Оценки квантовых пределов точности БИНС на основе строгих уравнений ошибок
Аннотация
Представлен вывод строгих уравнений ошибок БИНС, в т. ч. с учетом неидеальности бортовой шкалы времени. Комментируются особенности поведения БИНС, не замеченные ранее при использовании приближенных уравнений ошибок ИНС в вариациях. Впервые предложено использовать уравнения ошибок не только для анализа точности, но и для повышения точности БИНС. Приведены оценки ограничения точности БИНС квантовыми шумами гироскопов на эффекте Саньяка – ЛГ, ВОГ и атомных интерферометров на волнах де Бройля [1]. 100-летию академиков АН СССР В.И. Кузнецова и А.Ю. Ишлинского, 100-летию эксперимента Саньяка и 50-летию лазерной гироскопии посвящается.
Статья по докладу на XVII Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам.
Об авторе
Н. И. Кробка
ФГУП «Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры» филиал «НИИ ПМ имени академика В.И. Кузнецова» (Москва).
Россия
Россия
Кробка Николай Иванович, кандидат физ.-мат. наук, главный научный сотрудник. Действительный член общественного объединения «Академия навигации и управления движением». ФГУП «Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры» филиал «НИИ ПМ имени академика В.И. Кузнецова» (Москва).
Список литературы
1. Krobka, N. I. The concept of accurate equations of errors and estimations of quantum limits of accuracy of strapdown inertial navigation systems based on laser gyros, fiber-optical gyros, and atom interferometers on de Broglie waves // 17th Saint Petersburg Int. Conf. on Integrated Navigation Systems (31 May – 02 June 2010, Saint Petersburg). Proc. – SPb.: SRC of the RF Concern CSRI Elektropribor, JSC, 2010. – P. 95-112.
2. Long-Term Stability of an Area-Reversible Atom-Interferometer Sagnac Gyroscope / D. S. Durfee [et al] // Phys. Rev. Lett. – 2006. – Vol. 97. – No. 24. – P. 240801 [4 p].
3. Jekeli, C. Navigation Error Analysis of Atom Interferometer Inertial Sensor // Navigation. Journal of The Institute of Navigation. – 2005. – Vol. 52. – No. 1. – P. 1-14.
4. Кробка, Н. И. Работы по лазерной гироскопии в НИИ ПМ. Воспоминания Кробки Н.И. – заместителя Главного конструктора НИИ ПМ по направлению лазерной гироскопии // Приоритет – точность. ФГУП НИИ ПМ им. акад. В.И. Кузнецова 50 лет / Под общ. ред. И. Н. Сапожникова. C. 161-165. – М.: Изд. РЕСТАРТ, 2006. – 192 с.
5. Кробка, Н. И. Трехосные лазерные гироскопы и теория их применения в бесплатформенных инерциальных системах: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.04. – М., 1985.– 193 с.
6. Krobka, N. I. Works on Laser Gyroscopy in Applied Mechanics Scientific Research Institute named after academician V. I. Kuznetsov / N. I. Krobka, I. N. Sapozhnikov // The First International Conference on Inertial Technology, St.-Petersburg, 25-26 May, 1994. – St. Petersburg. – 1994. – P. 3-12.
7. Gilvarry, J. J. Theory of Blind Navigation by Dynamical Measurements / J. J. Gilvarry, S. H. Browne, I. K. Williams // J. of Applied Physics. – 1950. – Vol. 21. – No. 8. – P. 753-761.
8. Андреев, В. Д. Теории инерциальной навигации. Автономные системы. – М.: Наука, 1966. – 579 с.
9. Андреев, В. Д. Теория инерциальной навигации. Корректируемые системы. – М.: Наука, 1967. – 647 с.
10. Матвеев, В. В. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем / В. В. Матвеев, В. Я. Распопов / Под общ. ред. В. Я. Распопова. – СПб: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. – 280 c.
11. Голован, А. А. Математические основы навигационных систем. Ч. I. / А. А. Голован, Н. А. Парусников. – 2-е издание, исправленное и дополненное. – М.: Изд-во МГУ, 2010. – 126 с.
12. Krobka, N. I. Accurate error equations of the strapdown inertial navigation systems / N. I. Krobka // The Second Soviet-Chinese Symposium of Inertial Tecnology (Saint Petersburg, 9-15 October, 1991). – SPb.: The Scientific Council on Problems of Motion Control and Navigation of the Academy of Sciences. Chinese Society of Inertial Technology. CSRI «Electropribor» / Chief editor V. G. Peshekhonov. – 1992. – P. 43-50.
13. Бранец, В. Н. Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела / В. Н. Бранец, И. П. Шмыглевский. – М.: Наука, 1973. – 320 с.
14. Lombardi, M. A. NIST Primary Frequency Standards and the Realization of the SI Second / M. A. Lombardi, T. P. Heavner, S. R. Jefferts // Measure. – 2007. – Vol. 2. – No. 4. – P. 74-89.
15. Четаев, Н. Г. Теоретическая механика / Под ред. В. В. Румянцева, К. Е. Якимовой. – М.: Наука, 1987. – 368 с.
16. Amos, J. Gravity satellite yields 'Potato Earth' view [Электронный ресурс] URL: http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-12911806 (дата обращения 31.03.2011г.)
17. Кробка, Н. И. Об одном заблуждении, незамеченном много десятилетий, в теории инерциальной навигации / Н.И. Кробка [и др.] // XX Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам (Санкт-Петербург, 27-29 мая 2013 г.). Сб. матер. / Гл. ред. акад. РАН В. Г. Пешехонов. – СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2013. – C. 58-63.
18. Pavlis, N. K. The Global Gravitational Model EGM2008 / 10th International IGeS Geoid School «The Determination and Use of the Geoid» (St. Petersburg, Russia, 28 June – 2 July, 2010).
19. Физики продолжают шутить / Под общ. ред. В. Турчина. – М.: Мир, 1968. – 318 с.
20. Демидович, Б. П. Лекции по математической теории устойчивости / Б. П. Демидович. – М.: Наука. – 1967. – 472 с.
21. Krobka, N. I. Non-commutative kinematic effects and laws of fiber-optic gyro noise accumulation in strapdown inertial orientation systems / N. I. Krobka // Proceedings of the 16th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems (25-27 May 2009, Saint Petersburg). – SPb.: State Research Center of the Russian Federation Central Scientific and Research Institute “Elektropribor”, 2009. – P. 69-72.
22. Ахманов, С. А. Введение в статистическую радиофизику и оптику / С. А. Ахманов, Ю. Е. Дьяков, А. С. Чиркин. – М.: Наука, 1981. – 640 с.
23. Dorschner, T. A. Laser Gyro at Quantum Limit / T. A. Dorschner, H. A. Haus, M. Holz, I. W. Smith, H. Statz // IEEE J. of Quantum Electronics. – 1980. – Vol. 16. – No. 12. – P. 1376-1379.
24. Simpson, J. H. A Fundamental Noise Limit to RLG Performance / J. H. Simpson // IEEE NAECON’80. – P. 80-83.
25. Hammons, S. W. Mechanically Dithered RLG at the Quantum Limit / S. W. Hammons, V. J. Ashby // IEEE NAECON’82. – 1982. – P. 388-392.
26. Sanders, S. J. Fiber optic gyro technology trends – a Honeywell perspective / S. J. Sanders, L. K. Strandjord, D. Mead // 15th Optical Fiber Sensors Conference. Technical Digest, 2002. Vol. 1. – P. 5-8.
27. Pavlath, G. A.Fiber optic gyro based inertial navigation systems at Northrop Grumman / G. A. Pavlath // 15th Optical Fiber Sensors Conference Technical Digest, 2002. Vol. 1. – P. 9.
28. Scully, M. O. Quantum-noise limits to matter-wave interferometry / M. O. Scully, J. P. Dowling // Phys. Rev. A. – 1993. – Vol. 48. – No. 4. – P. 3186-3190.
29. Everitt, C. W. F. Gravity Probe B: Final Results of a Space Experiment to Test General Relativity / C.W.F. Everitt [et al] // Phys. Rev. Lett. – 2011. – Vol. 106. – Iss. 22. – P. 221101 [5 pages].
30. Кробка, Н. И. Квантовая микромеханика: гироскопы на волнах де Бройля и квантовых свойствах сверхтекучих жидкостей. Тенденции развития и состояние разработок // Гироскопия и навигация. – 2009. – № 3. – С. 36-55.
31. Dowling, J. P. Correlated input-port, matter-wave interferometer: Quantum-noise limits to the atom-laser gyroscope / J. P. Dowling // Phys. Rev. A. – 1998. – Vol. 57. – Iss. 6. – P. 4736–4746.
32. Matthews, A. Cost-Effective, High-Accuracy Inertial Navigation / A. Matthews, H. Welter // Navigation. Journal of The Institute of Navigation. – 1989. – Vol. 36. – No. 2. – P. 157-172.
33. Заключительный отчет о НИР «Исследование возможностей и путей создания принципиально новых типов высокопрецизионных гироскопов на обобщенном эффекте Саньяка (на волнах де Бройля, Бозе-Эйнштейна конденсатах и сверхтекучести гелия) и микромеханических гироскопов повышенной точности с разнесенными частотами возбуждения и съема для управления движением космическими системами». Госконтракт № 02.740.11.0528 от 15.03.2010. Рег. № 01200964182 / Рук. темы Н.И. Кробка. – ФГУП «ЦЭНКИ». НИИ ПМ им. акад. В. И. Кузнецова, 2012. КИНД.Э001.3664. Кн. 1. – 1405 с.
Рецензия
Для цитирования:
Кробка Н.И. Оценки квантовых пределов точности БИНС на основе строгих уравнений ошибок. Гироскопия и навигация. 2013;21(4):49-59.
Просмотров:
19
JATS XML
Послать статью по эл. почте 