Методика экспериментального определения параметров размещения акселерометров в бесплатформенной инерциальной навигационной системе

Abstract

Для обеспечения высокой точности функционирования бесплатформенных инерциальных навигационных систем в условиях значительной угловой динамики объекта учитывается пространственное разнесение акселерометров в блоке. С этой целью в ходе заводской калибровки необходимо уточнить геометрическое размещений акселерометров относительно приборной системы координат. Существующие методы предполагают реализацию довольно сложных экспериментальных программ движения блока либо использование параметров вращения лабораторного стенда в качестве эталонных значений. Все это может приводить к повышенной погрешности определения искомых параметров и, как следствие, к увеличению ошибки функционирования навигационной системы в целом. В данной работе предлагается простая методика проведения эксперимента с использованием трехосного стола, инвариантная к аддитивным ошибкам измерений акселерометра и не идеальности лабораторного оборудования. Для развития и обоснования предлагаемой методики решаются следующие задачи: разработка модели измерений акселерометров, учитывающая геометрический фактор его размещения; проектирование программы тестовых вращений для трехосного стола и алгоритма обработки измерений; обсуждение источников погрешности методики и возможности ее минимизации; оценка влияния геометрического фактора и разработка модели его компенсации в процессе эксплуатации навигационной системы; экспериментальная проверка методики. По итогам решения перечисленных задач сделаны выводы о необходимости учета геометрического фактора размещения акселерометров в бесплатформенной инерциальной навигационной системе и практической эффективности разработанной методики. Результаты статьи могут быть использованы при проектировании и настройке высокоточных инерциальных навигационных систем.To ensure high accuracy of the operation of strapdown inertial navigation systems under conditions of significant angular dynamics of an object, the spatial separation of accelerometers in the unit istaken into account. To this end, during the factory calibration, it is necessary to clarify the geometric location ofaccelerometers relative to the instrument coordinate system. Existing methods involve the implementation of fairly complex experimental programs for the movement of a block or the use of the rotation parameters of a laboratory test bench as reference values. All this can lead to an increased error in determining the desired parameters and, as a consequence, an increase in the operating error ofthe navigation system as a whole. In this paper, we propose a simple technique for conducting an experiment using a triaxial desk, invariant to the additive errors in accelerometer measurements and not ideality of laboratory equipment. For the development and justification of the proposed methodology, the following tasks are solved: development of a measurement model for accelerometers, taking into account the geometric factor of its location; designing a program of test rotations for a triaxial desk and a measurement processing algorithm; discussion of the sources of error of the method and the possibility of its minimization; assessment of the influence ofthe geometric factor and the development of its compensation model during the operation of the navigation system; experimental verification of the technique. Based on the results of solving the above tasks, conclusions were drawn on the need to take into account the geometric factor of the placement of accelerometers in a strapdown inertial navigation system and the practical effectiveness of the developed methodology. The resultsof the article can be used in the design and configuration of high-precision inertial navigation systems.