Результаты испытаний

При испытаниях экспериментального образца ИСОН на автомобиле при его движении в городских условиях имитировалась работа интегрированной сильносвязанной системы в условиях управляемого полета высокоманевренного объекта вблизи поверхности Земли. При этом на маршруте движения (рис. 5.2а) имели место в ПА СНС (разработка РИРВ) частые срывы слежения за навигационными спутниками () и «сбои» в первичных измерениях ПА СНС, обусловленные маневрированием автомобиля и затенением приемной антенны.

Исходные данные:

· запись массива данных ИБ (текущих значений сигналов ММГ и ММА) БИИМ производилась на частоте 100 гц;

· формирование откорректированных значений (с учетом поправок на тропосферную и ионосферную задержки, с учетом сдвига шкал времени и ПА СНС) дальностей и приращений дальностей на шаге измерений, а также эфемеридной информации для каждого из 6-ти наблюдаемых осуществлялось на частоте 10 гц с привязкой всех данных к синхроимпульсу от ПА СНС;

· отбраковка недостоверных измерений от ПА СНС производилась в соответствии с критерием (5.20);

Результаты решения навигационной задачи в реальном времени приведены на рис. 5.2а и рис.5.2г.

Рис. 5.2а

( здесь: крас.- навигационное решение от ПА СНС; син. – от ИСОН по слабосвязанной схеме)

Рис.5.2б

(здесь: LC - данные ИСОН по слабосвязанной схеме; TC - данные ИСОН по сильносвязанной схеме)

Рис.5.2в. Геометрический фактор для наблюдаемых НС

Рис.5.2г. Траектория движения

Для отработки и экспериментальной проверки алгоритма и аппаратно-программной платформы информационной поддержки по скорости ПА СНС от БИИМ в рамках экспериментальных исследований ИСОН был выполнен ряд специальных динамических испытаний в условиях циклического действия перегрузок. Движение автомобиля осуществлялось сначала по замкнутой трассе большого радиуса, а затем по окружности малого радиуса с максимально возможной в условиях эксперимента скоростью (рис. 5.2г).

Результаты, характеризующие работу ССН МПВ1 при динамических испытаниях, приведены на рис. 5.3. На рис. 5.3а представлена узкополосная ССН (В _ССН = 2 Гц) для случая отсутствия поддержки ПА СНС от БИИМ, на рис. 5.3б - та же ССН при наличии поддержки от БИИМ (где 1 - составляющая радиальной скорости, обусловленная движением объекта, 2 - составляющая радиального толчка (Jerk), обусловленная движением объекта, 3 - выход фазового дискриминатора ССН, 4 - радиальная составляющая скоростной погрешности БИИМ).

Как видно из рис. 5.3а на участках трассы, соответствующих экстремальным значениям динамического воздействия (толчка), в ССН без поддержки от БИИМ возникают срывы слежения, а ССН с поддержкой в аналогичных условиях слежения за сигналом не теряет (рис. 5.3б).

Полученные в ходе экспериментов количественные оценки погрешностей ССН и БИИМ соответствуют ожидаемым расчетным показателям.

Рис. 5.3а. ССН без скоростной поддержки от БИИМ

Рис. 5.3б. ССН со скоростной поддержкой от БИИМ:

Параметр	Режим с замыканием	Режим без замыкания
Полоса следящей системы за несущей частотой сигнала	2 Гц	16 Гц
Фазовая погрешность следящей системы, (СКО)	2,5 град	7 град

Выводы

1. Создание ИСОН с глубокой интеграцией данных малогабаритных БИИМ и ПА GPS/ГЛОНАСС – перспектива развития информационного обеспечения высокоманевренных объектов управления, движущихся на начальном этапе полета по баллистической траектории.

2. Одна из основных проблем информационного обеспечения ОУ рассматриваемого класса – решение задачи ориентации на баллистической траектории с точностью 1⁰…2⁰ в течение продолжительного времени (около 10…20 мин). Для ее традиционного автономного решения с помощью БИИМ систематические дрейфы гироскопов в условиях движения высокоманевренных ОУ должны быть на уровне 1 ⁰/ч. Это может быть обеспечено разработкой ИБ БИИМ на современных волоконно-оптических гироскопах (ВОГ), что приведет к существенным массогабаритным характеристикам и энергопотреблению.

Другой возможный путь решения задачи для ОУ с вращением вокруг продольной оси - интеграция с помощью алгоритма фильтра Калмана данных миниатюрного ИБ БИИМ на микромеханических гироскопах и акселерометрах и ПА СНС при соблюдении следующих условий:

• размещении блока акселерометров БИИМ и приемной антенны СНС на некотором отстоянии (в основном по поперечной оси – не менее 0.1 м) от ц.м. объекта;
• решении задач ориентации и навигации в БИИМ в точке размещения блока акселерометров на высокой частоте с полосой пропускания примерно на порядок больше частоты вращения объекта (из-за необходимости выработки без искажений динамических составляющих в навигационных параметрах);
• формирование измеренных значений первичных навигационных параметров (дальностей и радиальных скоростей для наблюдаемых ) в ПА СНС в точке размещения приемной антенны с полосой пропускания примерно на порядок больше частоты вращения объекта.

При этом обеспечивается не только коррекция погрешностей БИИМ по параметрам ориентации, но и сглаживание шумов ПА СНС, а также формирование расчетных (прогнозируемых) значений первичных навигационных параметров для наблюдаемых навигационных спутников () с целью повышения помехоустойчивости ПА СНС.

3. Построение ИСОН на основе БИИМ на микромеханических инерциальных датчиках и миниатюрной ПА СНС с формированием разностных измерений на уровне откорректированных значений дальностей и приращений дальностей на шаге измерений для каждого из наблюдаемых и отбраковкой недостоверных измерений с использованием безынерционного алгоритма контроля, основанного на использовании данных ковариационного канала фильтра Калмана, обеспечивают устойчивую работу ИСОН в условиях высокоманевренного объекта при наличии частых срывов слежения за навигационными спутниками и «сбоев» в первичных измерениях ПА СНС.

При этом за счет информационной поддержки ПА СНС от БИИМ на ММД по скорости может быть достигнуто сужение полосы системы слежения за несущей ПА СНС в 8 раз (с 16 до 2 Гц), что обеспечивает повышение помехоустойчивости ПА СНС на 9 дБ.

Литература

1. Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов/под общ. редакц. акад. РАН В.Г. Пешехонова/. – СПб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2003. – 389 с.

2. Анучин О.Н., Комарова И.Э., Порфирьев Л.Ф. Бортовые системы навигации и ориентации искусственных спутников Земли. СПб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2004. – 325 с.

3. Бромберг П.В. Теория инерциальных систем навигации. – М.: Наука, 1979. – 294 с.

4. Пешехонов В.Г. Микромеханические гироскопические приборы и задачи навигации// Гироскопия и навигация. -1996. - № 3.

5. Пешехонов В.Г. Гироскопы начала XXI века// Гироскопия и навигация. -2003. - № 4(43).

6. Порфирьев Л.Ф., Смирнов В.В., Кузнецов В.И. Аналитические оценки точности автономных методов определения орбит. - М.: Машиностроение, 1987. – 280 с.

7. Шебшаевич Б.В. и др. Бортовое синхронизирующее координатно-временное устройство для космических аппаратов. Результаты испытаний и моделирования. //12^th Saint-Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems/. - СПб.: ЦНИИ «Электроприбор». – 2005, p. 103-108.

8. Эльясберг П.Е. Введение в теорию полета ИСЗ. - М.: Наука, 1965. – 540 с.

9. Дмитриев С.П., Осипов А.В. Фильтрационный подход в задаче контроля целостности спутниковой навигационной системы. Марковская теория оценивания в радиотехнике. – М. Радиотехника, 2004. – с.425…439.

10. Емельянцев Г.И., Блажнов Б.А., Коротков А.Н., Несенюк Л.П., Степанов А.П. Об особенностях построения интегрированной инерциально-спутниковой системы для объектов управления, двигающихся в начальный период по баллистической траектории// Гироскопия и навигация.-2009.-№1(64). -С. 9-21.

11. Гай Э. Наводящиеся снаряды с инерциальной навигационной системой на микромеханических датчиках, интегрированной с GPS. – Материалы V Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам //Гироскопия и навигация.-1998.-№3(22), с.72…81.

12. Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В.и др. Сетевые спутниковые радионавигационные системы / Под ред. В.С.Шебшаевича. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1993.

13. Стиффлер Дж. Теория синхронной связи. Пер. англ.- М.: Связь, 1975.