Опыт разработки ударостойкой прецизионной бесплатформенной инерциальной навигационной системы наземного применения

Рассматриваются структура, алгоритмы и результаты испытаний гибридной прецизионной бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), стойкой к кратковременным экстремальным ударным воздействиям. Ударостойкость прецизионной БИНС обеспечивается: 1) включением в её состав вспомогательной бесплатформенной инерциальной системы ориентации (БИСО) на грубых датчиках, которые способны выдерживать кратковременные экстремальные ударные воздействия без потери точности определения углового положения; 2) реализацией в бортовом вычислителе постобработки показаний инерциальных датчиков одновременно с решением основной навигационной задачи. Постобработка предназначена для автоматического определения момента появления ударного воздействия и для реализации в бортовом вычислителе повторного решения задачи ориентации по данным вспомогательной БИСО на временном интервале экстремального ударного воздействия. При отсутствии ударного воздействия выполняется калибровка вспомогательной БИСО по данным основной прецизионной БИНС. Основная прецизионная БИНС разработана на базе точных волоконно-оптических гироскопов (ВОГ), вспомогательная БИСО – на базе микромеханических гироскопов (ММГ). Гибридная прецизионная БИНС успешно прошла все испытания, в том числе и на экстремальные ударные воздействия, подтвердив требуемые точностные характеристики.

1. Lefevre, H., The Fiber-Optic Gyroscope, London, ArtechHouse, 1992, 313 p.

2. Lannam, J.I., Ryan, S.J., Wigent, D.J., Mosher, M.W., Klembczyk, A.R., Mitigation of military high shock transients for ship board gyrocompass with fiber optic gyros. URL:http://www.taylordevices.com.

3. Мешковский И.К., Стригалев В.Е., Дейнека Г.Б., Пешехонов В.Г., Волынский Д.В., Унтилов А.А. Трехосный волоконно-оптический гироскоп. Результаты разработки // Сборник материалов XVIII Санкт-Петербургской Международной конференции по интегрированным навигационным системам. СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2011. С. 8–14.

4. Коркишко Ю.Н., Федотов В.А., Прилуцкий В.Е., Пономарев В.Г., Морев И.В., Обухович Д.В., Прилуцкий С.В., Костицкий С.М., Федоров И.В., Зуев А.И., Варнаков В.К. Прецизионный волоконно-оптический гироскоп ОИУС-5000 // Оборонная техника. 2015. №7-8, стр. 84–92.

5. Колеватов А.П., Николаев С.Г., Андреев А.Г., Ермаков В.С., Кель О.Л., Шевцов Д.И. Волоконно-оптический гироскоп бесплатформенных инерциальных систем навигационного класса. Разработка, термокомпенсация, испытания // Гироскопия и навигация. 2010. № 3(70). С. 49–60.

6. Колеватов А.П., Будкин В.Л., Ермаков В.С., Кель О.Л., Парфёнов А.С., Струк В.К. и др. Разработка бесплатформенных инерциальных систем наземных подвижных объектов // Оборонная техника. 2014. №3–4. С. 27–35.

7. Елисеев Д.П. Обзор средств защиты инерциальных чувствительных элементов от инерционных воздействий. URL: www.elektropribor.spb.ru/cnf/kmu14/text/096.doc.

8. Коркишко Ю.Н., Федотов В.А., Прилуцкий В.Е., Пономарев В.Г., Морев И.В., Обухович Д.В., Прилуцкий С.В., Костицкий С.М., Федоров И.В., Зуев А.И., Варнаков В.К. Прецизионный волоконно-оптический гироскоп с расширенным диапазоном измерения угловых скоростей // XXI Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. СПб., 2014. С. 183–190.

9. 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.

10. Андреев А.Г., Ермаков В.С., Колеватов А.П., Зобачев Д. Ю., Ульяновская Т.А. Бесплатформенная инерциальная навигационная система на гибридном гироскопе. Патент на полезную модель № 134314. Заявка № 201311243. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации 10 ноября 2013 г.

11. ADXRS 620. Data Sheet Rev. B. http://www.analog.com/en/products/mems/mems-gyroscopes/adxrs620.html#product-overview.

12. ADXRS 646. Data Sheet Rev. B. http://www.analog.com/en/products/mems/mems-gyroscopes/adxrs646.html#product-overview.

13. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела. М.: Наука, 1973. 320 с.

14. Степанов О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Часть 1. Введение в теорию оценивания. СПб.: ГНЦ РФ АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2017. 509 с.

15. Deppe, O., Dorner, G., König, S., Martin, T., Voigt, S., Zimmermann, S., MEMS and FOG Technologies for Tactical and Navigation Grade Inertial Sensors – Recent Improvements and Comparison, Sensors, 2017, 17(3), 567. DOI 10.3390/s17030567.