Method of Estimating the Error of Navigation Devices Using Laboratory Benches under Conditions Close to Operation on Board a Ship
EDN: YRCARR
Abstract
The article proposes new approaches to estimating the error of navigation devices in the dynamic mode, which is a stationary process. These approaches are based on generating pseudo-random oscillations in a given frequency spectrum in accordance with the operating conditions on board a ship. The approaches are adapted for use on available testing equipment and make it possible to simplify the experimental error estimation when monitoring the performance of serial products. Testing was carried out in laboratory conditions with estimating the errors of an electronic inclinometer and a magnetic compass in the dynamic mode. The results of these experiments are consistent with those obtained earlier during field research. The error of the electronic inclinometer was also estimated in the dynamic mode using a deterministic approach – when generating harmonic oscillations with a known frequency and amplitude. It is shown that the error obtained with the deterministic approach does not fully display the real error of the devices under their operating conditions.
The proposed methods allow us to reduce the time for estimating the error of sensors and systems from several hours to 15-20 minutes, because they do not require separate measurements at each frequency. These methods also allow obtaining additional information on the components of the device error. It is concluded that when assessing the error of devices in the dynamic mode on a test bench, it is advisable to generate an input signal corresponding to specific operating conditions.
About the Authors
D. G. GryazinRussian Federation
St. Petersburg
O. O. Belova
Russian Federation
St. Petersburg
References
1. РМГ 29-2013. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения. М.: Стандартинформ, 2014. 55 с.
2. РМГ 29-99. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения. М.: Стандартинформ, 2008. 58 с.
3. Распопов В.Я. Микромеханические приборы. М.: Машиностроение, 2007. 400 с.
4. https://blog.goldsupplier.com/ru/coefficient-of-friction-testing/
5. Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования: в 4 кн. Книга 2. Анализ и синтез линейных непрерывных и дискретных систем автоматического регулирования / под ред. В. В. Солодовникова. М.: Машиностроение, 1967. 682 с.
6. Быстров С.В., Григорьев В.В., Мансурова О.К. и др. Анализ свойств динамических систем // Изв. вузов. Приборостроение. 2019. Т. 62. №10. С. 886–892.
7. Балакирев В.С., Дудников Е.Г., Цирлин А.М. Экспериментальное определение динамических характеристик промышленных объектов управления. М.: Энергия, 1967. 232 с.
8. Макаров И.М., Менский Б.М. Линейные автоматические системы. М.: Машиностроение, 1982. 504 с.
9. Пахоменков Ю.М. Идентификация постоянной времени динамического звена по мгновенным значениям переходной функции с учетом погрешностей измерений // Системы управления и обработки информации. 2020. №4 (51). С. 45–52.
10. Felski, A., Jaskólski, K., Zwolak, K., Piskur, P., Analysis of Satellite Compass Error’s Spectrum, Sensors (Basel), 2020, Jul 22; 20 (15):4067, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7435794.
11. Артамонов Д.В., Литвинов А.Н., Юрков Н.К. Методика проведения экспериментально-теоретических динамических исследований в процессе проектирования приборных устройств // Надежность и качество сложных систем. 2017. №4 (20). С. 28–34.
12. Харкевич А.А. Спектры и анализ. М.: Гос. изд. технико-теоретической литературы, 1953. 215 с.
13. Свешников А.А. Прикладные методы теории случайных функций. М.: Наука, 1968. 449 с.
14. Рози А.М. Теория информации и связи. М.: Энергия, 1971. 184 с.
15. Лэндли Р., Дэвис Д., Албрехт А. Справочник радиоинженера. М.: Гос. энергетическое издательство, 1961. 704 с.
16. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1974. 832 с.
17. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. М.: Мир, 1971. 408 с.
18. Способ определения динамических погрешностей микромеханических инерциальных датчиков и инерциальных измерительных модулей на их основе. Патент на изобретение №2546983, авторы Грязин Д.Г, Величко О.О. Опубликовано: 10.04.2015. Бюл. № 10.
19. Грязин Д.Г., Падерина Т.В. Разработка электронного кренодифферентометра на микромеханических датчиках, свободного от действия переносных ускорений // Гироскопия и навигация. 2023. Т. 31. №2 (121). С. 51–64.
20. Кардашинский-Брауде Л.А. Современные судовые магнитные компасы. СПб.: ФГУП «ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 1999. 138 с.
21. Грязин Д.Г., Гороховский К.С. Новые средства контроля динамических погрешностей магнитных компасов // Изв. вузов. Приборостроение. 2021. Т. 64. № 7. С. 567–575.
22. Hangfang Zhao, Lin Gui, Nonparametric and parametric methods of spectral analysis, MATEC Web of Conferences, 2019, 283, 07002, FCAC 2018, https://doi.org/10.1051/matecconf/201928307002.
23. Боронахин А.М., Вейнмейстер А.В. и др. Метод оценки динамических погрешностей испытательных стендов, предназначенных для калибровки инерциальных датчиков // Материалы XXXII конференции памяти Н.Н.Острякова. СПб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2020. С. 108–110.
24. Иванов П.А, Лазарев В.А. и др. Исследование характеристик трехосного стенда для испытаний навигационных систем // Гироскопия и навигация. 2022. Т. 30. №3 (118). С. 80–93. DOI 10.17285/0869-7035.00100.
25. Анисимов С.А. Динамические методы аттестации испытательных стендов для калибровки инерциальных систем // Материалы XIV конференции молодых ученых «Навигация и управление движением». СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2012. 515 с.
26. Vasilevskyi, O., Kulakov, P., Spectral method to evaluate the uncertainty of dynamic measurements, Technical Electrodynamics, 2017, 4(4):72–78, https://www.researchgate.net/.
Review
For citations:
Gryazin D.G., Belova O.O. Method of Estimating the Error of Navigation Devices Using Laboratory Benches under Conditions Close to Operation on Board a Ship. Gyroscopy and Navigation. 2025;33(2):131-141. (In Russ.) EDN: YRCARR