разрядной сетки в 16... 32 знака.For comparison, it should be pointed out that in modern digital flight and navigation systems, information is processed with a digit grid length of 16 ... 32 characters.

Определение потребной частоты обновления информации связано с оценкой динамических свойств ПО, на котором предполагают реализовать БСО в соответствии с предлагаемым способом. Численный анализ показывает, что для самого динамичного канала крена (вращения) ПО частота обновления информации в БСО должна удовлетворять условию:Determining the required frequency of updating information is associated with an assessment of the dynamic properties of the software on which it is proposed to implement the BSO in accordance with the proposed method. Numerical analysis shows that for the most dynamic channel of the roll (rotation) of the software, the frequency of updating information in the BSO must satisfy the condition:

Figure 00000179
Figure 00000179

При допустимой погрешности δγ = 1'' для высокоманевренного ПО

Figure 00000180
Figure 00000181
частота
Figure 00000182
Для маломаневренных ПО эта частота обновления информации в БСО
Figure 00000183
может быть снижена на 1…2 порядка. Частота обновления информации в пилотажном
Figure 00000184
и навигационном
Figure 00000185
должны удовлетворять условию согласования:With an allowable error δγ = 1'' for highly maneuverable software
Figure 00000180
Figure 00000181
frequency
Figure 00000182
For low-maneuverable software, this frequency of updating information in the BSO
Figure 00000183
can be reduced by 1...2 orders of magnitude. The frequency of updating information in the flight
Figure 00000184
and navigational
Figure 00000185
must satisfy the agreement condition:

Figure 00000186
Figure 00000186

При частоте обновления навигационной информации

Figure 00000187
(от СНС) условие (55) выполняется с большим запасом.When the frequency of updating navigation information
Figure 00000187
(from SNS) condition (55) is satisfied with a large margin.

С другой стороны, шаговая частота информации в

Figure 00000188
должна быть согласована с тактовой частотой
Figure 00000189
обработки приборной, геофизической и пилотажно-навигационной информации в МК:On the other hand, the step frequency of information in
Figure 00000188
must be matched to the clock frequency
Figure 00000189
processing of instrumental, geophysical and flight and navigation information in MC:

Figure 00000190
Figure 00000190

При выборе современных бортовых вычислителей (табл.4) условие (56)выполняется.When choosing modern on-board computers (Table 4), condition (56) is fulfilled.

Немаловажным фактом в пользу предлагаемого способа бесплатформенной автономной ориентации ПО в пространстве является тот факт, что этот способ не накладывает никаких ограничений на выбор места установки ТБМ на объекте. В соответствии с требованиями отраслевого стандарта (ОСТ 1 00374-80 «Датчики магнитного курса. Требования к размещению на самолетах и вертолетах») в авиации существуют ограничения на выбор места установки на летательных аппаратах магнитометрических датчиков. Аналогичные ограничения существуют в морском флоте и ракетно-космической технике. Более того, для снижения уровня намагниченности плавающих аппаратов в морском флоте широко используют технологию размагничивания кораблей и подводных лодок.An important fact in favor of the proposed method of strapdown autonomous software orientation in space is the fact that this method does not impose any restrictions on the choice of the TBM installation site at the facility. In accordance with the requirements of the industry standard (OST 1 00374-80 "Magnetic heading sensors. Requirements for placement on airplanes and helicopters") in aviation, there are restrictions on the choice of installation location for magnetometric sensors on aircraft. Similar restrictions exist in the navy and rocket and space technology. Moreover, to reduce the level of magnetization of floating vehicles in the navy, the technology of demagnetization of ships and submarines is widely used.

В соответствии с алгоритмами обработки магнитометрической информации (41) в предлагаемом способе МИМОЗА учитывают не только магнитные и электромагнитные свойства ПО, но и погрешности сборки ТБМ и ошибки его монтажа на объекте.In accordance with the algorithms for processing magnetometric information (41), the proposed MIMOSA method takes into account not only the magnetic and electromagnetic properties of the software, but also the assembly errors of the TBM and the errors of its installation at the facility.

Кроме того, в соответствии с алгоритмами беслатформенной обработки информации (37Н39), (табл.1-3)In addition, in accordance with the algorithms of platformless information processing (37H39), (Tables 1-3)

- сняты всякие ограничения на условия выполнения пространственных маневров ПО (т.е. обеспечиваются условия всеманевренности и всережимности работы БСО),- all restrictions on the conditions for performing spatial maneuvers of the software have been removed (i.e., the conditions for all-maneuverability and all-mode operation of the BSO are provided),

- не требуется предварительное выполнение операций начальной автономной выставки (НАВ).- no preliminary execution of the operations of the initial autonomous exhibition (NAV) is required.

Figure 00000191
Figure 00000191

Figure 00000192
Figure 00000192

Для БСО, реализующей алгоритмы МИМОЗА, важно выполнить три режима работы в 3 этапа:For a BSO that implements MIMOSA algorithms, it is important to perform three modes of operation in 3 stages:

- режим (этап) технологической подготовки,- mode (stage) of technological preparation,

- штатный режим (этап) работы,- regular mode (stage) of work,

- режим (этап) самотестирования и самодиагностики.- mode (stage) of self-testing and self-diagnostics.

В конструктивном отношении БСО, реализующая способ МИМОЗА, может быть построена по одному их трех вариантов:Structurally, the BSO that implements the MIMOSA method can be built according to one of three options:

- в виде единого моноблока (модуля),- in the form of a single monoblock (module),

- в виде набора отдельных блоков,- in the form of a set of separate blocks,

- в смешанном варианте.- in a mixed version.

Вычислитель БСО может быть реализован по схеме, встроенной в измерительный модуль конструкции или в виде отдельного вычислительного блока.The BSO calculator can be implemented according to the circuit built into the design measuring module or as a separate computing unit.

Особенность практической реализации предлагаемого изобретения заключается в том, что аппаратную часть системы выбирают исходя из конкретных требований, связанных с типом объекта, средой и условиями его применения, а достижение системой соответствующих функций обеспечивают за счет сменного универсального программно-алгоритмического обеспечения. Это означает, что предлагаемый способ может быть реализован как в существующих БСО, так и в проектируемых и перспективных разработках.A feature of the practical implementation of the proposed invention lies in the fact that the hardware of the system is selected based on the specific requirements associated with the type of object, the environment and the conditions for its use, and the achievement of the corresponding functions by the system is ensured by the replaceable universal software and algorithmic support. This means that the proposed method can be implemented both in existing BSOs and in planned and promising developments.

Анализ отечественной и зарубежной научно-технической литературы, и патентных источников за последние 30 лет показывает, что альтернативы предлагаемому изобретению в настоящее время не существует, а сам предлагаемый способ бесплатформенной автономной ориентации ПО обладает необходимыми признаками новизны, актуальности и перспективности.An analysis of domestic and foreign scientific and technical literature, and patent sources over the past 30 years shows that there is currently no alternative to the proposed invention, and the proposed method of strapdown autonomous software orientation itself has the necessary signs of novelty, relevance and prospects.

Перечень литературных и патентных источниковList of literature and patent sources

1. Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем/Под общ. ред. д.т.н. В.Я. Распопова. - СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009, -280 с. 1. Matveev V.V., Raspopov V.Ya. Fundamentals of building strapdown inertial navigation systems / Under the general. ed. d.t.s. V.Ya. Raspopov. - St. Petersburg: State Scientific Center of the Russian Federation JSC "Concern" Central Research Institute "Elektropribor", 2009, -280 p.

2. Ориентация и навигация подвижных объектов. Современные информационные технологии/Под общ. ред. Б.С.Алешина, К.К. Верееменко, А.И. Черноморского. -М.: Физматлит, 2006. - 424 с. 2. Orientation and navigation of moving objects. Modern information technologies / Under the general. ed. B.S. Aleshina, K.K. Vereemenko, A.I. Chernomorsky. -M.: Fizmatlit, 2006. - 424 p.

3. Репников А.В., Сачков Г.П., Черноморский А.Н. Гироскопические системы: Учеб. пособие для авиац. вузов/Под ред. д.т.н. А.В. Репникова. -М.: Машиностроение, 1983. -319 с. 3. Repnikov A.V., Sachkov G.P., Chernomorsky A.N. Gyroscopic systems: Proc. allowance for aviation. universities / Ed. d.t.s. A.V. Repnikov. -M.: Mashinostroenie, 1983. -319 p.

4. Рахтеенко Е.Р.Гироскопические системы ориентации. - М.: Машиностроение, 1989.-232 с. 4. Rakhteenko E.R. Gyroscopic orientation systems. - M.: Mashinostroenie, 1989.-232 p.

5. Микромеханические датчики и системы. Практические результаты и перспективы развития /XII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам-СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2005, -С.262-275.5. Micromechanical sensors and systems. Practical results and development prospects / XII St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems - St. Petersburg: State Scientific Center of the Russian Federation OJSC Concern Central Research Institute Elektropribor, 2005, - P. 262-275.

6. Проскуряков Г.М., Плотников П.К. Геометрия и кинематика пространственного состояния подвижных объектов: учебн. пособие/Сарат.техн. ун-т, Саратов, 2008. -155 с. 6. Proskuryakov G.M., Plotnikov P.K. Geometry and kinematics of the spatial state of moving objects: textbook. allowance/Sarat.tech. un-t, Saratov, 2008. -155 p.

7. Шведов А.П. Комлексирование магнитометрических и инерциальных систем ориентации/А.П. Шведов, Ю.В. Иванов, Д.М. Малютин, Р.В. Алалуев, М.Г. Погорелов//Справочник. Инженерный журнал. Приложение №6,2010 г. -С 15-19.7. Shvedov A.P. Complexing of magnetometric and inertial orientation systems / A.P. Shvedov, Yu.V. Ivanov, D.M. Malyutin, R.V. Alaluev, M.G. Pogorelov//Handbook. Engineering Journal. Appendix No. 6, 2010 - From 15-19.

8. Руководство по Всемирной геодезической системе - 1984 (WGS-84)/-Международная организация гражданской авиации IKAO, изд.2ое,2002, DOC 9674.8. Manual of the World Geodetic System - 1984 (WGS-84) / - International Civil Aviation Organization IKAO, 2nd edition, 2002, DOC 9674.

9. International Geomagnetic Reference Field IGRF WMM-20, URL: // www.ngdc.noaa.gov/com (дата обращения: 20.12.2021).9. International Geomagnetic Reference Field IGRF WMM-20, URL: // www.ngdc.noaa.gov/com (accessed 12/20/2021).

10. Силкин А.А. Синтез и анализ алгоритмов определения пространственной ориентации беспилотной аэродинамической платформы по измерениям магнитного поля Земли/диссерт.на соиск.уч. степени канд. техн. наук/Инст.машиноведения им.А.А. Благонравова РАН. -М.,2002.10. Silkin A.A. Synthesis and analysis of algorithms for determining the spatial orientation of an unmanned aerodynamic platform based on measurements of the Earth's magnetic field / dissertation. degree cand. tech. Sciences / Institute of Mechanical Engineering named after A.A. Blagonravov RAS. -M., 2002.

11. Пат RU №2503 810 МПК Е21 В 47/22. Способ автономной ориентации инклинометра в скважине, опубл. 10.01.2014.11. Pat RU No. 2503 810 IPC E21 B 47/22. The method of autonomous orientation of the inclinometer in the well, publ. 01/10/2014.

12. Биндер Я.И. Падерина Т.В. Бесплатформенный инерциальный измерительный модуль: компасирование и калибровка на подвижном основании в условиях ограничения угловых перемещений /Гироскопия и навигация, №4 2003, С.30-40.12. Binder Ya.I. Paderina T.V. Strapdown inertial measuring module: compassing and calibration on a movable base in conditions of limited angular displacements / Gyroscopy and navigation, No. 4 2003, P. 30-40.

13. Патент RU №2653967 С1 МПК G 01 21/00 Способ автономной ориентации подвижных объектов /авторы: Проскуряков Г.М. и др./Патентообладатель-ФГБОУ ВО Сарат.госуд. техн. ун-т им. Гагарина Ю.А. от 20.06.2017, опубл.15.05.2018, Бюлл. №14.13. Patent RU No. 2653967 C1 IPC G 01 21/00 Method for autonomous orientation of moving objects /authors: Proskuryakov G.M. et al./Patentee-FGBOU VO Sarat.gosud. tech. un-t im. Gagarina Yu.A. dated 06/20/2017, publ. 05/15/2018, Bull. No. 14.

14. Игнатьев А.А., Проскуряков Г.М. Гетеромагнитометрия: алгоритмы, методики, калибровки блоков магнитометров. Саратов: Изд-во Сарат.ун-та, 2014. -152 с. 14. Ignatiev A.A., Proskuryakov G.M. Heteromagnetometry: algorithms, techniques, calibration of magnetometer blocks. Saratov: Publishing House of Sarat.un-ta, 2014. -152 p.

15. Патент RU №2757828 МПК G05D 1/00; G 05 В23/00; G06F 11/00. Способ восстановления векторной информации в информационно-измерительных системах /авторы: Проскуряков Г.М., Голованов П.Н., Пыльский В.А./Патентообладатель -ФГБОУ ВО Сарат.госуд. техн. ун-т им. Гагарина Ю.А. от 15.12.2020, опубл.21.10.2021, Бюлл. №30.15. Patent RU No. 2757828 IPC G05D 1/00; G 05 B23/00; G06F 11/00. A method for restoring vector information in information-measuring systems /authors: Proskuryakov G.M., Golovanov P.N., Pylsky V.A. tech. un-t im. Gagarina Yu.A. dated 12/15/2020, publ. 10/21/2021, Bull. No. 30.

16. Корюкин М.С.Построение алгоритмов функционирования интегрированной с СНС безгироскопной системы ориентации летательного аппарата (материалы VII конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»/Под общ. ред. акад. РАН В, Г. Пешехонова, - СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2006, -С.282-287.16. Koryukin M.S. Construction of algorithms for the operation of a gyroscope-free aircraft orientation system integrated with SNS (materials of the VII conference of young scientists "Navigation and motion control" / Under the general editorship of Academician RAS V, G. Peshekhonov, - St. Petersburg: SSC RF JSC Concern Central Research Institute Elektropribor, 2006, -p.282-287.

17. Бранец В.Н. Лекции по теории бесплатформенных инерциальных навигационных систем управления: Учеб. пособие. -М.: МФТИ,2009. -304 с. 17. Branets V.N. Lectures on the theory of strapdown inertial navigation control systems: Proc. allowance. -M.: MIPT, 2009. -304 p.

Claims (1)

Способ бесплатформенной автономной ориентации подвижных объектов в околоземном пространстве, основанный на формировании первичной приборной информации о векторе кажущегося ускорения
Figure 00000193
и векторе напряженности результирующего магнитного поля
Figure 00000194
по сигналам предварительно откалиброванных трехосных блоков акселерометров и магнитометров, а также на последующей обработке этой информации с учетом использования навигационной информации, получаемой от спутниковой навигационной системы, с целью определения параметров ориентации объекта, отличающийся тем, что сначала на основе способа восстановления векторной информации измеренные векторы
Figure 00000195
корректируют с учетом результатов предварительно выполненных технологических калибровок и приводят к осям ортонормированного базиса m=XYZ, связанного с объектом
Figure 00000196
затем на основе использования навигационной информации от спутниковой навигационной системы вычисляют компоненты векторов поля тяжести Земли
Figure 00000197
геомагнитного поля
Figure 00000198
и кажущегося ускорения
Figure 00000199
приведенных к осям базиса q, и наконец, по скорректированным и приведенным к базисам m и q векторам
Figure 00000200
определяют параметры ориентации объекта с использованием безынтегральных алгоритмов бесплатформенной обработки векторной информации.
A method for strapdown autonomous orientation of moving objects in near-Earth space, based on the formation of primary instrumental information about the apparent acceleration vector
Figure 00000193
and vector of the resulting magnetic field
Figure 00000194
according to the signals of pre-calibrated three-axis blocks of accelerometers and magnetometers, as well as on the subsequent processing of this information, taking into account the use of navigation information received from a satellite navigation system, in order to determine the orientation parameters of an object, characterized in that, first, based on the method of restoring vector information, the measured vectors
Figure 00000195
are corrected taking into account the results of previously performed technological calibrations and lead to the axes of the orthonormal basis m=XYZ associated with the object
Figure 00000196
then, based on the use of navigation information from the satellite navigation system, the components of the vectors of the Earth's gravity field are calculated
Figure 00000197
geomagnetic field
Figure 00000198
and apparent acceleration
Figure 00000199
reduced to the axes of the q basis, and finally, according to the vectors corrected and reduced to the m and q bases
Figure 00000200
determine the orientation parameters of the object using non-integral algorithms for strapdown processing of vector information.
RU2022116056A 2022-06-14 Method for autonomous orientation of objects in near-earth space RU2787971C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2787971C1 true RU2787971C1 (en) 2023-01-13

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2800846C1 (en) * 2022-11-28 2023-07-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Method of autonomous inertial orientation of moving objects

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9817102B1 (en) * 2016-06-10 2017-11-14 Apple Inc. De-weighting of outlier signals in a radio frequency navigation system
RU2713078C1 (en) * 2016-12-22 2020-02-03 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Method of determining angles of spatial orientation
WO2020252575A1 (en) * 2019-06-17 2020-12-24 Rohit Seth Relative position tracking using motion sensor with drift correction
RU2745083C1 (en) * 2020-04-28 2021-03-19 Акционерное общество "Аэроприбор-Восход" Methods of generating data on the orientation of the object and the navigation system of the aircraft for their implementation
RU2745364C1 (en) * 2020-07-21 2021-03-24 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") Satellite gravity gradiometry method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9817102B1 (en) * 2016-06-10 2017-11-14 Apple Inc. De-weighting of outlier signals in a radio frequency navigation system
RU2713078C1 (en) * 2016-12-22 2020-02-03 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Method of determining angles of spatial orientation
WO2020252575A1 (en) * 2019-06-17 2020-12-24 Rohit Seth Relative position tracking using motion sensor with drift correction
RU2745083C1 (en) * 2020-04-28 2021-03-19 Акционерное общество "Аэроприбор-Восход" Methods of generating data on the orientation of the object and the navigation system of the aircraft for their implementation
RU2745364C1 (en) * 2020-07-21 2021-03-24 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") Satellite gravity gradiometry method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2800846C1 (en) * 2022-11-28 2023-07-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Method of autonomous inertial orientation of moving objects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103196445B (en) Based on the carrier posture measuring method of the earth magnetism supplementary inertial of matching technique
CN104374388A (en) Flight attitude determining method based on polarized light sensor
Sun et al. Accuracy improvement of SINS based on IMU rotational motion
Fresk et al. A generalized reduced-complexity inertial navigation system for unmanned aerial vehicles
CN112556724A (en) Initial coarse alignment method for low-cost navigation system of micro aircraft in dynamic environment
Al-Jlailaty et al. Efficient attitude estimators: A tutorial and survey
CN110514200A (en) A kind of inertial navigation system and high revolving speed posture of rotator measurement method
RU2787971C1 (en) Method for autonomous orientation of objects in near-earth space
CN110940336B (en) Strapdown inertial navigation simulation positioning resolving method and device and terminal equipment
CN111060140B (en) Polar region inertial navigation error obtaining method under earth ellipsoid model
CN111026139B (en) Three-dimensional model posture adjustment control method based on flight track
Zhang et al. Research on auto compensation technique of strap-down inertial navigation systems
Zhu et al. Accuracy improvement of a redundant inertial measurement unit brought about by the dual-axis rotational motion
RU2800846C1 (en) Method of autonomous inertial orientation of moving objects
Binder Construction of a geographically oriented horizon trihedron in gyroscopic orientation systems intended to aid navigation dead reckoning part 1. Gyroscopic orientation with a correctable pendulum. Implementation in a free gyroscope
RU2826826C2 (en) Autonomous complex for correction of inertial systems of platform orientation and navigation of mobile objects
CN115993114A (en) Two-position smooth and accurate north-seeking method based on MEMS gyroscope north-seeking instrument
RU2806707C1 (en) Method of strapdown inertial navigation
RU2784859C1 (en) Method for platform-free orientation of moving objects
Sotak Testing the coarse alignment algorithm using rotation platform
Schneider Vector principles of inertial navigation
RU2059205C1 (en) Method of determination of orientation and navigation parameters of mobile objects
RU2782334C1 (en) Method for determining object orientation parameters using semi-analytical inertial navigation system with geographical orientation of four-axis gyroplatform axes
RU2758807C1 (en) Installation for demonstration of the micromechanical artificial horizon
CN114322970B (en) Dual gyroscope north-seeking method, system and storage medium