Дифференциальные методы идентификации структуры шумов гироскопов
Аннотация
Обсуждается различие критериев точности гироскопов в двух применениях: при измерении вращения вокруг фиксированной оси и вокруг точки. Описывается класс шумов гироскопов со спектральной плотностью, равной нулю на нулевой частоте, наличие которых не приводит к накоплению во времени погрешностей измерения углов кажущихся поворотов (интегралов от проекций угловой скорости на ось чувствительности гироскопов), но приводит к накоплению во времени погрешности определения ориентации бесплатформенными инерциальными системами. Анализируются возможности идентификации структуры шумов гироскопов известными методами низких порядков: первых разностей (метод Аллана), вторых разностей (метод Адамара) и методов, использующих разности более высоких порядков [1].
Статья по материалам доклада на XVII Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам.
Об авторе
Н. И. Кробка
НИИ прикладной механики им. акад. В.И. Кузнецова − филиала ФГУП «Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры» («ЦЭНКИ»).
Россия
Россия
Кробка Николай Иванович, кандидат физ.-мат. наук, главный научный сотрудник. Чл.-корр. Академии инженерных наук им. А.М. Прохорова.
Действительный член общественного объединения «Академия навигации и управления движением».
Список литературы
1. Кробка, Н.И. Дифференциальные методы идентификации структуры шумов волоконно-оптических и других гироскопов // XVII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. – СПб: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2010. – С. 56-59.
2. IEEE Std 647-1981. IEEE Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Single-Axis Laser Gyros. IEEE Std 647-1995. IEEE Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Single-Axis Laser Gyros. IEEE Std 647-2006. IEEE Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Single-Axis Laser Gyros.
3. IEEE Std 952-1997. IEEE Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Single-Axis Interferometric Fiber Optic Gyros. IEEE Std 952-1997 (R2008). IEEE Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Single-Axis Interferometric Fiber Optic Gyros.
4. IEEE Std 292-1969 (R2010). IEEE Specification Format for Single-Degree-of-Freedom Spring-Restrained Rate Gyros.
5. IEEE Std 293-1969 (R2010). IEEE Test Procedure for Single-Degree-of-Freedom Spring-Restrained Gyros.
6. IEEE Std 517-1974 (R2010). IEEE Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Single-Degree-of-Freedom Rate-Integrating Gyros.
7. IEEE Std 528-2001 (R2007). IEEE Standard for Inertial Sensor Terminology (Japanese translation published by the Japan Standards Association).
8. IEEE Std 529-1980 (R2010) IEEE Supplement for Strapdown Applications to IEEE Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Single-Degree-of-Freedom Rate-Integrating Gyros.
9. IEEE Std 813-1988 (R2005) IEEE Specification Format Guide and Test Procedure for Two-Degree-of-Freedom Dynamically Tuned Gyros.
10. IEEE Std 1431-2004 (R2009) Specification Format Guide and Test Procedure for Coriolis Vibratory Gyros.
11. IEEE Std 1554-2005. IEEE Recommended Practice for Inertial Sensor Test Equipment, Instrumentation, Data Acquisition, and Analysis.
12. IEEE Std P1559-2009. IEEE Standard for Inertial Systems Terminology.
13. IEEE Std P1780. IEEE Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Inertial Measurement Units (IMU) [being developed by IEEE/AESS Gyro and Accelerometer Panel].
14. Кробка, Н.И. Особенности бесплатформенных инерциальных систем ориентации на основе трехосных волоконно-оптических гироскопов с одним общим источником излучения // Юбилейная XV Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. – СПб.: ГНЦ РФ – ЦНИИ «Электроприбор». – 2008. – С. 87-89.
15. Кробка, Н.И. Новый некоммутативный кинематический эффект и его проявления в бесплатформенных инерциальных системах ориентации на основе волоконно-оптических гироскопов // Гироскопия и навигация. – 2009. – № 1. – С. 36-51.
16. Кробка, Н.И. Некоммутативные кинематические эффекты и закономерности накопления шумов волоконно-оптических гироскопов в бесплатформенных инерциальных системах ориентации // XVI Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. – СПб.: ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 2009. – С. 69-72.
17. Allan, D.W. Statistics of Atomic Frequency Standards // Proc. IEEE. – 1966. – Vol. 54. – No. 2. – Pp. 221-230.
18. Riley, W.J. The Basics of Frequency Stability Analysis. – http://www.wriley.com/.
19. Krobka, N.I. Accurate error equations of the strapdown inertial navigation systems // The Second Soviet-Chinese Symposium on Inertial Technology (Saint Petersburg, 9-15 October, 1991) / Chief ed. V.G. Peshekhonov. – Saint Petersburg: Central Scientific and Research Institute “Electropribor”. – 1992. – Pp. 43-50.
20. Кробка, Н.И. Концепция строгих уравнений ошибок и оценки квантовых пределов точности бесплатформенных инерциальных навигационных систем на лазерных гироскопах, волоконно-оптических гироскопах и атомных интерферометрах на волнах де Бройля // XVII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. – СПб: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2010. – С. 91-108.
21. Свешников, А.А. Прикладные методы теории случайных функций. – М.: Наука, 1968. – 464 с.
22. Кробка, Н.И. О влиянии случайных возмущений угловой скорости на решение кинематической задачи / Н.И. Кробка, М.В. Свиридов // Известия АН СССР. Механика твердого тела. – 1984. – № 1. – С. 145-150.
23. Krobka N. I. Application features of three-axis laser gyros in strapdown inertial navigation systems / IV Russian-Chinese Symposium on Inertial Technology. Saint Petersburg, 1993, September 27 – October 1. – Saint Petersburg: St. Petersburg Section of the Scientific Council on Movement Control and Navigation Problems of the RAS. Chinese Society on Inertial Technology. – 1993. – Pp. 54-63.
24. 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: Central Scientific and Research Institute «Elektropribor”. – 1994. – Pp. 3-12.
25. http://www.alamath.com/index.php?option=com_content&task=view&id=12&Itemid=9
26. Научно-технический отчет «Экспериментальные исследования шумов ВОГ филиала ЦЭНКИ «НИИ ПМ имени академика В.И.Кузнецова» / отв. исп. Н.И. Кробка. – Филиал ЦЭНКИ НИИ ПМ им. акад. В.И. Кузнецова, КИНД. Э001.2402. – 2008. – 370 с.
27. Кробка, Н.И. Исследование структуры шумов ВОГ методом вариаций Алана / Научно- технический отчет «Разработка технических предложений по созданию бесплатформенного инерциального блока (БИБ) на волоконно-оптических гироскопах (ВОГ) и маятниковых акселерометрах (МА) для систем управления КА и спускаемого аппарата» по этапу 2 ОКР «ЦЭНКИ-Н». – Филиал ФГУП ЦЭНКИ «НИИ прикладной механики имени академика В.И. Кузнецова», КИНД.Э032-3476. – 2008. – С. 71-147. – 179 с.
28. Кробка, Н. И. Анализ структуры шумов выходного сигнала ВОГ по результатам испытаний и их влияния на точность решения задачи ориентации космического аппарата / Научно-технический отчет по этапу 4 ОКР «ЦЭНКИ-Н». – Филиал ФГУП ЦЭНКИ «НИИ прикладной механики имени академика В.И. Кузнецова», КИНД. Э001.2422. – 2008. – С. 62-
29. – 296 с.
30. Курбатов, А.М. Способ обработки сигнала кольцевого интерферометра волоконно-оптического гироскопа (Варианты) / Патент РФ № 2130587 (заявка № 96108070/28 от 18.04.1996). Опубликован 20.05.1999. Классы G01B9/02, G01C19/72.
31. Курбатов, А.М. Способ компенсации разности фаз Саньяка в кольцевом интерферометре волоконно-оптического гироскопа / Патент РФ № 2146807 (заявка № 98103976/28 от 02.03.1998). Опубликован 20.03.2000. Класс G01J9/02.
32. Курбатов, А.М. Способ стабилизации масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа / Патент РФ № 2160885 (заявка № 99122943/28 от 02.11.1999). Опубликован 20.12.2000. Классы G01C19/72, G01B9/02.
33. Курбатов, А.М. Способ обработки информации волоконно-оптического гироскопа / Патент РФ № 2160886 (заявка № 99122944/28 от 02.11.1999). Опубликован 20.12.2000. Классы G01C19/72, G01B9/02.
34. Андреев, А.Г., Ермаков, В.С., Курбатов, А.М., Крюков, И.И. Способ обработки сигнала кольцевого интерферометра волоконно-оптического гироскопа с открытым контуром / Патент РФ № 2176775 (заявка № 2000108572/28 от 10.04.2000). Опубликован 10.12.2001. Классы G01B9/02, G01C19/72.
35. Андреев, А.Г., Ермаков, В.С., Курбатов, А.М., Крюков, И.И. Способ фазовой модуляции лучей кольцевого интерферометра волоконно-оптического гироскопа / Патент РФ № 2194245 (заявка № 2000128311/28 от 14.11.2000). Опубликован 10.12.2002. Классы G01B9/02, G01C19/72.
36. Андреев, А.Г., Ермаков, В.С., Курбатов, А.М., Кель, О.Л. Способ обработки сигнала кольцевого интерферометра волоконно-оптического гироскопа / Патент РФ № 2194246 (заявка № 2001121828/28 от 07.08.2001). Опубликован 10.12.2002. Классы G01B9/02, G01C19/72.
37. Андреев, А.Г., Ермаков, В.С., Курбатов, А.М. Способ фазовой модуляции в кольцевом интерферометре волоконно-оптического гироскопа / Патент РФ № 2194247 (заявка № 2001123146/28 от 20.08.2001). Опубликован 10.12.2002. Классы G01B9/02, G01C19/72.
38. Сирая, Т.Н. Вариация Аллана как оценка погрешности измерения // Гироскопия и навигация. – 2010. – № 2 (69). – С. 29-36.
Рецензия
Для цитирования:
Кробка Н.И. Дифференциальные методы идентификации структуры шумов гироскопов. Гироскопия и навигация. 2011;19(1):59-77.
Просмотров:
11
JATS XML
Послать статью по эл. почте 