В работе предложен алгоритм определения в полете угла крена быстровращающегося вокруг продольной оси летательного аппарата с использованием данных триады микромеханических датчиков угловой скорости при движении на неуправляемом
участке траектории. Угол крена оценивается при помощи фазового детектора путем демодуляции сигналов поперечных датчиков угловой скорости с последующей обработкой, которая выполняется методом наименьших квадратов.
Идентификаторы и классификаторы
Для летательных аппаратов (ЛА) с быстрым вращением вокруг продольной оси одной из основных задач является точная выработка угла крена и устранение погрешности масштабного коэффициента продольного датчика угловой скорости (ДУС) [1, 11]. На подобных объектах погрешность выработки угла крена может быть недопустимо большой, вследствие чего вероятна потеря управления. Из-за высокой продольной угловой скорости вклад масштабного коэффициента продольного ДУС в погрешность навигационной системы является значительным. Чтобы обеспечить точное решение навигационной задачи, в процессе движения необходимо проводить уточнение знания масштабного коэффициента ДУС.
Список литературы
- Водичева Л.В., Алиевская Е.Л., Кокшаров Е.А., Парышева Ю.В. Повышение точности опре-
деления угловой скорости быстровращающихся объектов // Гироскопия и навигация. 2012. №1 (76). С. 27–41. - Жбанов Ю.К., Климов Д.М., Алёхова Е.Ю., Петелин В.Л., Слёзкин Л.Н., Терёшкин А.И.
Коррекция масштабного коэффициента датчика угловой скорости БИНС быстровращающегося объекта // Гироскопия и навигация. 2012. № 3 (78). С. 78–84. - Zhaowei Deng, Qiang Shen, Zilong Deng, Jisi Cheng, Real-Time Estimation for Roll Angle of Spinning Projectile Based on Phase-Locked Loop on Signals from Single-Axis Magnetometer, Sensors, 2019, 19, 839, doi 10.3390/s19040839.
- Емельянцев Г.И., Блажнов Б.А., Степанов А.П. О решении задачи ориентации инерциаль-
но-спутниковой системой с использованием фазовых и магнитометрических определений для объектов с быстрым вращением // Гироскопия и навигация. 2014. №2 (85). С. 28–42. - Hui Zhao, Zhong Su, Qing Li, Fuchao Liu, Ning Liu, Real-time attitude propagation algorithm for high spinning flying bodies, Measurement, 2021, no. 177, pp. 109–260.
- Shuangbiao Zhang, Zhong Su, Xingcheng Li, Real-Time Angular Motion Decoupling and Attitude Updating Method of Spinning Bodies Assisted by Satellite Navigation Data, IEEE Access, 2019, doi 10.1109/ACCESS.2019.2960602.
- Hepner, D.J., Harkins, T.E., Determining Inertial Orientation of a Spinning Body With Body-Fixed Sensors, Army Research Laboratory, ARL-TR-2313, Jan. 2001.
- Rogers, J., Costello, M., A Low-Cost Orientation Estimator for Smart Projectiles Using Magnetometers and Thermopiles, Navigation, March 2012, vol. 59, no. 1, pp. 9–24.
- Fuchao Liu, Zhong Su, Hui Zhao, Qing Li, Chao Li, Attitude Measurement for High-Spinning Projectile with a Hollow MEMS IMU Consisting of Multiple Accelerometers and Gyros, Sensors, 2019, 19, 1799, doi 10.3390/s19081799.
- Емельянцев Г.И., Несенюк Л.П., Блажнов Б.А., Коротков А.Н., Степанов А.П. Об особенностях построения интегрированной инерциально-спутниковой системы для объектов, двигающихся в начальный период по баллистической траектории // Гироскопия и навигация. 2009. №1 (64). С. 9–21.
- Лихошерст В.В., Шведов А.П. Определение параметров углового движения вращающихся по крену объектов // Информационные ресурсы, системы и технологии. 2014. №3. Материалы VI Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, образовании и производстве».
- Серегин С.И. Алгоритм определения параметров ориентации для летательных аппаратов, имеющих вращение вдоль продольной оси // Электронный журнал «Труды МАИ». 2013. №63.
- Распопов В.Я. Бесплатформенная инерциальная навигационная система для вращающихся летательных аппаратов // XX Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. 2013. С. 43–46.
- Матвеев В.В. Информационно-измерительные системы ориентации, стабилизации и навигации на кориолисовых вибрационных гироскопах. Дисс. … д.т.н. Тула, 2020.
- Jiang Pan, Wang Guochen, Zhang Ya, Zhang Lin, Fan Shiwei, Xu Dingjie, An Improved Attitude
Compensation Algorithm in High Dynamic Environment, Sensors Journal, 2020, vol. 20, no. 1,
pp. 306–317. - Recchia, T., Projectile Velocity Estimation Using Aerodynamics and Accelerometer Measurements: A Kalman Filter Approach, Technical Report ARMET-TR-10010, U.S. Army Armament Research, New Jersey, 2010.
- Fairfax, L.D., Fresconi, F.E., Cost-Efficient State Estimation for Precision Projectiles, 49th AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition, 2011.
- Богданов М.Б., Савельев В.В. Математическая модель процесса вычисления угловых и линейных координат малогабаритного управляемого летательного аппарата с малым временем полета, двигающегося в начальный период по баллистической траектории // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. № 11. С. 8-24.
- Lucia, D.J., Estimation of the Local Vertical State for Guided Munition Shell with an Embedded GPS/Micro-Mechanical Inertial Navigation System, Submitted to the Department of Aeronautics and Astronautics … of master of science in aeronautics and astronautics, Massachusetts Institute of Technology, May 1995.
- Hee Young Park, Kwang Jin Kim, Jang Gyu Lee, Chan Gook Park, Roll Angle Estimation for Smart Munitions, IFAC Proceedings Volumes, 2007, vol. 40, no. 7, pp. 49–54.
- Бабичев В.И., Гусев А.В., Морозов В.И., Шигин А.В., Рабинович В.И., Долгова Т.С., Акули-
нин С.И. Способ определения угла крена бесплатформенной инерциальной навигационной системы вращающегося по крену артиллерийского снаряда. Патент RU (11) 2 584 400(13) C1. 2016. - Lindquist, E., Kreichauf, R.D., Apparatus and appertaining method for upfinding in spinning projectiles using a phase-lock-loop or correlator mechanism, patent US 7,395,987 B2, Jul. 8, 2008.
- Kreichauf, R.D., Lindquist, E., Estimation of the Roll Angle in a Spinning Guided Munition Shell, IEEE/ION Position, Location, And Navigation Symposium, 2006, doi 10.1109/PLANS.2006.1650580.
- Yang Qifan, Wang Jiang, Fan Shipeng, Bai Chan, Zhou Yongjia, Hu Shaoyong, In-flight Alignment Method of Guided Projectile Roll Angle Based on Trajectory Bending Angular Velocity Single Vector, Acta Armamentarii, 2023, vol. 44, no. 2, doi 10.12382/bgxb.2021.0707.
Выпуск
Другие статьи выпуска
В статье представлен краткий обзор истории развития современных научных периодических изданий, посвященных вопросам теории, разработки и применения навигационных приборов морского назначения, а также их анализ.
Описываются пять ведущих мировых журналов, специализирующихся в этой научной области. Рассмотрена тематика их публикаций и приведены рейтинги по данным базы Scopus. В базе данных Российского индекса научного цитирования по ключевым
словам найдены десять периодических изданий, в которых публикуется наибольшее количество статей по навигационному приборостроению в России. Перечислены некоторые особенности этих журналов и предложены пути их дальнейшего развития.
В статье рассматриваются проблемы использования за рубежом глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) GPS (США) и технологии, парирующие ее недостатки. Обсуждаются возможности применения сигналов космических аппаратов,
размещенных на низких околоземных орбитах, радионавигационной системы eLoran и подходов, не имеющих на сегодня аналогов.
В статье представлены результаты экспериментального исследования применения модифицированной искусственной нейронной сети MFNN (Minimum Fuel Neural Network). При этом задействуется метод разреженного представления комплексных данных с использованием избыточного базиса с оптимизацией за счет норм L0 /L1 вместо классического алгоритма на основе быстрого преобразования Фурье (БПФ).
Продемонстрировано существенное улучшение способности систем распознавания препятствий и автономного управления железнодорожным транспортом различать близкорасположенные другу к другу объекты, такие как составы на соседних путях сортировочных станций.
В статье рассматривается алгоритм обнаружения дипольного сигнала на фоне помех при произвольном движении носителя магнитометра. Построенная математическая модель диполя в виде разложения в ряд из шести базисных функций позволяет с одного факта обнаружения диполя произвести как обнаружение, так и оценку местоположения источника. Приведены результаты полунатурного моделирования.
Модель погрешностей звездного датчика ориентации представлена в виде разложения на флуктуационную и систематическую составляющие. Флуктуационная погрешность возникает при вычислении координат яркостного центра цифрового изображения
звезды и обусловлена дискретной структурой сигнала в матричном фотоприемнике. Если наблюдение звезд выполняется через атмосферу, у флуктуационной погрешности появляется дополнительная внешняя компонента, связанная с «дрожанием» изображений
звезд из-за атмосферной турбулентности. Систематическая погрешность возникает из-за погрешностей калибровки элементов внутреннего ориентирования цифровой камеры. Для всех составляющих погрешности ориентации получены линеаризованные аналитические выражения и ковариационные матрицы, зависящие от конфигурации наблюдаемого созвездия. Модель погрешностей легко переписывается в форме уравнения наблюдения за погрешностями оценки элементов внутреннего ориентирования камеры в сильносвязанной комплексированной астронавигационной системе. Приведены результаты экспериментальной проверки разработанной модели погрешностей. Численные значения погрешностей, полученные в эксперименте, наглядно показывают, что элементы внутреннего ориентирования цифровой камеры звездного датчика
необходимо регулярно калибровать в процессе эксплуатации.
В статье исследуются взаимосвязь, отличия и особенности алгоритмов обработки результатов морской скалярной гравиметрической съемки, синтезируемых в рамках калмановского и винеровского подходов. Анализируются их достоинства и недостатки при решении задач фильтрации и сглаживания. Приводятся и сопоставляются результаты, полученные с использованием различных рекуррентных фильтров путем моделирования
и при обработке реальных данных. Обсуждаются проблемы состоятельности фильтров и возможности построения их адаптивных вариантов, предполагающих в том числе идентификацию моделей сигналов и помех.
На примере навигации прослеживается выдающаяся роль Российской академии наук в становлении и развитии науки в стране.
Статистика статьи
Статистика просмотров за 2025 год.
Издательство
- Издательство
- ЭЛЕКТРОПРИБОР
- Регион
- Россия, Санкт-Петербург
- Почтовый адрес
- 197046, Санкт -Петербург, ул. Малая Посадская, 30
- Юр. адрес
- 197046, Санкт -Петербург, ул. Малая Посадская, 30
- ФИО
- СОКОЛОВ АЛЕКСАНДР ВЯЧЕСЛАВОВИЧ (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- office@eprib.ru
- Контактный телефон
- +8 (122) 3259158