Задача тесной интеграции систем ГЛОНАСС и GPS с инерциальными навигационными системами разного класса точности

17 июня 2009 года
Демидов О.В.
(Материалы кандидатской диссертации. Научный руководитель - д.ф.-м.н. А.А. Голован)

В диссертационной работе были получены следующие основные результаты:

• Решена задача функциональной диагностики платформенной ИНС как задача коррекции ИНС в варианте оценивания и введения обратных связей. С помощью разработанных алгоритмов можно определять конкретные места аномального функционирования чувствительных элементов реальных ИНС и оценивать ошибки калибровочных параметров.
• Построены и обоснованы методы учета различий в функционировании спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS, которые приводят к модификации моделей совместной обработки первичных измерений систем - расхождения шкал системного времени GPS и ГЛОНАСС и частотного разделение сигналов спутников ГЛОНАСС при отсутствии такового в системе GPS. При этом расхождение шкал модифицирует только модели стандартного режима, поскольку его неизвестную дробную часть необходимо включать в вектор состояния задачи оценивания. А наличие частотного разделения сигналов спутников ГЛОНАСС модифицирует только модели дифференциального режима, поскольку необходимо вводить новую модель двойных разностей фазовых измерений.
• Разработаны и обоснованы алгоритмы тесной интеграции в варианте оценивания в непрерывном и дискретном случае как для платформенных, так и для бескарданных трехкомпонентных ИНС. При этом построены модели корректирующих измерений для задачи тесной интеграции ИНС/БИНС с СНС в стандартном и дифференциальном режимах. В стандартном режиме используются первые разности по спутникам кодовых и доплеровских измерений, что позволяет уменьшить размерность вектора состояния и вектора измерений. Также предлагаются варианты возможного использования фазовых измерений для получения информации о скорости объекта. В дифференциальном режиме в качестве корректирующих измерений используются двойные разности кодовых и доплеровских измерений и тройные разности фазовых измерений.
• Построены и обоснованы модели задачи тесной интеграции в варианте введения обратных связей. Для этого определен явный вид обратных связей для динамических и кинематических уравнений движения и указаны отличия моделей для платформенных и бескарданных ИНС в данном варианте. Приведены дискретные аналоги непрерывных моделей варианта введения обратных связей, которые используются при непосредственном написании програмного обеспечения для задачи тесной интеграции. Рассмотрены две эквивалентные схемы компенсации дрейфов гироскопов для ИНС или дрейфов ДУС для БИНС, которые используются в приложениях - с рестартом по дрейфам и без рестарта.
• Выполнен предварительный этап отработки бортовых алгоритмов интегрированных навигационных комплексов с помощью упрощенных имитаторов ИНС и СНС. Проанализированы результаты обработки модельных данных для ИНС/БИНС разного класса точности и разных спутниковых созвездий, а также указана граница применимости варианта оценивания для разных классов точности ИНС/БИНС. Даны рекомендации по использованию алгоритмов тесной интеграции при полной или частичной потере спутников. Основной результат состоит в том, использование измерений от трех видимых спутников дает хорошие результаты, не сильно уступающие полному созвездию СНС, а обработка измерений от двух видимых спутников не всегда приводит к улучшению точности по сравнению с автономным решением.