gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»10.17285/0869-7035.0007gyroscopy-254Research ArticleСтатьиМетодические погрешности схем навигационного счисления на одном свободном гироскопеMethod Errors of the Dead Reckoning Schemes Based on a Single Free GyroscopeБиндерЯ. И.BinderYa. I.

Биндер Яков Исаакович. Кандидат технических наук, главный конструктор по направлению – начальник Научно-технического центра технических методов и средств управляемого бурения и подземной навигации. Действительный член общественного объединения «Академия навигации и управления движением».

ПадеринаТ. В.PaderinaT. V.

Падерина Татьяна Владимировна. Кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Ю. А. ЛитмановичЮ. А.LitmanovichYu. A.

Литманович Юрий Аронович. Доктор технических наук, ученый секретарь, начальник отдела. Действительный член общественного объединения «Академия навигации и управления движением».

АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» (C.-Петербург).РоссияConcern CSRI Elektropribor, JSC, St. Petersburg, RussiaRussian FederationАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» (C.-Петербург)РоссияConcern CSRI Elektropribor, JSC, St. Petersburg, RussiaRussian Federation2019171120252735370Copyright © Биндер Я.И., Падерина Т.В., Ю. А. Литманович Ю.А., 20252025Биндер Я.И., Падерина Т.В., Ю. А. Литманович Ю.А.Binder Y.I., Paderina T.V., Litmanovich Y.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/254

В статье рассматривается предложенный ранее метод обеспечения невозмущаемости навигационного счисления (НС), базирующийся на построении одноканальной инерциальной вертикали с помощью трехосного измерителя ускорений (ИУ) и только одного свободного гироскопа, а также компенсации влияния инерционных ускорений непосредственно в счислимых координатах по информации внешнего измерителя скорости (лага). Анализируются специфичные для данной схемы методические погрешности НС, в частности, обусловленные тем, что положения ИУ и лага для морских подводных и надводных водоизмещающих объектов в общем случае не совпадают друг с другом и с центром качания объекта. Приводятся аналитические расчеты и результаты моделирования, показывающие, что для рассматриваемого класса объектов уровень методических погрешностей навигационного счисления крайне незначителен.

The paper discusses the method that was proposed earlier to provide nonperturbation of dead reckoning (DR) owing to a single-channel inertial vertical, constructed with the use of a triad of accelerometers and a single free gyroscope, as well as compensation for the effect of inertial accelerations directly in computed DR using the data from an external speed meter (a log). The DR method errors specific to this scheme are analyzed, in particular, those conditioned by the fact that, in the general case, positions of the accelerometers and the log for marine underwater and surface vessels do not coincide either with each other or the center of the vessel rolling. Analytical calculations and the simulation results are given to show that the level of DR method errors is insignificant for the class of the objects under consideration.

Навигационное счислениеодноканальная вертикаль с корректируемым маятникомсвободный гироскопметодические погрешности.Dead reckoningsingle-channel vertical with a correctable pendulumfree gyroscopemethod errors.ReferencesБиндер Я.И. О построении горизонтного трехгранника в гироскопических системах ориентации, предназначенных для поддержки навигационного счисления. Часть 1: Принцип гироскопического ориентирования с корректируемым маятником. Схема реализации на свободном гироскопе // Гироскопия и навигация. 2014. №4. С. 69–84.Binder, Ya.I., Construction of a geographically oriented horizon trihedron in gyroscopic orientation systems intended to aid navigation dead reckoning. Part 1. Gyroscopic orientation with a correctable pendulum. Implementation in a free gyroscope, Gyroscopy and Navigation, 2015, vol. 6, no. 2, pp. 123–132.Биндер Я.И. Счисление пути с использованием гироазимутгоризонта на одном свободном гироскопе с экваториальной ориентацией // Гироскопия и навигация. 2016. №3. С. 38–54.Binder, Ya.I., Dead reckoning using an attitude and heading reference system based on a free gyro with equatorial orientation, Gyroscopy and Navigation, 2017, vol. 8, no. 2, pp. 104–114.Бекишев А.Т., Коробочкин Ю.Б., Скалыга В.И. Математические модели фильтрации параметров движения цели в различных корабельных системах координат // Морские информационно-управляющие системы. 2016. №1 (9).Bekishev, A.T., Korobochkin, Yu.B., and Skalyga, V.I., Mathematical models for filtering target motion parameters in various ship coordinate systems, Morskiye informatsionnoupravlyayushchie sistemy, 2016, no.1 (9), pp. 46–55.Биндер Я.И., Литманович Ю.А., Падерина Т.В. Развитие методов решения задач навигации на базе инерциального подхода // XXV Международная конференция по интегрированным навигационным системам. Санкт-Петербург, 2018. С. 232–243.Binder, Ya.I., Litmanovich, Yu.A., and Paderina, T.V., Extension of Navigation Methods on a Basis of the Inertial Approach, 25th St. Petersburg Int. Conf. on Integrated Navigation Systems, St. Petersburg: Elektropribor, 2018, pp. 319–330.Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов, ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», Санкт-Петербург, 2003. С. 389.Anuchin, O.N. and Emel’yantsev, G.I., Integrirovannye sistemy orientatsii i navigatsii dlya morskikh podvizhnykh ob’’ektov (Integrated Systems of Orientation and Navigation for Marine Vessels), V.G. Peshekhonov, Ed., 2nd edition, St.Petersburg: TsNII Elektropribor, 2003, p. 389.Емельянцев Г.И. Степанов А.П. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации / Под общей ред. акад. РАН В.Г. Пешехонова. СПб.: ГНЦ РФ АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2016. 394 с.Emel’antsev, G.I. and Stepanov, A.P., Integrirovannye inertsial’no-sputnikovye sistemy orientatsii i navigatsii (Integrated INS/GNSS Orientation and Navigation Systems), Peshekhonov, V.G., Ed., St. Petersburg, Kontsern Elektropribor, 2016.Ривкин С.С. Определение линейных скоростей и ускорений качки корабля инерциальным методом. Часть I. Линейные скорости и ускорения качки корабля. ЦНИИ «Румб», 1980.Rivkin, S.S., Opredeleniye lineinykh skorostei i uskorenii kachki korablya inertsial’nym metodom. Chast’ I. Lineinye skorosti i uskoreniya kachki korablya. (Determination of Linear Velocities and Accelerations of the Ship's Rolling by the Inertial Method. Part I. Linear Velocities and Accelerations of the Ship's Rolling. TsNII Rumb, 1980.Бромберг П.В. Теория инерциальных систем навигации. М.: «Наука», 1979.Bromberg, P.V., Teoriya inertsial'nykh sistem navigatsii (Theory of Inertial Navigation Systems)Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики. Том I. Статика и кинематика. М.: «Наука», 1982.Moscow: Nauka, 1979.Биндер Я.И. Определение углов ориентации в системах обеспечения счисления на базе одного свободного гироскопа // Гироскопия и навигация. 2017. №4. C. 18–34.Loitsyanskii, L.G.and Lur’e, A.I., Kurs teoreticheskoi mekhaniki. Tom I. Statika i kinematika (A course of Theoretical Mechanics. Vol. 1. Statics and Kinematics), Moscow: Nauka, 1982. 10. Binder, Ya.I., Determination of orientation angles in dead reckoning systems with one free gyroscope, Gyroscopy and Navigation, 2018, vol. 9, no. 2, pp. 106–115.Fontanella, R., de Alteriis, G., Accardo, D., Lo Moriello, R.S., and Angrisani, L., Advanced Low-Cost Integrated Inertial Systems with Multiple Consumer Grade Sensors, 2018 IEEE/AIAA 37th Digital Avionics Systems Conference (DASC), London, 2018, pp. 1–8. DOI: 10.1109/DASC.2018.8569846Fontanella, R., de Alteriis, G., Accardo, D., Lo Moriello, R.S., and Angrisani, L., Advanced lowcost integrated inertial systems with multiple consumer grade sensors, 2018 IEEE/AIAA 37th Digital Avionics Systems Conference (DASC), London, 2018, pp. 1–8. DOI: 10.1109/DASC.2018.8569846.Shaeffer, D.K., MEMS inertial sensors: A tutorial overview, IEEE Communications Magazine, April 2013, vol. 51, no. 4, pp. 100-109. DOI: 10.1109/MCOM.2013.6495768.Shaeffer, D.K., MEMS Inertial Sensors: A tutorial overview, IEEE Communications Magazine, April 2013, vol. 51, no. 4, pp. 100–109. DOI: 10.1109/MCOM.2013.6495768.

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