Use of Maneuvering to Improve the Accuracy of Ship Autonomous SINS
https://doi.org/10.17285/0869-7035.0032
Abstract
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.
About the Authors
G. I. Emel’yantsevRussian Federation
A. P. Stepanov
Russian Federation
B. A. Blazhnov
Russian Federation
References
1. Paturel, Y., Rumoroso, V., Chapelon, A., Honthaas, J., MARINS, the First FOG Navigation System for Submarines, Symposium Gyro Technology, 2006.
2. www.ixblue.com
3. www.safran-electronics-defense.com/naval-solutions/surface-vessels/navigation-systems
4. https://www.sbg-systems.com/products/apogee-series-high-accuracy-ins-gnss/
5. https://www.imar-navigation.de/en/products/by-application/category/defence-applications-navigationstabilization-guidance-surveying
6. Grifi, 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–P05.12
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. Barbour Schmidt N., G. Inertial Sensor Technology Trends, Sensors, 2001, vol. 1, no. 4, pp. 332–339.
11. Walsh, Ed., Navy and industry investigate new super-accurate optical gyros for possible use on ballistic missile submarines, Military & Aerospace Electronics, 2001.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
15. 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.
16. 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.
17. Дзюба А.Н., Лопарев А.В. Нестационарный алгоритм коррекции гировертикали авиационного гравиметра // Гироскопия и навигация. 2015. № 3 (90). С. 52–60.
18. https://www.rs-class.org.
19. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. М.: Наука, 1992. 280 с.
20. Емельянцев Г.И., Степанов А.П.. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2016. 394 с.
21. Ривкин С.С. Теория гироскопических устройств. Ч.1. СПб.: Судпромгиз, 1962. 507 с.
22. Мастрюков С.И., Червякова Н.В. Оценка устойчивости течений в северо-западной части тихого океана // Навигация и гидрография. 2018. № 53. С. 50–57.
23. 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.
Review
For citations:
Emel’yantsev G.I., Stepanov A.P., Blazhnov B.A. Use of Maneuvering to Improve the Accuracy of Ship Autonomous SINS. Giroskopiya i Navigatsiya. 2020;28(2):37-53. https://doi.org/10.17285/0869-7035.0032
Email this article 