gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»DPEQUDgyroscopy-141Research ArticleСтатьиОценка и компенсация погрешностей счисления бесплатформенной инерциальной навигационной системы, вызванных влиянием запаздываний в трактах инерциальных датчиковEstimation and Compensation of Strapdown Inertial Navigation System Errors Caused by the Effect of Inertial Sensor DelaysФомичевА. В.FomichevA. V.

Фомичев Александр Владимирович. Кандидат физико-математических наук, доцент, главный специалист

Москва

Moscow

ПАО «МИЭА»РоссияMoscow Institute of Electromechanics and AutomaticsRussian Federation202530072025332320Copyright © Фомичев А.В., 20252025Фомичев А.В.Fomichev A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gyroscopy.ru/jour/article/view/141

Рассматривается влияние запаздывания информации инерциальных датчиков бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) на накопление погрешностей инерциального счисления. В условиях эксплуатации и наземных экспериментов выявляются движения, для которых это влияние существенно. Даются рекомендации по оцениванию и последующей алгоритмической компенсации запаздываний.

The effect of constant delays in the information of inertial sensors on errors of the strapdown inertial navigation system is considered. This effect is especially noticeable for some movements that can be realized during bench tests or during operation. This allows to develop some test plans to detect and evaluate sensor delays.

бесплатформенная инерциальная навигационная системазапаздывания в измерениях датчиковточность навигационного решенияоценка и компенсация запаздыванийstrapdown inertial navigation systemelays in the information of inertial sensorsnavigation. accuracysensor delays detection and evaluationReferencesГолован А.А., Парусников Н.А. Математические основы навигационных систем. Часть I. Математические модели инерциальной навигации / 3-е изд., испр. и доп. М.: МАКС Пресс, 2011. 136 с.Голован А.А., Парусников Н.А. Математические основы навигационных систем. Часть I. Математические модели инерциальной навигации / 3-е изд., испр. и доп. М.: МАКС Пресс, 2011. 136 с.Вавилова Н.Б., Голован А.А., Парусников Н.А. Математические основы инерциальных навигационных систем. М.: Издательство Московского университета, 2020. 164 с.Вавилова Н.Б., Голован А.А., Парусников Н.А. Математические основы инерциальных навигационных систем. М.: Издательство Московского университета, 2020. 164 с.Вавилова Н.Б., Голован А.А., Парусников Н.А. Краткий курс теории инерциальной навигации. М.: ИПУ РАН, 2022. 148 с.Вавилова Н.Б., Голован А.А., Парусников Н.А. Краткий курс теории инерциальной навигации. М.: ИПУ РАН, 2022. 148 с.Андреев В.Д. Теория инерциальной навигации. Автономные системы. М.: Наука, 1966. 579 с.Андреев В.Д. Теория инерциальной навигации. Автономные системы. М.: Наука, 1966. 579 с.Емельянцев Г.И., Степанов А.П. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2016. 394 с.Емельянцев Г.И., Степанов А.П. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2016. 394 с.Панов А.П. Математические основы теории инерциальной ориентации. Киев: Наукова думка, 1995. 278 с.Панов А.П. Математические основы теории инерциальной ориентации. Киев: Наукова думка, 1995. 278 с.Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. М.: Наука, 1992. 280 с.Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. М.: Наука, 1992. 280 с.Savage, P.G., Strapdown Analytics. Minessota, USA: Strapdown Associates, Inc. Maple Plain, 2000, 679 p.Savage, P.G., Strapdown Analytics. Minessota, USA: Strapdown Associates, Inc. Maple Plain, 2000, 679 p.Litmanovich, Y.A., Use of angular rate multiple integrals as input signals for strapdown attitude algorithms, Symposium Gyro Technology, Stuttgart, Germany, 1997.Litmanovich, Y.A., Use of angular rate multiple integrals as input signals for strapdown attitude algorithms, Symposium Gyro Technology, Stuttgart, Germany, 1997.Marc, J.G., Tazartes, D.A., Application of Coning Algorithms to Frequency Shaped Gyro Data, 6th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, RTO meeting proceeding 43, 1999.Marc, J.G., Tazartes, D.A., Application of Coning Algorithms to Frequency Shaped Gyro Data, 6th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, RTO meeting proceeding 43, 1999.Козлов А.В., Капралов Ф.С., Фомичев А.В. Методика калибровки рассинхронизации гироскопических трактов БИНС // XXVI Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. 2019. С. 153–157.Козлов А.В., Капралов Ф.С., Фомичев А.В. Методика калибровки рассинхронизации гироскопических трактов БИНС // XXVI Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. 2019. С. 153–157.Кухтевич С.Е., Рафельсон В.Ф., Фомичев А.В. О погрешностях БИНС, обусловленных несинхронностью трактов измерения угловых скоростей и линейных ускорений и геометрией блока акселерометров // Труды МИЭА. Навигация и управление летательными аппаратами. 2011. №3. С. 86–65.Кухтевич С.Е., Рафельсон В.Ф., Фомичев А.В. О погрешностях БИНС, обусловленных несинхронностью трактов измерения угловых скоростей и линейных ускорений и геометрией блока акселерометров // Труды МИЭА. Навигация и управление летательными аппаратами. 2011. №3. С. 86–65.Богданов О.Н., Фомичев А.В. О влиянии задержек в трактах датчиков угловой скорости на точность навигационного решения бесплатформенной инерциальной навигационной системы // Гироскопия и навигация. 2018. Т. 26. №2 (101). С. 15–28. DOI: 10.17285/0869-7035.2018.26.2.015-028.Богданов О.Н., Фомичев А.В. О влиянии задержек в трактах датчиков угловой скорости на точность навигационного решения бесплатформенной инерциальной навигационной системы // Гироскопия и навигация. 2018. Т. 26. №2 (101). С. 15–28. DOI: 10.17285/0869-7035.2018.26.2.015-028.Кузнецов А.Г., Фомичев А.В. О вычислительном дрейфе от рассинхронизации ДУС при вибрационных воздействиях на БИНС // Навигация и управление летательными аппаратами. 2023. Вып. 42. С. 19–28.Кузнецов А.Г., Фомичев А.В. О вычислительном дрейфе от рассинхронизации ДУС при вибрационных воздействиях на БИНС // Навигация и управление летательными аппаратами. 2023. Вып. 42. С. 19–28.Слюсарь В.М. Актуальные вопросы проектирования алгоритмов ориентации БИНС. Часть 3. Анализ-синтез алгоритмов с учетом влияния частотных характеристик гироскопов // Гироскопия и навигация. 2006. №4 (55). С. 21–36.Слюсарь В.М. Актуальные вопросы проектирования алгоритмов ориентации БИНС. Часть 3. Анализ-синтез алгоритмов с учетом влияния частотных характеристик гироскопов // Гироскопия и навигация. 2006. №4 (55). С. 21–36.Златкин Ю.М., Калногуз А.Н., Воронченко В.Г. и др. Лазерная БИНС для ракеты-носителя «Циклон-4» // Гироскопия и навигация. 2013. №2 (81). С. 61–74.Златкин Ю.М., Калногуз А.Н., Воронченко В.Г. и др. Лазерная БИНС для ракеты-носителя «Циклон-4» // Гироскопия и навигация. 2013. №2 (81). С. 61–74.Климкович Б.В., Толочко А.М. Определение запаздываний в измерительных каналах при калибровке БИНС в инерциальном режиме // Гироскопия и навигация. 2015. №4. С. 55–66. DOI: 10.17285/0869-7035.2015.23.4.055-066.Климкович Б.В., Толочко А.М. Определение запаздываний в измерительных каналах при калибровке БИНС в инерциальном режиме // Гироскопия и навигация. 2015. №4. С. 55–66. DOI: 10.17285/0869-7035.2015.23.4.055-066.Jinlong Xing, Gongliu Yang and Tijing Cai, Modeling and Calibration for Dithering of MDRLG and Time-Delay of Accelerometer in SINS, Sensors, 2022, 22, 278. DOI: 10.3390/s22010278.Jinlong Xing, Gongliu Yang and Tijing Cai, Modeling and Calibration for Dithering of MDRLG and Time-Delay of Accelerometer in SINS, Sensors, 2022, 22, 278. DOI: 10.3390/s22010278.Вавилова Н.Б., Голован А.А., Козлов А.В., Папуша И.А., Зорина О.А., Измайлов Е.А., Кухтевич С.Е., Фомичев А.В. Интеграция спутниковой и инерциальной навигационных систем с учетом рассинхронизации данных и смещения спутниковой антенны. Опыт практической реализации // Гироскопия и навигация. 2021. Т. 29. №3 (114). С. 52–68. DOI: 10.17285/0869-7035.0070.Вавилова Н.Б., Голован А.А., Козлов А.В., Папуша И.А., Зорина О.А., Измайлов Е.А., Кухтевич С.Е., Фомичев А.В. Интеграция спутниковой и инерциальной навигационных систем с учетом рассинхронизации данных и смещения спутниковой антенны. Опыт практической реализации // Гироскопия и навигация. 2021. Т. 29. №3 (114). С. 52–68. DOI: 10.17285/0869-7035.0070.Weina Chen, Zhong Yang, Shanshan Gu, Yizhi Wang & Yujuan Tan, Adaptive transfer alignment based on observability analysis for airborne pod strapdown inertial navigation system, Nature Scientific Reports, 2022, 12, 946. DOI: 10.1038/s41598-021-04732-4.Weina Chen, Zhong Yang, Shanshan Gu, Yizhi Wang & Yujuan Tan, Adaptive transfer alignment based on observability analysis for airborne pod strapdown inertial navigation system, Nature Scientific Reports, 2022, 12, 946. DOI: 10.1038/s41598-021-04732-4.Weiwei Lyu and Xianghong Cheng, A Novel Adaptive H∞ Filtering Method with Delay Compensation for the Transfer Alignment of Strapdown Inertial Navigation Systems, Sensors, 2017, 17, 2753. DOI: 10.3390/s17122753.Weiwei Lyu and Xianghong Cheng, A Novel Adaptive H∞ Filtering Method with Delay Compensation for the Transfer Alignment of Strapdown Inertial Navigation Systems, Sensors, 2017, 17, 2753. DOI: 10.3390/s17122753.Lee, K. and Johnson, E.N., Latency Compensated Visual-Inertial Odometry Agile Autonomous Flight, Sensors, 2020, 20, 2209. DOI: 0.3390/s20082209.Lee, K. and Johnson, E.N., Latency Compensated Visual-Inertial Odometry Agile Autonomous Flight, Sensors, 2020, 20, 2209. DOI: 0.3390/s20082209.Bo Xu, Xiaoyu Wang, Jiao Zhang, Razzaqi, A.A., Maximum correntropy delay Kalman filter for SINS/USBL integrated navigation, ISA Transactions. DOI: 10.1016/j.isatra.2021.01.055.Bo Xu, Xiaoyu Wang, Jiao Zhang, Razzaqi, A.A., Maximum correntropy delay Kalman filter for SINS/USBL integrated navigation, ISA Transactions. DOI: 10.1016/j.isatra.2021.01.055.Kozlov, A., Kapralov, F., Angular Misalignment Calibration for Dual-Antenna GNSS/IMU Navigation Sensor, Sensors, 2023, 23, 77. DOI: 10.3390/s23010077.Kozlov, A., Kapralov, F., Angular Misalignment Calibration for Dual-Antenna GNSS/IMU Navigation Sensor, Sensors, 2023, 23, 77. DOI: 10.3390/s23010077.Журавлев В.Ф. Основы теоретической механики. М.: Физматлит, 2001. 320 с.Журавлев В.Ф. Основы теоретической механики. М.: Физматлит, 2001. 320 с.Маркеев А.П. Теоретическая механика. М.: Издательство «ИКИ», 2024. 712 с.Маркеев А.П. Теоретическая механика. М.: Издательство «ИКИ», 2024. 712 с.Болотин С.В., Карапетян А.В., Кугушев Е.И., Трещев Д.В. Теоретическая механика. М.: Издательский центр «Академия», 2010. 432 с.Болотин С.В., Карапетян А.В., Кугушев Е.И., Трещев Д.В. Теоретическая механика. М.: Издательский центр «Академия», 2010. 432 с.Фомичев А.В. Кинематика точки и твердого тела. М.: МФТИ, 2021. 128 с.Фомичев А.В. Кинематика точки и твердого тела. М.: МФТИ, 2021. 128 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.