Начальная и конечная выставки бескарданного аэрогравиметра с определением смещений нулевых сигналов акселерометров
EDN: GSQLDE
Аннотация
В бескарданной аэрогравиметрии важное значение имеет задача начальной выставки бескарданной (бесплатформенной) инерциальной навигационной системы (БИНС) аэрогравиметра, целью которой является определение углов ориентации корпуса БИНС по измерениям на стоянке летательного аппарата перед полетом. Эта информация, в свою очередь, позволяет вычислить смещение нулевого сигнала вертикального акселерометра БИНС. При решении аналогичной задачи на конечной стоянке можно определить линейный тренд в смещении нулевого сигнала за время полета. Особенностью рассматриваемых задач является возмущение измерений инерциальных датчиков за счет неконтролируемых угловых движений основания БИНС, вызванных внешними механическими воздействиями на корпус аэрогравиметра во время стоянок. В работе предложен алгоритм начальной и конечной выставки аэрогравиметра, включающий определение углов ориентации корпуса БИНС и смещений нулевых сигналов всех трех акселерометров на стоянках до и после полета. Показано, что с помощью алгоритма можно вычислить также поправки масштабных коэффициентов акселерометров. На реальных данных демонстрируется работоспособность алгоритма в условиях угловых движений основания. Приводятся оценки точности калибровки акселерометров на основе сравнения с другим алгоритмом, и анализируются погрешности автономного инерциального счисления БИНС.
Об авторах
В. С. Вязьмин
МГУ имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Вязьмин Вадим Сергеевич. Кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория управления и навигации, механико-математический факультет
Москва
А. А. Голован
МГУ имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Голован Андрей Андреевич. Доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией управления и навигации, механико-математический факультет. Действительный член международной общественной организации «Академия навигации и управления движением»
Москва
А. Д. Говоров
МГУ имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Говоров Александр Дмитриевич. Студент, механико-математический факультет
Москва
Список литературы
1. Современные методы и средства измерения параметров гравитационного поля Земли / под ред. В.Г. Пешехонова, О.А. Степанова. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2017. 390 с.
2. Пешехонов В.Г., Степанов О.А., Розенцвейн В.Г., Краснов А.А., Соколов А.В. Современное состояние разработок в области бесплатформенных инерциальных аэрогравиметров // Гироскопия и навигация. Т. 30. №4 (119). 2022. C. 3–35. DOI 10.17285/0869-7035.00101.
3. Бровкин Г.И., Контарович О.Р., Голован А.А., Вязьмин В.С. Результаты первой в России аэрогравиметрической съемки с бесплатформенным гравиметром // Сб. материалов IV Международной геолого-геофизической конференции и выставки: «ГеоЕвразия-2021. Георазведка в современных реалиях». Т. 2. Тверь: ООО «ПолиПРЕСС», 2021. С. 107–111.
4. Jensen, T.E., Olesen, A.V., Forsberg, R., Olsson, P.-A., Josefsson, Ö., New Results from Strapdown Airborne Gravimetry Using Temperature Stabilization, Remote Sens., 2019, 11, 2682, https://doi.org/10.3390/rs11222682.
5. Бабаянц П.С., Бровкин Г.И., Контарович Г.И., Голован А.А., Вязьмин В.С. Методические особенности современных аэрогравиметрических съемок // Cб. материалов XXXIII конференции памяти выдающегося конструктора гироскопических приборов Н.Н. Острякова. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2022. С. 154–156.
6. Вязьмин В.С., Голован А.А., Болотин Ю.В., Бровкин Г.И., Контарович О.Р. Технологии и результаты обработки первичных данных бескарданного аэрогравиметра в площадных съемках с облетом рельефа на разных носителях // Cб. материалов XXXIII конференции памяти выдающегося конструктора гироскопических приборов Н.Н. Острякова. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2022. С. 157–161.
7. Grejner-Brzezinska, D., Toth, C., Yi, Y., On improving navigation accuracy of GPS/INS systems, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 2005, vol. 71, pp. 377–389, doi:10.14358/PERS.71.4.377.
8. Becker, D., Advanced calibration methods for strapdown airborne gravimetry, Ph.D. Thesis, Technische Universität Darmstadt, Darmstadt, Germany, 2016.
9. Вязьмин В.С., Голован А.А., Болотин Ю.В. Новые алгоритмы бескарданной аэрогравиметрии: проверка на экспериментальных данных // Cб. материалов XXVIII Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2021. С. 48–55.
10. Баранцев Г.О., Голован А.А., Кузнецов П.Ю. Модели задачи начальной выставки бескарданной инерциальной навигационной системы при угловом движении основания // Вестник Московского университета. Серия 1: Математика. Механика. 2021. С. 52–56.
11. Becker, D., Nielsen, J.E., Ayres-Sampaio, D. et al. Drift reduction in strapdown airborne gravimetry using a simple thermal correction, J. Geod., 2015, vol. 89, pp. 1133–1144, https://doi.org/10.1007/s00190-015-0839-8.
12. Емельянцев Г.И., Степанов А.П. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации / под общей ред. акад. РАН В.Г. Пешехонова. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2016. 394 с.
13. Вавилова Н.Б., Голован А.А., Парусников Н.А. Математические основы инерциальных навигационных систем. М.: Изд-во Московского университета, 2020, 164 с.
14. Голован А.А., Баранцев Г.О., Кузнецов П.Ю., Некрасов А.В., Шаймарданов И.Х., Тенюшев Е.Н. Исследование точностных характеристик алгоритмов начальной выставки БИНС. Результаты натурных испытаний навигационной системы // Cб. материалов XXXII конференции памяти выдающегося конструктора гироскопических приборов Н.Н. Острякова. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2020. С. 89–92.
15. Panahandeh, G., Skog, I., Jansson, M., Calibration of the accelerometer triad of an inertial measurement unit, maximum likelihood estimation and Cramér-Rao bound, Proceedings of the International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation, 2010, pp. 1–6.
16. Fong, W.T., Ong, S.K., Nee, A.Y.C. Methods for in-field user calibration of inertial measurement unit without external equipment, Meas. Sci. Technol., 2008, vol. 19, no. 8, pp. 1–12.
17. Matasov, A.I., Variational Problems for Calibrating an Accelerometer Unit, Autom Remote Control, 2019, vol. 80, pp. 2135–2151, https://doi.org/10.1134/S000511791912004X.
18. iMAR [Электронный ресурс] URL: https://www.imar-navigation.de/.
19. АО «ГНПП «Аэрогеофизика» [Электронный ресурс] URL: https://www.aerogeo.ru.
20. Golovan, A.A., Vavilova, N.B., Satellite navigation. Raw data processing for geophysical applications, J. Math. Sci., 2007. 146(3):5920–5930.
Рецензия
Для цитирования:
Вязьмин В.С., Голован А.А., Говоров А.Д. Начальная и конечная выставки бескарданного аэрогравиметра с определением смещений нулевых сигналов акселерометров. Гироскопия и навигация. 2023;31(1):76-88. EDN: GSQLDE
For citation:
Vyazmin V.S., Golovan А.А., Govorov A.D. Initial and Final Alignment of a Strapdown Airborne Gravimeter and Accelerometer Bias Determination. Gyroscopy and Navigation. 2023;31(1):76-88. (In Russ.) EDN: GSQLDE
Просмотров:
6
Послать статью по эл. почте 