gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»10.17285/0869-7035.0043gyroscopy-216Research ArticleСтатьиО начальной выставке корабельной БИНС в условиях качкиInitial Alignment of Shipborne SINS under Ship MotionЕмельянцевГ. 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.

Емельянцев Геннадий Иванович. Доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник

БлажновБ. А.BlazhnovB. А.

Блажнов Борис Александрович. Кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», Университет ИТМО (С.-Петербург).РоссияConcern CSRI Elektropribor, JSC, St. Petersburg, Russia; ITMO University, St. Petersburg, RussiaRussian FederationАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» (С.-Петербург).РоссияConcern CSRI Elektropribor, JSCRussian Federation202011112025283317Copyright © 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.А.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/216

Рассматривается проблема повышения точности и сокращения времени начальной выставки БИНС на подвижном морском объекте в условиях рыскания и качки. Указанная проблема решается путем реализации в БИНС двухэтапного алгоритма выставки. На первом этапе решается задача приближенной автономной оценки текущих значений параметров ориентации объекта по данным акселерометров и гироскопов с учетом описания его динамики и привлечения информации от относительного лага. На втором этапе осуществляется точная выставка системы с учетом погрешностей выставки после завершения первого этапа. В ходе выполнения точной выставки дополнительно привлекаются скоростные и позиционные измерения внешних источников информации. При решении задач первого и второго этапов используются алгоритмы фильтра Калмана. Приводятся результаты стендовых и мореходных испытаний в условиях рыскания и качки объекта БИНС на волоконно-оптических гироскопах навигационного класса точности.

The paper focuses on improving the accuracy and shortening the time of shipborne SINS initial alignment under the ship yaw, roll and pitch. This is achieved by implementing a two-step SINS alignment algorithm. At the first step, the ship current attitude parameters are approximately autonomously estimated by data from gyros and accelerometers with account for its dynamics and using water speed log data. At the second step, the system fine alignment is performed with account for alignment errors after the completion of the first step. Speed and position measurements from external aids are additionally applied during the fine alignment. Kalman filter algorithms are used in the first and second steps. Results from bench and sea tests for SINS on navigation grade FOGs under the ship yaw, roll and pitch motion are provided.

Бескарданная инерциальная навигационная системаволоконно-оптический гироскопрыскание и качка морского объекта.Strapdown inertial navigation systemfiber-optic gyroship yawingrolling and pitching.ReferencesЛиптон А. Выставка инерциальных систем на подвижном основании. М.: Наука, 1971. 168 с.Липтон А. Выставка инерциальных систем на подвижном основании. М.: Наука, 1971. 168 с.Веремеенко К.К., Красильщиков М.Н. и др. Управление и наведение беспилотных маневренных летательных аппаратов на основе современных информационных технологий / под ред. М.Н. Красильщикова и Г.Г. Себрякова. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 280 с.Веремеенко К.К., Красильщиков М.Н. и др. Управление и наведение беспилотных маневренных летательных аппаратов на основе современных информационных технологий / под ред. М.Н. Красильщикова и Г.Г. Себрякова. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 280 с.Hirokawa, R., Ebinuma, T. A Low-Cost Tightly Coupled GPS/INS for Small UAVs Augmented with Multiple GPS Antennas, Navigation: Journal of The Institute of Navigation, 2009, vol. 56, no. 1, pp. 35–44.Hirokawa, R., Ebinuma, T. A Low-Cost Tightly Coupled GPS/INS for Small UAVs Augmented with Multiple GPS Antennas, Navigation: Journal of The Institute of Navigation, 2009, vol. 56, no. 1, pp. 35–44.Grewal, M.S., Andrews, A.P., Bartone, C.G., Global navigation satellite systems, inertial navigation, and integration, Third edition, Wiley, 2013.Grewal, M.S., Andrews, A.P., Bartone, C.G., Global navigation satellite systems, inertial navigation, and integration, Third edition, Wiley, 2013.Tijing Cai, Qimeng Xu, Emelyantsev, G I, Stepanov, A P, Daijin Zhou, Shuaipeng Gao, Yang Liu, Junxiang Huang, A Multimode GNSS/MIMU Integrated Orientation and Navigation System, 26th St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, 2019.Tijing Cai, Qimeng Xu, Emelyantsev, G I, Stepanov, A P, Daijin Zhou, Shuaipeng Gao, Yang Liu, Junxiang Huang, A Multimode GNSS/MIMU Integrated Orientation and Navigation System, 26th St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, 2019.Emel’yantsev, G.I., Stepanov, A.P., Blazhnov, B.A., Initial Alignment of SINS Measuring Unit and Estimation of Its Errors Using Satellite Phase Measurements, Gyroscopy and Navigation, 2019, vol. 10, issue 2, pp. 62–69.Emel’yantsev, G.I., Stepanov, A.P., Blazhnov, B.A., Initial Alignment of SINS Measuring Unit and Estimation of Its Errors Using Satellite Phase Measurements, Gyroscopy and Navigation, 2019, vol. 10, issue 2, pp. 62–69.Assad, A., Khalaf, W., Chouaib, I., Novel Adaptive Fuzzy Extended Kalman Filter for Attitude Estimation in GPS-Denied Environment, Gyroscopy and Navigation, 2019, vol. 10, issue 3, pp.131–146.Assad, A., Khalaf, W., Chouaib, I., Novel Adaptive Fuzzy Extended Kalman Filter for Attitude Estimation in GPS-Denied Environment, Gyroscopy and Navigation, 2019, vol. 10, issue 3, pp.131–146.Ya Zhang, Fei Yu, Wei Gao, Yanyan Wang, An Improved Strapdown Inertial Navigation System Initial Alignment Algorithm for Unmanned Vehicles, Sensors, 2018, 18. pp. 1–20.Ya Zhang, Fei Yu, Wei Gao, Yanyan Wang, An Improved Strapdown Inertial Navigation System Initial Alignment Algorithm for Unmanned Vehicles, Sensors, 2018, 18. pp. 1–20.Dmitriyev, S.E., Stepanov, O.A., Shepel, S.V., Nonlinear filtering methods application in INS alignment, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 1997, 33 (1), pp. 260–272.Dmitriyev, S.E., Stepanov, O.A., Shepel, S.V., Nonlinear filtering methods application in INS alignment, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 1997, 33 (1), pp. 260–272.Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов / под общей ред. акад. РАН В.Г. Пешехонова. СПб: ГНЦ РФ «ЦНИИ «Электроприбор», 2003. 389 с.Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов / под общей ред. акад. РАН В.Г. Пешехонова. СПб: ГНЦ РФ «ЦНИИ «Электроприбор», 2003. 389 с.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.Houzeng Han, Jian Wang, Mingyi Du, А fast SINS initial alignment method based on RTS forward and backward resolution, Journal of Sensors, 2017, pp. 1–12.Houzeng Han, Jian Wang, Mingyi Du, А fast SINS initial alignment method based on RTS forward and backward resolution, Journal of Sensors, 2017, pp. 1–12.Rahimi, H., Nikkhah, A.A., Improving the speed of initial alignment for marine strapdown inertial navigation systems using heading control signal feedback in extended Kalman filter, International Journal of Advanced Robotic Systems, 2020, pp. 1–11.Rahimi, H., Nikkhah, A.A., Improving the speed of initial alignment for marine strapdown inertial navigation systems using heading control signal feedback in extended Kalman filter, International Journal of Advanced Robotic Systems, 2020, pp. 1–11.Kaygısız, B.H., Sen, B., In-motion Alignment of a Low-cost GPS/INS under Large Heading Error, Journal of Navigation, 2015, 68, pp. 355–366.Kaygısız, B.H., Sen, B., In-motion Alignment of a Low-cost GPS/INS under Large Heading Error, Journal of Navigation, 2015, 68, pp. 355–366.Андреев А.Г., Ермаков В.С., Мафтер М.Б. Модифицированный алгоритм начальной выставки режима приведения МИМСНиС «Кама-НС-В» // 27th St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, 2020.Андреев А.Г., Ермаков В.С., Мафтер М.Б. Модифицированный алгоритм начальной выставки режима приведения МИМСНиС «Кама-НС-В» // 27th St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, 2020.Игнатьев С.В., Степанов А.П., Винокуров И.Ю., Завьялов П.П. Синтез алгоритма управления модуляционным вращением измерительного блока инерциально-спутниковой системы // Мехатроника, автоматизация, управление. 2012. №3. С. 62–67.Игнатьев С.В., Степанов А.П., Винокуров И.Ю., Завьялов П.П. Синтез алгоритма управления модуляционным вращением измерительного блока инерциально-спутниковой системы // Мехатроника, автоматизация, управление. 2012. №3. С. 62–67.Емельянцев Г.И., Старосельцев Л.П., Игнатьев С.В. О румбовых дрейфах бескарданного инерциального модуля на ВОГ // Гироскопия и навигация. 2005. №1(48). С. 22–29.Емельянцев Г.И., Старосельцев Л.П., Игнатьев С.В. О румбовых дрейфах бескарданного инерциального модуля на ВОГ // Гироскопия и навигация. 2005. №1(48). С. 22–29.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.Степанов О.А. Применение теории нелинейной фильтрации в задачах обработки навигационной информации. СПб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2003. 370 с. 20. Ривкин С.С. Теория гироскопических устройств. Ч.1. М.: «Судпромгиз», 1962. 507 с.Степанов О.А. Применение теории нелинейной фильтрации в задачах обработки навигационной информации. СПб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2003. 370 с. 20. Ривкин С.С. Теория гироскопических устройств. Ч.1. М.: «Судпромгиз», 1962. 507 с.

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