gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»10.17285/0869-7035.0032gyroscopy-211Research ArticleСтатьиОб использовании маневрирования для повышения точности корабельной автономной БИНСUse of Maneuvering to Improve the Accuracy of Ship Autonomous SINSЕмельянцевГ. И.Emel’yantsevG. I.

Емельянцев Геннадий Иванович. Доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник. Действительный член общественного объединения «Академия навигации и управления движением».

СтепановА. П.StepanovA. P.

Степанов Алексей Петрович. Кандидат технических наук, старший научный сотрудник, 

БлажновБ. А.BlazhnovB. A.

Блажнов Борис Александрович. Кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», Университет ИТМО (С.-Петербург). РоссияConcern CSRI Elektropribor, JSC; ITMO University, St. Petersburg, RussiaRussian FederationАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», Университет ИТМО.(С. -Петербург)РоссияConcern CSRI Elektropribor, JSC; ITMO University, St. Petersburg, RussiaRussian FederationАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» (С-Петербург)РоссияConcern CSRI Elektropribor, JSCRussian Federation2020011120252823753Copyright © Емельянцев Г.И., Степанов А.П., Блажнов Б.А., 20252025Емельянцев Г.И., Степанов А.П., Блажнов Б.А.Emel’yantsev G.I., Stepanov A.P., Blazhnov B.A.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/211

Рассматривается задача снижения погрешностей по курсу и углам качки бескарданной инерциальной навигационной системы (БИНС) на волоконно-оптических гироскопах (ВОГ) навигационного класса точности при маневрировании морского объекта. Задача решается в условиях автономного режима работы системы с использованием данных относительного лага. Особенностью рассматриваемого решения является оценивание дрейфов гироскопов и смещений нулей акселерометров только в условиях маневрирования объекта с опорой на данные лага. При этом формируется признак начала маневрирования объекта. Приводятся результаты имитационного моделирования, стендовых и мореходных испытаний БИНС на ВОГ навигационного класса точности в условиях маневрирования объекта с обработкой в пакете MATLAB (Simulink) данных измерительного модуля системы, спутникового приемника и лага с учетом имитации морских течений и сноса судна.

The paper studies the problem of reducing the errors of heading and pitch/roll angles for a strapdown inertial navigation system (SINS) based on fiber-optic gyroscopes (FOG) of navigation accuracy grade during a vessel maneuvering. The solution of the problem is analyzed mainly for autonomous mode of the system operation using the water speed log data. A specific feature of the studied solution is that the gyro drifts and accelerometer biases are estimated only during the vessel maneuvering, based on the log data. In this case, an attribute is formed for the vessel’s maneuver start. The results of simulation, test-bench and field tests of the SINS on FOGs of navigation accuracy grade during the vessel maneuvering are presented, with the data of the system’s measurement unit, GNSS-receiver and log having been processed in MATLAB (Simulink) software, taking into account the simulation of ocean currents and vessel drift.

Бескарданная инерциальная навигационная системаволоконно-оптический гироскопспутниковый приемникотносительный лагманеврирование морского объектаStrapdown inertial navigation systemfiber-optic gyroscopeGNSS-receiverwater speed logvessel maneuvering.ReferencesPaturel, Y., Rumoroso, V., Chapelon, A., Honthaas, J., MARINS, the First FOG Navigation System for Submarines, Symposium Gyro Technology, 2006.Paturel, Y., Rumoroso, V., Chapelon, A., Honthaas, J., MARINS, the First FOG Navigation System for Submarines, Symposium Gyro Technology, 2006.www.ixblue.comwww.ixblue.comwww.safran-electronics-defense.com/naval-solutions/surface-vessels/navigation-systemswww.safran-electronics-defense.com/naval-solutions/surface-vessels/navigation-systemshttps://www.sbg-systems.com/products/apogee-series-high-accuracy-ins-gnss/https://www.sbg-systems.com/products/apogee-series-high-accuracy-ins-gnss/https://www.imar-navigation.de/en/products/by-application/category/defence-applications-navigationstabilization-guidance-surveyinghttps://www.imar-navigation.de/en/products/by-application/category/defence-applications-navigationstabilization-guidance-surveyingGrifi, D., Senatore, R., Quatraro, E., Verola, M., Pizzarulli, A., FOG based INS for satellite launcher application, Proceedings of the Gyro Technology Symposium, Germany, 19–20 Sept. 2017, pp. P05.1–P05.12Grifi, D., Senatore, R., Quatraro, E., Verola, M., Pizzarulli, A., FOG based INS for satellite launcher application, Proceedings of the Gyro Technology Symposium, Germany, 19–20 Sept. 2017, pp. P05.1–P05.12Колеватов А.П. и др. Волоконно-оптический гироскоп бесплатформенных инерциальных систем навигационного класса. Разработка, термокомпенсация, испытания// Гироскопия и навигация. 2010. № 3 (70). С. 49–60.Колеватов А.П. и др. Волоконно-оптический гироскоп бесплатформенных инерциальных систем навигационного класса. Разработка, термокомпенсация, испытания// Гироскопия и навигация. 2010. № 3 (70). С. 49–60.Емельянцев Г.И., Сай Т. О наблюдаемости восточного дрейфа инерциального измерительного модуля в условиях специального маневрирования объекта // Гироскопия и навигация. 2005. №4 (51). С. 32–41.Емельянцев Г.И., Сай Т. О наблюдаемости восточного дрейфа инерциального измерительного модуля в условиях специального маневрирования объекта // Гироскопия и навигация. 2005. №4 (51). С. 32–41.Емельянцев Г.И., Степанов А.П., Блажнов Б.А. О калибровке пусковых дрейфов бесплатформенной инерциальной навигационной системы с одноосным модуляционным вращением измерительного модуля // Гироскопия и навигация. 2017. № 2 (97). С. 3–17.Емельянцев Г.И., Степанов А.П., Блажнов Б.А. О калибровке пусковых дрейфов бесплатформенной инерциальной навигационной системы с одноосным модуляционным вращением измерительного модуля // Гироскопия и навигация. 2017. № 2 (97). С. 3–17.Barbour Schmidt N., G. Inertial Sensor Technology Trends, Sensors, 2001, vol. 1, no. 4, pp. 332–339.Barbour Schmidt N., G. Inertial Sensor Technology Trends, Sensors, 2001, vol. 1, no. 4, pp. 332–339.Walsh, Ed., Navy and industry investigate new super-accurate optical gyros for possible use on ballistic missile submarines, Military & Aerospace Electronics, 2001.Walsh, Ed., Navy and industry investigate new super-accurate optical gyros for possible use on ballistic missile submarines, Military & Aerospace Electronics, 2001.Guo Wei, Xingwu Long, Xudong Yu, Research on High Precision Rotating Inertial Navigation System with Ring Laser Gyroscope, 22th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, May, 2015, S.-Petersburg, Russia.Guo Wei, Xingwu Long, Xudong Yu, Research on High Precision Rotating Inertial Navigation System with Ring Laser Gyroscope, 22th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, May, 2015, S.-Petersburg, Russia.Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. Об эффективности использования данных относительного лага в корабельных интегрированных системах ориентации и навигации на основе бескарданных инерциальных модулей // Гироскопия и навигация. 2001. № 3 (34). С. 32–43.Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. Об эффективности использования данных относительного лага в корабельных интегрированных системах ориентации и навигации на основе бескарданных инерциальных модулей // Гироскопия и навигация. 2001. № 3 (34). С. 32–43.Тазьба А.М., Леви Ю.В., Ермолина М.А. Структура интегрированных навигационных систем на базе бесплатформенных инерциальных систем средней точности // Интегрированные инерциально-спутниковые системы навигации. СПб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2001. С. 115–127.Тазьба А.М., Леви Ю.В., Ермолина М.А. Структура интегрированных навигационных систем на базе бесплатформенных инерциальных систем средней точности // Интегрированные инерциально-спутниковые системы навигации. СПб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2001. С. 115–127.Дмитриев С.П., Зиненко В.М., Литвиненко Ю.А. Анализ коррекции и демпфирования инерциальной навигационной системы средней точности с использованием относительного лага // Гироскопия и навигация. 2012. № 2(77). С. 28–33.Дмитриев С.П., Зиненко В.М., Литвиненко Ю.А. Анализ коррекции и демпфирования инерциальной навигационной системы средней точности с использованием относительного лага // Гироскопия и навигация. 2012. № 2(77). С. 28–33.Литвиненко Ю.А., Тупысев В.А. Сравнительный анализ редуцированных фильтров калмановского типа с гарантированным качеством оценивания // Гироскопия и навигация. 2012. № 2(77). С. 3–11.Литвиненко Ю.А., Тупысев В.А. Сравнительный анализ редуцированных фильтров калмановского типа с гарантированным качеством оценивания // Гироскопия и навигация. 2012. № 2(77). С. 3–11.Дзюба А.Н., Лопарев А.В. Нестационарный алгоритм коррекции гировертикали авиационного гравиметра // Гироскопия и навигация. 2015. № 3 (90). С. 52–60.Дзюба А.Н., Лопарев А.В. Нестационарный алгоритм коррекции гировертикали авиационного гравиметра // Гироскопия и навигация. 2015. № 3 (90). С. 52–60.https://www.rs-class.org.https://www.rs-class.org.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.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.Ривкин С.С. Теория гироскопических устройств. Ч.1. СПб.: Судпромгиз, 1962. 507 с.Ривкин С.С. Теория гироскопических устройств. Ч.1. СПб.: Судпромгиз, 1962. 507 с.Мастрюков С.И., Червякова Н.В. Оценка устойчивости течений в северо-западной части тихого океана // Навигация и гидрография. 2018. № 53. С. 50–57.Мастрюков С.И., Червякова Н.В. Оценка устойчивости течений в северо-западной части тихого океана // Навигация и гидрография. 2018. № 53. С. 50–57.Мастрюков С.И., Соболева М.Н., Червякова Н.В. К вопросу о сезонной изменчивости полей «постоянных» течений в Беринговом море // Навигация и гидрография. 2018. №54. С. 67–73.Мастрюков С.И., Соболева М.Н., Червякова Н.В. К вопросу о сезонной изменчивости полей «постоянных» течений в Беринговом море // Навигация и гидрография. 2018. №54. С. 67–73.

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