Диссертация (1025150)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТИМЕНИ Н.Э. БАУМАНАНа правах рукописиДзуев Астемир АдамовичИНВАРИАНТНАЯ КАЛИБРОВКА БЛОКА АКСЕЛЕРОМЕТРОВБЕСПЛАТФОРМЕННЫХ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХСИСТЕМСпециальность 05.11.03 – Приборы навигацииДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:д.т.н., профессор,Егоров Ю.Г.Москва – 20172ОглавлениеСтр.Введение .................................................................................................................. 5Глава 1. Нелинейная математическая модель процесса калибровкиблока акселерометров БИНС ...............................................................................
131.1. Анализ требований к калибровке блока акселерометров ипостановка задач исследования........................................................................ 131.2. Функциональная схема калибровки блока акселерометров................. 181.3. Системы координат и матрицы перехода .............................................. 211.4. Синтез модели процесса калибровки блока акселерометров............... 261.5. Анализ наблюдаемости калибруемых параметров блокаакселерометров ..................................................................................................
33Выводы по первой главе ...................................................................................... 41Глава 2. Инвариантные программы калибровки блока акселерометровБИНС...................................................................................................................... 422.1. Синтез инвариантных программ калибровки блокаакселерометров .................................................................................................. 422.2.
Сравнительный анализ инвариантных программ калибровкиблока акселерометров........................................................................................ 502.3. Синтез инвариантных программ калибровки блокаакселерометров с учетом квадратичных составляющих погрешностеймасштабных коэффициентов ............................................................................ 54Выводы по второй главе ...................................................................................... 62Глава 3.
Итерационная процедура калибровки блока акселерометровБИНС...................................................................................................................... 633Стр.3.1. Синтез итерационной процедуры калибровки блокаакселерометров .................................................................................................. 633.2. Процедура калибровки с учетом неравноточности измерительныхканалов блока акселерометров .........................................................................
693.3. Численное моделирование итерационной процедуры калибровкиблока акселерометров........................................................................................ 73Выводы по третьей главе ..................................................................................... 81Глава 4. Экспериментальные исследования разработанныхинвариантных программ и итерационной процедуры калибровкиблока акселерометров БИНС ............................................................................... 824.1. Экспериментальная установка и оборудование ....................................
824.2. Анализ шумовых составляющих измерительных каналов блокаакселерометров с использованием вариации Аллана .................................... 864.3. Экспериментальное определение оптимального времениусреднения выходных данных измерительных каналов блокаакселерометров .................................................................................................. 914.4.
Экспериментальное исследование точностных характеристикитерационной процедуры калибровки блока акселерометров ...................... 964.5. Экспериментальное исследование точностных характеристикоптимальной инвариантной программы калибровки блокаакселерометров ................................................................................................ 1034.6.
Экспериментальное исследование температурной зависимостиинструментальных погрешностей блока акселерометров ........................... 1084.7. Экспериментальное исследование точностных характеристиктемпературной модели блока акселерометров ............................................. 121Выводы по четвертой главе ............................................................................... 1284Стр.Общие выводы и заключение ............................................................................ 130Список сокращений ............................................................................................
132Список литературы ............................................................................................. 133Приложение ......................................................................................................... 1455ВведениеОсновой для построения бортового навигационного оборудованияподвижныхобъектовнавигационныеявляютсясистемы(БИНС),бесплатформенныеобладающиеинерциальныевысокойстепеньюпомехозащищенности и позволяющие в условиях длительного отсутствиякорректирующей информации эффективно решать задачи ориентации инавигации [6, 8, 31, 39, 61, 68]. При этом точность счисления параметровориентации и навигации определяется качеством чувствительных элементов,акселерометров и гироскопов, входящих в состав БИНС. Инструментальныепогрешностичувствительныхсистематическиеэлементовсоставляющие,приводящиевключаютсслучайныетечениемвремениикнакоплению ошибок счисления параметров ориентации и навигации [10, 11,40, 49, 79].Процедуруопределениясистематическихсоставляющихинструментальных погрешностей акселерометров и гироскопов с целью ихучета в навигационном алгоритме БИНС называют калибровкой [7, 12, 14,53, 56, 65, 66].Вчастности,акселерометровдлянеобходимоосуществлениясформироватьпроцедурыкалибровкиматематическуюмодельизмерений, включающую в свой состав параметры, которые характеризуютсистематические составляющие инструментальных погрешностей и подлежатопределению.
Согласно [77] в состав математической модели измеренийакселерометров включают: смещения нулей, погрешности масштабныхкоэффициентов; углы неортогональности осей чувствительности и т.д. Какправило, выбор набора параметров математической модели измеренийосуществляется с учетом технических характеристик и класса точностииспытуемых акселерометров.6Оценкивышеприведенныхпараметровопределяютсясиспользованием измерений акселерометров, которые сформируются в ходепроведения различных испытаний с использованием специализированногоиспытательного оборудования.Однимизакселерометровнаиболеераспространенныхявляетсяспособсспособовкалибровкииспользованиемизмеренийакселерометров, которые ориентируются относительно вектора подлежащегоизмерению в заданных фиксированных положениях, обеспечиваемыхиспытательным стендом [9, 60].Возмущающими факторами, влияющими на точность калибровки притаком подходе, являются: инструментальные погрешности испытательногостенда;погрешностивыставкииспытательногостендаотносительноплоскости местного горизонта; погрешности установки акселерометров наиспытательном стенде [4, 55].
В ходе осуществления процедуры калибровкиуказанныепогрешностичувствительностиприводятакселерометровкошибкеотносительноориентациивектораосейподлежащегоизмерению, а, следовательно, и к снижению точности определения ихинструментальных погрешностей.В связи с этим, для обеспечения требуемой точности калибровкиакселерометров необходимо предъявить жесткие требования к: точностнымхарактеристикам испытательного стенда; точности выставки испытательногостенда относительно плоскости местного горизонта; точности ориентацииакселерометров относительно строительных осей испытательного стенда.Существенноснизитьтребованиякточностиориентацииакселерометров относительно измеряемого вектора позволяет использованиеспособов калибровки, основанных на свойстве инвариантности [16, 19, 54,69].Совокупность всех измерительных положений, реализуемых в ходепроцедурыДлительностькалибровки,регистрациисоставляютизмеренийпрограммукалибровкиакселерометровв[21].заданных7измерительных положениях программы калибровки, а также их количествобудут определять время, затрачиваемое на осуществление процедурыкалибровки.
В связи с этим, возрастает роль программ калибровкиакселерометров, позволяющих сократить трудозатраты на осуществлениепроцедуры калибровки без существенного снижения точности.Способам калибровки акселерометров на основе инвариантногоподхода, а также программам калибровки посвящен целый ряд работ, средикоторых можно отметить публикации авторов из МГТУ им. Н.Э. Баумана(Егоров Ю.Г., Попов Е.А., Мьинт Хтун Наинг и др.) [26-30], ПАО «МИЭА»(Измайлов Е.А., Лепе С.Н., Молчанов А.В. и др.) [34], МГУ им.
М.В.Ломоносова (Болотин Ю.В., Деревянкин А.В., Матасов А.И. и др.) [10],Национального технического университета Украины (Аврутов В.В., ГоловачС.В., Мелешко В.В. и др.) [1-4, 46].Таким образом, актуальным представляется проведение исследований,направленных:нарасширениевозможностейспособовкалибровкиакселерометров, основанных на свойстве инвариантности; на снижениедлительностикалибровкибезсущественногосниженияточностиопределения инструментальных погрешностей акселерометров.Цельработы.Повышениеточностиидостоверностиоценокинструментальных погрешностей блока акселерометров БИНС, а такжеснижение трудозатрат на осуществление калибровки посредством разработкии применения оптимальной инвариантной программы и итерационнойпроцедуры калибровки. Для достижения поставленной цели были решеныследующие основные задачи:1. Синтезировананелинейнаяматематическаямодельпроцессакалибровки блока акселерометров БИНС с использованием точногодвухстепенного испытательного стенда;82.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
