Астрономическая калибровка бесплатформенной астроинерциальной навигационной системы. Часть 2: Калибровка относительной ориентации инерциальных и астрономических измерителей

Под астрономической калибровкой понимается определение постоянной ориентации цифровых камер относительно инерциального модуля с использованием наземных наблюдений звезд. В первой части работы (см. [1]) рассматривалась калибровка относительной ориентации всех камер, позволяющая объединить раздельные результаты их измерений в наблюдения одной «виртуальной» камеры. Вторая часть посвящена калибровке ориентации виртуальной камеры относительно инерциального измерительного модуля. Калибровка выполняется на простом стенде, который не позволяет точно ориентировать калибруемый прибор относительно звезд. В связи с этим калибруемые параметры оцениваются по приращениям ориентации прибора за промежуток времени между астрономическими измерениями. Получены выражения для расчета приращений ориентации из инерциальных и астрономических измерений и ковариационных матриц этих приращений. Показано, что не всякая калибровочная траектория приводит к однозначной оценке калибруемых параметров. Сформулировано необходимое условие для отбора нужных траекторий. Получено выражение, с помощью которого по астрономическим измерениям вычисляется ковариационная матрица погрешностей определения ориентации инерциального модуля. В этом выражении учитываются конфигурация звезд, наблюдаемых виртуальной камерой, погрешности ее калибровки, приведенные в первой части статьи, и погрешности калибровки ее ориентации относительно инерциального модуля, полученные в второй части. Экспериментально определена среднеквадратичная погрешность астрономической калибровки этой ориентации – около 6″.

1. Василюк Н.Н., Нефедов Г.А., Сидорова Е.А., Шагимуратова Н.О. Астрономическая калибровка бесплатформенной астроинерциальной навигационной системы. Часть 1: Калибровка относительной ориентации цифровых камер // Гироскопия и навигация. 2024. Том 32. №2 (125). C. 66–84. EDN IDPTKO.

2. Василюк Н.Н. Модель погрешностей звездного датчика ориентации, учитывающая погрешности калибровки элементов внутреннего ориентирования цифровой камеры // Гироскопия и навигация. 2024. Том 32. №1 (124). C. 53–71. EDN: PSOUYI.

3. Козлов А.В., Парусников Н.А., Вавилова Н.Б., Тарыгин И.Е., Голован А.А. Динамическая стендовая калибровка бескарданных инерциальных навигационных систем в сборе // Известия ЮФУ. Технические науки. 2018. № 1 (195). С. 241–257. DOI 10.23683/2311-3103-2018-1-241-257. EDN OSAWTB.

4. Болотнов А.С. Применение лазерного гироскопа в бесплатформенных инерциальных системах // Политехнический молодежный журнал. 2019. № 10(39). С. 10. DOI 10.18698/2541-8009-2019-10-533. EDN VKBBBF.

5. Емельянцев Г.И., Степанов А.П., Блажнов Б.А. О начальной выставке и оценке погрешностей измерительного модуля БИНС с использованием спутниковых фазовых измерений // Гироскопия и навигация. 2019. Т. 27. № 1(104). С. 47–60. DOI 10.17285/0869-7035.2019.27.1.047-060. EDN ZGJLJO.

6. Василюк Н.Н. Субпиксельное накопление и обнаружение смазанных изображений звезд, полученных астроинерциальным датчиком ориентации на фоне дневного неба // Компьютерная оптика. 2024. Т. 48. № 2. С. 303–311. DOI 10.18287/2412-6179-CO-1309. EDN FTWLKD.

7. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. М.: Наука, 1992. 280 с.

8. Емельянцев Г.И., Степанов А.П. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2016. 394 с.

9. Василюк Н.Н. Векторная коррекция скоростной аберрации для внутриатмосферного звездного датчика ориентации // Авиакосмическое приборостроение. 2022. № 10. С. 17–31. DOI 10.25791/aviakosmos.10.2022.1302. EDN CQYWHW.

10. Василюк Н.Н. Векторная коррекция атмосферной рефракции для внутриатмосферного звездного датчика ориентации // Авиакосмическое приборостроение. 2022. № 9. С. 31–44. DOI 10.25791/aviakosmos.9.2022.1299. EDN VFGMCC.

11. Markley, F.L., Attitude determination using vector observations and the singular value decomposition, Journal of The Astronautical Sciences, 1988, vol. 36, no. 3, pp. 245–258.

12. Беклемишев Д.В. Курс аналитической геометрии и линейной алгебры. М.: Физматлит, 2005. 304 с.

13. Кирпичников С.Н., Новоселов В.С. Математические аспекты кинематики твердого тела: учеб. пособие. Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1986. 252 с.

14. Гельфанд И.М., Минлос Р.А., Шапиро З.Я. Представления группы вращений и группы Лоренца, их применения. М.: Физматгиз, 1958. 368 с.

15. Мудров В.И., Кушко В.Л. Методы обработки измерений. Квазиправдоподобные оценки; изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1983. 304 с.