Интеграция бесплатформенной инерциальной и спутниковой навигационных систем на основе слабосвязанной схемы комплексирования с использованием расширенного фильтра Калмана
Авторы: Аль Битар Н., Гаврилов Ал.И.
Опубликовано в выпуске: #4(88)/2019
DOI: 10.18698/2308-6033-2019-4-1870
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов
Проведен анализ эффективности применения алгоритма расширенного фильтра Калмана в задаче интеграции бесплатформенной инерциальной и спутниковой навигационных систем (БИНС/СНС) на основе слабосвязанной схемы комплексирования. Эффективность расширенного фильтра Калмана проверена с использованием экспериментальных данных, которые получены от БИНС, построенной на базе микроэлектромеханических систем, и приемника СНС с двойной антенной. Была использована стохастическая модель выходных сигналов инерциальных датчиков на базе МЭМС-технологии. Приведены уравнения навигации в обобщенном виде без каких-либо приближений. Получены результаты оценивания дрейфов выходных сигналов инерциальных датчиков. Проведена оценка точности определения навигационных параметров с использованием расширенного фильтра Калмана как при наличии, так и при отсутствии сигнала СНС. Приведены результаты статистического анализа погрешностей оценивания навигационных параметров для различных периодов отключения сигнала СНС
Литература
[1] Salychev О.S. Inertial systems in navigation and geophysics. Moscow, Bauman MSTU Press, 1998, 352 p.
[2] Grewal M.S., Weill L.R., Andrews A.P. Global positioning systems, inertial navigation, and integration. 2nd ed. New York, John Wiley & Sons, 2007, 408 p.
[3] Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. Распопов В.Я., ред. Санкт-Петербург, Концерн «ЦНИИ “Электроприбор”», 2009, 278 с.
[4] Crassidis J.L., Junkins J.L. Optimal estimation of dynamic systems. 2nd ed. New York, CRC Рress, 2011, 749 p.
[5] Crassidis J.L. Sigma-point Kalman filtering for integrated GPS and inertial navigation. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2006, vol. 42, no. 2, pp. 750–756.
[6] Ryu J.H., Gankhuyag G., Chong K.T. Navigation system heading and position accuracy improvement through GPS and INS data fusion. Journal of Sensors, 2016, vol. 2016, pp. 1–6.
[7] Jekeli Ch. Inertial navigation systems with geodetic applications. Berlin, Walter de Gruyter, 2001, 352 p.
[8] Quinchia A.G., Falco G., Falletti E., Dovis F., Ferrer C. A comparison between different error modeling of MEMS applied to GPS/INS integrated systems. Sensors, 2013, vol. 13, no. 8, pp. 9549–9588.
[9] Емельянцев Г.И., Степанов А.П. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации. Пешехонов В.Г., ред. Санкт-Петербург, Концерн «ЦНИИ “Электроприбор”», 2016, 394 с.
[10] Матвеев В.В. Инерциальные навигационные системы. Тула, Изд-во ТулГУ, 2012, 199 с.
[11] Hou H., El-Sheimy N. Inertial sensors errors modeling using Allan variance. Proceedings of the 16th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation (ION GPS/GNSS 2003), 2003, pp. 2860–2867.
[12] SBG Systems, Ekinox INS. User Manual: EKINOXINSUM. Revision 1.2, 2014.
[13] Gonzalez R., Catania C.A., Dabove P., Taffernaberry J.C., Piras M. Model validation of an open-source framework for post-processing INS/GNSS systems. Proceedings of the 3rd International Conference on Geographical Information Systems Theory, Applications and Management. 2017, vol. 1, pp. 201–208.
[14] Hong S., Lee M.H., Chun H.H., Kwon S.H., Speyer J.L. Observability of error states in GPS/INS integration. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2005, vol. 54, no. 2, pp. 731–743.
[15] Tang Y., Wu Y., Wu M., Wu W., Hu X., Shen L. INS/GPS integration: Global observability analysis. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2009, vol. 58, no. 3, pp. 1129–1142.