gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya / Gyroscopy and Navigation0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»10.17285/0869-7035.2015.23.4.042-054gyroscopy-420Research ArticleСтатьиОб эффективности модуляционных поворотов измерительного модуля бесплатформенной ИНС на волоконно-оптических гироскопах морского примененияEfficiency of IMU modulation rotations in a marine FOG-based SINSСтепановА. П.StepanovA. P.

Степанов Алексей Петрович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник; доцент кафедры.

ЕмельянцевГ. И.EmelyantsevG. I.

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

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.Russian FederationАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» (С.-Петербург).РоссияConcern CSRI Elektropribor, JSC.Russian Federation2015231220252344254Copyright © Степанов А.П., Емельянцев Г.И., Блажнов Б.А., 20252025Степанов А.П., Емельянцев Г.И., Блажнов Б.А.Stepanov A.P., Emelyantsev G.I., 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/420

Исследуются погрешности автономной бесплатформенной инерциальной навигационной системы (ИНС) на волоконно-оптических гироскопах (ВОГ), измерительный модуль (ИМ) которой помещен в двухосный карданов подвес. Рассматриваются критерий качества закона вращения ИМ, кинематическая схема построения карданова подвеса. В работе произведен расчет оптимального в смысле минимизации выбранного критерия закона управления вращением ИМ. Путем имитационного моделирования произведен анализ влияния различных погрешностей чувствительных элементов ИМ на точность инерциальной системы. Полученные результаты подтверждены стендовыми испытаниями ИНС на ВОГ разработки ЦНИИ «Электроприбор».

The paper studies the errors of autonomous strapdown inertial navigation system (SINS) based on fiber-optic gyros (FOGs) with an IMU placed in a two-axis gimbal. Quality criterion of IMU rotation law and the gimbal kinematic scheme are considered. IMU rotation control law, optimal by minimization criterion, is calculated. Simulation modeling is conducted to analyze how IMU sensor errors affect INS accuracy. The obtained results are confirmed by bench tests of INS based on Elektropribor developed FOGs.

Высокоточная инерциальная навигационная системаволоконно-оптический гироскопавтокомпенсациядвухосное вращениеоптимальный закон вращениястендовые испытания.Нigh-precision inertial navigation systemfiber-optic gyroautocompensationtwo-axis rotationoptimal rotation lawbench testsReferenceswww.ixblue.comwww.ixblue.comDepartment of Defense Developing science & technologies list Section 16: positioning, navigation and time technology. Office of the Under Secretary of Defense, Acquisition, Technology and Logis tics Washington, D.C. January 2006.Department of Defense Developing science & technologies list Section 16: positioning, navigation and time technology. Office of the Under Secretary of Defense, Acquisition, Technology and Logis tics Washington, D.C. January 2006.Barbour N., G. Schmidt. Inertial Sensor Technology Trends //IEEE SENSORS JOURNAL, VOL. 1, NO. 4, DECEMBER 2001, pp. 332-339.Barbour N., G. Schmidt. Inertial Sensor Technology Trends //IEEE SENSORS JOURNAL, VOL. 1, NO. 4, DECEMBER 2001, pp. 332-339.Paturel Y. MARINS, the First FOG Navigation System for Submarines // Y.Paturel, V.Rumoroso, A. Chapelon, J.Honthaas – Symposium Gyro Technology 2006.Paturel Y. MARINS, the First FOG Navigation System for Submarines // Y.Paturel, V.Rumoroso, A. Chapelon, J.Honthaas – Symposium Gyro Technology 2006.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.NATO STANAG 4278: Method of expressing navigation accuracies, Brusel-2003.NATO STANAG 4278: Method of expressing navigation accuracies, Brusel-2003.Petr Svoboda, Stefan Luzica, Pavel Grecman. Mode-s positional data error analysis from the point of view of air traffic control// Annals of the University of Craiova, Electrical Engineeiring series, N30, 2006. – P. 335-339.Petr Svoboda, Stefan Luzica, Pavel Grecman. Mode-s positional data error analysis from the point of view of air traffic control// Annals of the University of Craiova, Electrical Engineeiring series, N30, 2006. – P. 335-339.Levinson E., Majure R. MARLIN – Next generation marine inertial navigator. Symposium Gyro Technology. – Stuttgart, 22-23 Sept., 1987.Levinson E., Majure R. MARLIN – Next generation marine inertial navigator. Symposium Gyro Technology. – Stuttgart, 22-23 Sept., 1987.Пешехонов В.Г. Современное состояние и перспективы развития гироскопических систем // Гироскопия и навигация. - 2011.- №1(72)- С.3-17.Пешехонов В.Г. Современное состояние и перспективы развития гироскопических систем // Гироскопия и навигация. - 2011.- №1(72)- С.3-17.www.sperrymarine.comwww.sperrymarine.comwww.northropegrumman.comwww.northropegrumman.comGuo Wei. Research on High Precision Rotating Inertial Navigation System with Ring Laser Gyroscope // Guo Wei, Xingwu Long, Xudong Yu //22th Saint Peters-burg International Conference on Integrated Navigation Systems, May, 2015, S.-Petersburg, Russia.Guo Wei. Research on High Precision Rotating Inertial Navigation System with Ring Laser Gyroscope // Guo Wei, Xingwu Long, Xudong Yu //22th Saint Peters-burg International Conference on Integrated Navigation Systems, May, 2015, S.-Petersburg, Russia.Fei Yu, Qian Sun Angular Rate Optimal Design for the Rotary Strapdown Inertial Navigation System // Sensors 2014, 14, 7156-7180 ISSN 1424-8220.Fei Yu, Qian Sun Angular Rate Optimal Design for the Rotary Strapdown Inertial Navigation System // Sensors 2014, 14, 7156-7180 ISSN 1424-8220.Zhenguo Yuan, Lin Zhao. Error Analysis of Rotray SINS Sensor // Sensors & Transducers, Vol. 156, Issue 9, September 2013, pp. 35-39.Zhenguo Yuan, Lin Zhao. Error Analysis of Rotray SINS Sensor // Sensors & Transducers, Vol. 156, Issue 9, September 2013, pp. 35-39.www.elektropribor.spb.ruwww.elektropribor.spb.ruGyro Indexing compensation method and system; Patent N0.: US 8,566,055 B1 2013.Gyro Indexing compensation method and system; Patent N0.: US 8,566,055 B1 2013.Mark J. Ringlein Next generation strategic submarine navigator // Mark J. Ringlein, Neal J. Barnett, Marvin B. May. – AIAA 2000, http://www.researchgate.netMark J. Ringlein Next generation strategic submarine navigator // Mark J. Ringlein, Neal J. Barnett, Marvin B. May. – AIAA 2000, http://www.researchgate.netВайсгант И. Б. Выбор скорости принудительного вращения платформы инерциальной навигационной системы // И. Б. Вайсгант // Гироскопия и навигация. - 1999.- № 4.- С. 116-120.Вайсгант И. Б. Выбор скорости принудительного вращения платформы инерциальной навигационной системы // И. Б. Вайсгант // Гироскопия и навигация. - 1999.- № 4.- С. 116-120.Herve’ C. Lefe’vre The fiber-optic gyroscope: achievement and perspective // Vol. of 19th Saint-Petersburg International Conference on Integrated Navigation System. – State Research Centre of Russian Federation Elektropribor, JCS. – 2012. pp. 122-126.Herve’ C. Lefe’vre The fiber-optic gyroscope: achievement and perspective // Vol. of 19th Saint-Petersburg International Conference on Integrated Navigation System. – State Research Centre of Russian Federation Elektropribor, JCS. – 2012. pp. 122-126.Слюсарь В.М. О влиянии инструментальных факторов на скорость углового дрейфа БИНС // В. М. Слюсарь // Гироскопия и навигация.-2009. - №4(67).- С. 47-61.Слюсарь В.М. О влиянии инструментальных факторов на скорость углового дрейфа БИНС // В. М. Слюсарь // Гироскопия и навигация.-2009. - №4(67).- С. 47-61.Емельянцев Г.И., Литманович Ю.А., Мошкин Н.Н. О повышении информационной автономности БИНС морского применения // Гироскопия и навигация.- 2014. - № 3.- С. 15-28.Емельянцев Г.И., Литманович Ю.А., Мошкин Н.Н. О повышении информационной автономности БИНС морского применения // Гироскопия и навигация.- 2014. - № 3.- С. 15-28.Зельдович С. М. и др. Автокомпенсация инструментальных погрешностей.- Л.: Судостроение 1976. – 146 с.Зельдович С. М. и др. Автокомпенсация инструментальных погрешностей.- Л.: Судостроение 1976. – 146 с.Ривкин C.C. Теория гироскопических устройств. Т. 2.- Л.: Судостроение, 1964.- 547 с.Ривкин C.C. Теория гироскопических устройств. Т. 2.- Л.: Судостроение, 1964.- 547 с.Лукьянов Д. П. Инерциальные навигационные системы морских объектов // Д.П. Лукьянов, А.В. Мочалов, А.А. Одинцов, И.Б. Вайсгант – Л.: Судостроение, 1989. – 184 с.Лукьянов Д. П. Инерциальные навигационные системы морских объектов // Д.П. Лукьянов, А.В. Мочалов, А.А. Одинцов, И.Б. Вайсгант – Л.: Судостроение, 1989. – 184 с.Ишлинский А.Ю. Механика гироскопических систем // А.Ю. Ишлинский. – АН СССР, 1963 г.Ишлинский А.Ю. Механика гироскопических систем // А.Ю. Ишлинский. – АН СССР, 1963 г.Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов (1-е изд.). – СПб.: ЦНИИ «Электроприбор».- 1999. - 357 с.Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов (1-е изд.). – СПб.: ЦНИИ «Электроприбор».- 1999. - 357 с.Каракашев В.А. Автономные инерциальные навигационные системы: учебн. пособие. – Л.: ЛИТМО, 1983.- 89 с.Каракашев В.А. Автономные инерциальные навигационные системы: учебн. пособие. – Л.: ЛИТМО, 1983.- 89 с.www.sagem.comwww.sagem.comСтепанов А.П., Игнатьев, С.В., Винокуров, И.Ю. и др. Об определении оптимального закона управления приводом модуляционного вращения исходя из минимизации погрешностей инерциально-спутниковой системы // Материалы 4-й Всероссийской мультиконференции по проблемам управления МКПУ-2011 Т. 2. - Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2011. - С. 316-318.Степанов А.П., Игнатьев, С.В., Винокуров, И.Ю. и др. Об определении оптимального закона управления приводом модуляционного вращения исходя из минимизации погрешностей инерциально-спутниковой системы // Материалы 4-й Всероссийской мультиконференции по проблемам управления МКПУ-2011 Т. 2. - Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2011. - С. 316-318.Блажнов, Б.А., Емельянцев, Г.И., Кошаев, Д.А., Семенов, И.В., Степанов, А.П. и др. Интегрированная инерциально-спутниковая система ориентации и навигации, построенная по сильносвязанной схеме // XVI Санкт-Петербургская межд. конф. по интегрированным информационным системам. - С.-Петербург: ГНЦ РФ «ЦНИИ «Электроприбор» 25-27 May, 2009. - С. 153-162.Блажнов, Б.А., Емельянцев, Г.И., Кошаев, Д.А., Семенов, И.В., Степанов, А.П. и др. Интегрированная инерциально-спутниковая система ориентации и навигации, построенная по сильносвязанной схеме // XVI Санкт-Петербургская межд. конф. по интегрированным информационным системам. - С.-Петербург: ГНЦ РФ «ЦНИИ «Электроприбор» 25-27 May, 2009. - С. 153-162.

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