автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Методы, алгоритмы и структура программно-технического комплекса бесплатформенной инерциальной навигационной системы

Легостаев Владимир Леонидович

Методы, алгоритмы и структура программно-технического комплекса бесплатформенной инерциалышн навигационной системы

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления (технические науки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 ИЮН 2011

Москва 2011

4849096

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный институт электроники и математики (технический университет)»

Научный руководитель: Доктор технических наук,

профессор

Каперко Алексей Федорович

Официальные оппоненты: Доктор технических наук,

профессор

Домрачев Вилен Григорьевич

Кандидат технических наук, доцент

Фесенко Сергей Николаевич

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие государственное научно-производственное предприятие «БАЗАЛЬТ» (ФГУП "ГНПП "БАЗАЛЬТ")

Защита состоится " 28 " июня 2011 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 212.133.03 при ГОУ ВПО «Московский государственный институт электроники и математики (технический университет) по адресу

109028, Москва, Большой Трехсвятительский пер., д.З °

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭМ

Автореферат разослан -Р^маЛ МП

Ученый секретарь диссертационного совета Д212.133.03:

Доктор технических наук, доцент ууО^ ЛеохинЮ.Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Существенная роль в расширении возможностей подвижных объектов различных областей применения отводится системам ориентации и навигации. Современный прогресс в области вычислительной техники и микроэлектроники оказывает влияние на приборостроение в целом и позволяет расширить технические характеристики систем навигации и управления. Это достигается путем использования программно-аппаратных средств, при этом программная часть системы выполняется в виде программы для специализированного вычислителя. Совершенствование и развитие навигационных систем позволяет решать сложные задачи управления движением различных объектов. Физические принципы определения координат навигационных источников могут быть различны, определения могут производиться в различных системах координат и представлять наблюдения различных параметров движения. Нередко системы, выполняющие данные задачи, объединяют в программно-технические комплексы (ПТК) ориентации и навигации.

Значительный вклад в разработку эффективных методов и средств навигации внесли: Андреев В.Д., Бабич O.A., Бромберг П. В., Бранец В.Н., Воробьев A.B., Голован A.A., Джанджгава Г.И., Дмитроченко JI.A., Ишлинский А.Ю., Коновалов C.B., Красовский A.A., Парусников H.A., Пешехонов В.Г., Плотников П.К., Помыкаев И.И., Распопов В.Я., Репников A.B., Селезнев В.П., Синяков А.Н., Тихомиров В.В., Фридлендер Г.О., Черноморский А.И., Шмыглевский И.П., Эльясберг П.Е. и др. Среди зарубежных исследователей в этой области следует отметить V. Dishel, W.L. Fried, A.D. King, M. Kayton, P.G. Savage, Lawrence A., Angus P.A., Mohinder S.G., Titterton D.H., Weston J.L. и др.

Большинство навигационных систем, применяемых для летательных аппаратов, в качестве основных источников первичной навигационной информации используют гироскопические, инерциальные, астрономические, радиотехнические и магнитные системы угловой ориентации и различные системы счисления пути, что ведет к увеличению массогабаритных характеристик, обусловливает сложность и высокую стоимость таких систем.

Ряд подвижных объектов, таких как беспилотные и дистанционно-пилотируемые летательные аппараты, для своего успешного применения выдвигают первоочередные требования по массогабаритным характеристикам, автономности функционирования, минимального энергопотребления и стоимости навигационной системы. При этом возрастающее множество объектов применения и решаемых навигационных задач обусловливает необходимость создания малогабаритных автономных или ограниченно автономных навигационных систем среднего класса точности, различающихся, в основном, алгоритмическим и программным обеспечением, что определяет актуальность темы диссертационного исследования.

Целью диссертационной работы является разработка структуры программно-технического комплекса (ПТК) системы ориентации и навигации, алгоритмов обработки измерительной информации, разработка математических моделей бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС), исследование методов повышения точности определения координат и углов ориентации летательного аппарата при минимизации массогабаритных характеристик и сохранении точности позиционирования, предъявляемой к объектам управления.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

- Осуществить выбор математической модели инерциальной навигационной системы с коротким временем функционирования на основе существующих элементов и систем навигации летательных аппаратов для выбора перспективных элементов, обладающих меньшими массогабаритными параметрами и меньшей стоимостью.

- Выполнить сравнительный анализ известных методов и алгоритмов комплексирования информации БИНС и спутниковых навигационных систем (СНС).

- Предложить структуру программно-технического комплекса ориентации и навигации для маломаневренного беспилотного летательного аппарата с БИНС, корректируемой от СНС.

- Синтезировать алгоритмы оценивания параметров движения для работы системы автоматического управления движением для беспилотного летательного аппарата (БПЛА) с коротким временем функционирования. При этом необходимо учесть, что навигационные наблюдения имеют разнородный характер и вычисляются в различных системах координат.

- Разработать программное обеспечение (ПО) для специализированного вычислителя, реализующее алгоритмы функционирования комплекса ориентации, навигации и управления для беспилотного летательного аппарата.

- Провести испытание программно-технического комплекса ориентации и навигации БИНС на предмет вычисления навигационных параметров в составе цифровой бортовой системы автоматического управления летательного аппарата.

Методы исследований При решении задач, рассматриваемых в диссертации, были использованы методы математического анализа и автоматизированного моделирования, теории инерциальной навигации, теории вероятностей и математической статистики, системного и событийно-ориентированного программирования.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Разработана классификация элементов бесплатформенных инерциальных навигационных систем и представлено описание их математических моделей.

2. На основе математических моделей определены методы и алгоритмы функционирования БИНС, которые целесообразно использовать в системах с коротким временем функционирования.

3. Предложена методика комплексной обработки параметров рассчитываемых БИНС (углы ориентации, векторы скорости и координат) с уметом коррекции от спутниковой навигационной системы (СНС).

4. Предложена структура программно-технического комплекса ориентации и навигации, основой которого является БИНС, корректируемая от СНС.

5. Разработано программное обеспечение бесплатформенной инерциальной навигационной системой (БИНС) для маломаневренного летательного аппарата с коротким временем действия. Алгоритмы БИНС, коррекции от СНС и системы управления были реализованы в виде программного обеспечения для специализированного вычислителя.

6. Проведены испытания программно-технического комплекса ориентации и навигации на технологическом стенде полунатурного моделирования, имитирующем движение планирующего беспилотного летательного аппарата.

Практическая значимость

- Разработанные алгоритмы комплексирования данных, алгоритмы операционной системы были положены в основу специального программного обеспечения блока управления для малоразмерных беспилотных летательных аппаратов малого времени функционирования. Алгоритмы программ операционной системы также легли в основу вычислителя управления ВУ-7.

- Практическая значимость проведенных в диссертации исследований подтверждена актами о регистрации программ ЭВМ, а также актами внедрения результатов исследований в ОАО МНПК «Авионика».

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:

Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. 2008. Москва.

Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. 2009. Москва.

Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. 2010. Москва.

Конкурс научно-технических работ и проектов молодых ученых и специалистов «Молодежь и будущее авиации и космонавтики» 2010. Москва.

VII Международная научная конференция «Новые информационные технологии и менеджмент качества» 2010. Турция.

Публикации По теме диссертации автором опубликовано 7 научных работ из них 2 в журнале из перечня ВАК.

На разработанное в ходе работы программное обеспечение получено 6 свидетельств о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы. Основное содержание диссертации изложено на 132 страницах машинописного текста, содержит 9 таблиц и 54 рисунка. Библиография включает 91 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы, определена цель работы, раскрываются научная новизна и практическая значимость диссертации, сформулированы научные положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации и внедрении результатов, структуре и объеме диссертации.

В первой главе проведен анализ работ в области разработки и моделирования систем навигации: рассмотрены системы координат, используемые в навигационных системах, описаны основные источники навигационной информации и методы их совместного использования. Рассмотрены физические принципы работы, положенные в основу функционирования спутниковых навигационных систем и инерциальных систем, имеющих гиростабилизированную платформу (ГИНС), и бесплатформенных инерциальных навигационных систем.

Рассматривается проблема измерения навигационных координат различных подвижных объектов. Приводится классификация навигационных систем для подвижных объектов по средам применения, решаемым задачам, времени работы.

Состав элементов навигационных систем зависит от задач, которые должна выполнять ИНС, и от внешней среды функционирования, основные из которых представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Классификация сред функционирования навигационных систем В Земной атмосфере объекты перемещаются с большими угловыми скоростями и ускорениями, что порождает необходимость в высокоскоростном обновлении параметров ориентации и навигации. В работе рассматривается БИНС, применяемая именно в Земной атмосфере.

Другим признаком классификации является точность параметров ориентации и навигации. В настоящее время принято выделять три класса точности:

Высокой точности - для данных систем в автономном режиме работы скорость накопления ошибки определения координат не превышает 0,5 м/с;

Средней точности - в автономном режиме работы скорость накопления ошибки определения координат не превышает 1 м/с;

Низкой точности - в автономном режиме работы скорость накопления ошибки определения координат не превышает 10 м/с;

Исходя из областей применения БИНС, их можно классифицировать по

максимальному времени автономноП работы.

Продолжительное время работы - система работает до нескольких

часов;

Среднее время работы - система работает в течение десятков минут;

Малое время работы — система работает от нескольких секунд до нескольких минут.

Анализ современных требований к навигационным системам показывает, что для широкого класса маневренных подвижных объектов воздушного, наземного, надводного и подводного применения основными требованиями являются: функционирование объекта на определенном маршруте движения, малое время готовности к работе при включении, малый вес и габариты, низкое энергопотребление и стоимость при заданной точности измерения навигационных параметров объекта.

Описаны системы координат, применяемые для описания положения и движения летательного аппарата. Классификация навигационных систем координат приведена на рисунке 2.

Система координат

Связанная с объектом

Навигационная

Связанная вертикально симметрическая

Полусвязанная N

вертикально *

симметрическая

Рис.2. Классификация навигационных систем координат Предложено решение задачи обеспечения надежного оценивания координат с использованием элементов с разнородными физическими принципами наблюдений, таких как спутниковые и инерциальные навигационные системы. При этом можно получить ПТК ориентации и навигации среднего класса точности при том, что элементы БИНС, входящей в состав ПТК, относятся к низкому классу точности.

На основе анализа существующих спутниковых и инерциальных навигационных систем, достижений в области микромеханических акселерометров и датчиков угловых скоростей обоснована перспективность построения навигационных комплексов среднего класса точности, объединяющих бесплатформенную инерциальную навигационную систему, корректируемую от спутниковой навигационной системы и систему управления. Информация от БИНС и СНС будет обрабатываться по раздельной и слабосвязанной схеме. Раздельная схема позволит обеспечить своевременное обновление информации

7

для системы управления и ограничит ошибку определения скорости и координат, слабосвязанная схема ограничит ошибку определения углов крена и тангажа.

Вторая глава посвящена рассмотрению теоретических основ построения нрограммно-технического комплекса, сочетающего в себе разнородные системы навигации и систему управления.

В работе представлены вопросы построения математических моделей инерциальных навигационных систем. Значительное внимание уделяется задачам инерциальной навигации, представлены общие соотношения скалярных уравнений фильтрации, выработаны схемы работы системы в различных режимах и обоснование целесообразности их использования, а также линеаризованные алгоритмы оценивания навигационных параметров.

В зависимости от вида определяемой скорости векторная форма уравнений навигационного алгоритма будет выглядеть следующим образом:

с1У - -

Л (I)

—=-ПхЛ+Г <11

где Г - вектор абсолютной скорости движения объекта, Я — радиус-вектор положения объекта, g{R) - вектор поля силы тяжести, /7- вектор кажущегося

ускорения, - локальная производная вектора V, Ж . локальная производная вектора /?, взятые во вращающемся с угловой скоростью п базисе.

— = -(П + й)хО + 11 + g(R)

Ж ™ 5 Г, ^

— = (и —íi)xR + U

А

Т< - вектор угловой скорости вращения Земли, модуль которого равен и= 15.0407 град/час, О - вектор скорости движения объекта относительно Земли.

В работе представлен математический аппарат бесплатформенной инерциальной навигационной системы, с учетом различных способов решения задач инерциальной навигации в зависимости от характеристик объекта и вычислительных возможностей ПТК.

С учетом задач, решаемых малогабаритной навигационной системой в контуре управления маневренным объектом, выбрана схема БИНС для вращающейся системы координат местонахождения подвижного объекта. Обобщенная схема БИНС представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Обобщенная схема БИНС Информация с блока гироскопов (БГ) в виде проекций вектора угловой скорости П, на связанные с летательным аппаратом (ЛА) оси используется в алгоритме ориентации (АО). Далее определяется матрица С направляющих косинусов между связанными осями и осями, которые вращаются с угловой скоростью (Л,. Это приводит к необходимости модифицировать алгоритм ориентации и привлечь для его реализации вычисленные в навигационном алгоритме (НА) проекции вектора пв что отображено на схеме дополнительной связью. Информация с блока акселерометров (БА) в виде проекций вектора кажущегося ускорения на связанные с ЛА оси передаётся в блок пересчета (БП) для приведения к навигационным осям с использованием полученной матрицы ориентации С. Вычисленные проекции (полученный вектор ) передаются в блок решения НА, векторная форма которого задается системой (1) или системой (2), в зависимости от вида определяемой скорости. На выходе БИНС формируется радиус-вектор местоположения ЛА вектор скорости К; =['а также углы ориентации ЛА. Для летательных аппаратов длительного времени работы и большого радиуса действия координаты следует представлять в географической системе координат, то есть в параметрах широты, долготы, высоты, на выходе системы будут сформированы географические координаты радиус-вектора местоположения = \ф,Я,к\, проекции относительной скорости движения иа=[ил,и,.,и^ ], а также углы ориентации ЛА в

географической системе координат— истинный курс V, тангаж 5 и крен г. Для объектов малого времени функционирования можно пренебречь кривизной земли, скоростью вращения земли и в качестве навигационной системы координат выбрать стартовую систему координат. В этом случае радиус-вектор местоположения 1{а=[Х,У,2] будет определять расстояние от точки старта до объекта, вектор скорости -Р = [.\',У,/\- скорость в плановой системе координат.

Для построения полного функционального алгоритма БИНС алгоритм определения навигационных параметров дополняется алгоритмом определения параметров ориентации. Алгоритм ориентации служит для определения взаимной ориентации ортогонального базиса, образованного измерительными осями акселерометров, и базиса, используемого в качестве навигационного и для определения угловых параметров ориентации — углов курса (рысканья), тангажа, крена.

Наиболее универсальным является представление параметров ориентации в параметрах Родрига-Гамильтона. Эти уравнения не вырождаются при ,9 = 7Г/2. Вместе с тем, для системы управления, может потребоваться пересчет кватерниона в углы Эйлера-Крылова. Поэтому для маломаневренных объектов,

угол тангажа которых не достигает значений близких к , целесообразно вести расчет параметров ориентации в углах Эйлера-Крылова.

Для вычисления параметров ориентации относительно неподвижной навигационной системы координат выбраны следующие отношения:

.9 = mv sin y + mz cos у y = o)l.-tg9(o)rco%y-(olúny) (3) у/ = (ю cos у - со. sin у) jCOS 9

Матрица перехода между связанной с объектом и навигационной системами координат С будет выглядеть следующим образом.

cos у/ cos 9 sin 9 -sin у/ cos 9

C= - cos у/ sin 9 cos y + sin у/ sin y cosacos y sini//sint9cosj' + cosi/''sm^ eos у/ sin 9 sin z + sin^cos^ -C0si9sin^ -sin у/sill .9 sin/ +eos у/eos

(4)

Составляющие вектора скорости объекта в связанной с ним системе координат могут быть вычислены следующим образом.

Г = со.Уу -соуУг +g(nx-sm9)

Г, = со, V\ - го: + - cos 9 cos у) (5) К = mvK ~0)J'v + S("; +COSi?Sin^),

где g - ускорение силы тяжести Ускорение силы тяжести при этом принято за константу. Вектор связанных с объектом скоростей пересчитывается в навигационную систему координат через элементы с матрицы С

У =C2,K + Crfy+C2,Vz (6) ¿ = с,1Уж + сяУу + с„1',

Для кинематических уравнений БИНС характерны накапливающиеся во времени погрешности, обусловленные погрешностями датчиков угловой скорости и датчиков линейных ускорений. Поэтому разработаны алгоритмы вычисления поправок и определения скорректированных углов крена и тангажа подвижного объекта с использованием данных от спутниковой навигационной системы. Помимо этого вектор координат и вектор скорости, рассчитываемые БИНС, обновляются при поступлении достоверной информации от СНС.

Для углов крена и тангажа х=\9,у^ используются данные об угловых скоростях cor =[»,,<»v,ia-] и перегрузках на протяжении 5 секунд,

предшествующих началу решения. В алгоритме используются данные от вектора скорости У =[Vr,Vt,V.], полученного от СНС. Скорость усредняется на интервале 5 секунд и принимается постоянной.

Алгоритм итерационный. Каждая итерация алгоритма представляет собой интегрирование системы дифференциальных уравнений для вектора .7 на отрезке времени 5 секунд начальными условиями х„,=[0,0]г, которые на следующих итерациях заменяются на их очередные приближения.

S=lUy SÍI1 у +CÚ- cos у у - сох -tg9(ü) cosy - со. sin у) (7) Вычисление оценок перегрузок

ñr = sin 3 ñy =ú)„Vlg + cosScosy (8) ñ = -my V / g - cos 3 si n y, g^ 9. til. В данных соотношениях используются допущения Г =

На первой итерации формируется матрица функций чувствительности размерности

tp = Sñr x / Sx (9)

формируется переопределенная система линейных алгебраических уравнений для приращений параметров относительно их приближений

<рДхк= ñT-ñTk (10)

Вычисляется приращение Щ вектора .7, относительно его приближения методом наименьших квадратов

Д** = (pr<p)~'<pr(ñ,~птк) (11) Проверяется признак сходимости итерационного процесса для приращения ДЗс, =[Дг,А^]г:

Лу2+Л1>2< 10ч (12)

В главе представлена математическая модель бесплатформенной инерциальной навигационной системы малого времени функционирования.

В качестве навигационной системы координат выбрана стартовая (плановая) система координат. Выбраны модели представления параметров ориентации объекта (3),(4) и навигационного алгоритма (5), (6). Предложена методика уточнения параметров крена и тангажа по информации от акселерометров и СНС, позволяющая ограничить ошибку, обусловленную возмущенным режимом работы БИНС и погрешностями измерений информации от акселерометров и гироскопов.

В третьей главе проводится анализ элементов ПТК с бесплатформенной инерциальной навигационной системы.

Разработана обобщенная структурная схема малогабаритного комплекса, объединяющего навигационную систему и систему управления, приведенная на рисунке 4.

Йходная „ _ Выходные

информация Навигационный вычислитель данные

Рис. 4. Структурная схема бесп.патформенной писрцшиыюй навигационной системы

Информация от блока датчиков угловых скоростей (ДУС) и блока датчиков линейных ускорений (ДЛУ) поступает на аналого-цифровые преобразователи (АЦП), где она преобразуется в цифровое представление. Вместе блоки ДУС, ДЛУ и АЦП образуют инерциальный измерительный блок (ИИБ), который может быть дополнен дополнительными датчиками для компенсации погрешностей ДУС и ДЛУ.

Оцифрованные данные от ИИБ поступают в блоки компенсации ошибок датчиков угловых скоростей и датчиков линейных ускорений. В этих блоках вычисляются реальные значения вектора угловых скоростей и вектора линейных ускорений. Значения вектора угловых скоростей подаются на вход Блока вычисления параметров ориентации.

В главе рассмотрены принципы работы элементов инерциальных навигационных систем: датчиков линейных ускорений, датчиков угловых скоростей. Следует отметить, что среди всех технологий описанных измерителей,

есть образцы, обладающие высоким классом точности. Большая часть современных исследований направлена на удешевление технологий производства. Так одной из тенденций является постепенная замена кольцевого лазерного гироскопа (КЛГ), являющегося типичным гироскопическим устройством в БИНС высокой и средней точности, на волоконно-оптический гироскоп.

Рассмотрен принцип работы волоконно-оптического гироскопа ВОГ-5. Исследования ВОГ-5 показали, что значительный вклад в ошибку информации об угловой скорости вносит температура.

Рассматриваются различные технологии производства датчиков линейных ускорений и угловых скоростей, приводятся их характеристики и возможность применения в системах различной точности. Проводится анализ и классификация погрешностей инерциальных чувствительных элементов и аналого-цифровых преобразователей.

В кольцевом лазерном гироскопе и в волоконно-оптическом гироскопе отсутствуют механические части (в первую очередь ротор) чувствительные к перегрузкам. Поэтому уравнение угловой скорости для одной оси измерения можно записать как:

со/"' = Sx сох + МуСОу + М2ю: + Bfx + smx (13) где сох— Угловая скорость вокруг оси, вдоль которой установлен гироскоп, BfX — постоянное смещение, независящее от ускорения, smx—случайное смещение, Му М,- коэффициенты неортогональности, Sx— ошибка масштабного коэффициента,

а>у, oi:—угловая скорость вокруг осей, ортогональных измеряемой.

В настоящее время КЛГ является основным гироскопическим элементом БИНС для различных подвижных объектов, вместе с тем ВОГ конструктивно проще КЛГ, он имеет меньшие массу и энергопотребление.

Модель погрешности акселерометров можно представить следующим образом.

ахиы = Sx ах + Муау + Мм- + Bf + В,а,а2 + smx (14) где ах—угловая скорость вокруг оси, вдоль которой установлен гироскоп, ау, Я;-угловая скорость вокруг осей, ортогональных измеряемой,

Mz— коэффициенты неортогональности, Bj— постоянное смещение, независящее от ускорения, Ву-анизоупругое смещение,

ошибка масштабного коэффициента, smx- случайное смещение.

Предлагается компенсация погрешностей с помощью программного обеспечения. Оцифрованные данные от ИИБ поступают в блоки компенсации ошибок ДУС и ДЛУ. В этих блоках, в соответствии с выбранной моделью представления сигнала вычисляются реальные вектор угловых скоростей и вектор линейных ускорений. Компоненты математической модели погрешности сигнала определяют на этапе производства датчиков и ИИБ в ходе специальных испытаний и заносят в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) вычислителя.

В качестве гироскопических датчиков применен волоконно-оптических гироскопов ВОГ-5.

В качестве датчика линейных ускорений применен акселерометр АТ1112, характер перемещения чувствительного элемента которого представляет собой упругий подвес маятникового типа, метод детектирования перемещения чувствительного элемента — емкостной.

Изложенный в данной главе материал позволяет предложить построение программно-технического комплекса ориентации, навигации и системы управления малого времени функционирования, отвечающего требованиям определения местоположения с точностью до 10 метров в режиме работы с СНС и до 100 метров в автономном режиме.

Четвертая глава посвящена особенностям построения бортового вычислительного комплекса, включающего в себя бесплатформенную навигационную систему и систему управления, выполненных в едином блоке управления малоразмерным летательным аппаратом малого времени функционирования.

Все алгоритмы БИНС реализуются в виде функциональных программ, выполняющихся центральным процессором навигационного вычислителя. Особенностью решения задач ориентации и навигации является решение систем дифференциальных уравнений, параметры которых представлены в формате с плавающей точкой. Для этого, как правило, применяется математический сопроцессор центрального процессора или цифровой сигнальный микроконтроллер с поддержкой арифметики с плавающей точкой.

Вычислительным ядром рассматриваемой системы является отечественный микроконтроллер 1892ВМЗТ. В основу семейства микропроцессоров этой серии положена многоядерная архитектура: управляющее Я1 БС-ядро и управляемое ББР-ядро акселератор для вычислений с плавающей точкой. Такая архитектура с одной стороны накладывает ограничения и дополнительные требования к организации вычислительного процесса, с другой стороны, позволяет создавать мощное программное обеспечение и тем самым объединять в одном комплексе несколько систем.

Программное обеспечение (ПО) комплекса разделяется на завершенные логические модули, представленные на рисунке 5.

Рис. 5. Структура программного обеспечения комплекса ориентации и навигации

Программы операционной системы (ОС) обеспечивают обработку прерываний, распределение вычислительных ресурсов, реализацию связи с периферийными устройствами.

Функциональные программы реализуют алгоритмы БИНС, и ее коррекцию от СНС, а также алгоритмы управления. Эти программы обрабатывают входную информацию, готовят выходную и обеспечивают проведение встроенного контроля.

Для современных летательных аппаратов частота выдачи информации на органы управления составляет 100-500 Гц, а для некоторых высокоскоростных и маневренных объектов 2-3 кГц. На практике эта частота зависит от сложности алгоритмов, производительности вычислителя и применяемой ОС.

Для рассматриваемого микроконтроллера 1892ВМЗТ были разработаны программы операционной ОС, позволяющие использовать вычислительные возможности ИБР-ядра (до 300 млн. операций в секунду) при малом объеме программной памяти (4 Кб). ОС представляет собой библиотеку программ, незначительное изменение которых позволит использовать их в других системах. Время работы ОС не превышает 80 мкс в 1 КГц такте.

В главе описывается аппаратная часть комплекса. Без учета погрешностей инерциапьных чувствительных элементов, тракт датчики - АЦП - вычислитель позволяет получить сигнал с точностью до 0.0015 град/сек от датчиков угловых скоростей и 0.00015 g от акселерометров. Информация от датчиков обновляется с частотой 1000 Гц.

Приведено описание метода комплексной обработки информации от датчиков угловых скоростей, датчиков линейных ускорений и приемника спутниковой навигации, позволяющего скомпенсировать ошибку определения углов крена и тангажа бесплатформенной инерциальной навигационной системы.

Разработаны машинные алгоритмы БИНС и системы управления, которые были реализованы в виде программ для специализированного однопроцессорного вычислителя, входящего в состав комплекса ориентации и навигации. Структура компонентов приведена на рисунке 6.

Рис. 6. Структура компонентов функционального программного обеспечения Разработанные алгоритмы программ операционной системы и функциональных алгоритмов позволили получить ПТК ориентации, навигации и управления, обновляющий навигационную информацию и формирующий сигналы на органы управления объектом с частотой 250 Гц. Этого достаточно для обеспечения устойчивости при управлении большинством современных летательных объектов.

В пятой главе анализируются характеристики ПТК ориентации и навигации, полученные на стенде полунатурного моделирования.

Для исследования характеристик ПТК ориентации и навигации применялся технологический стенд полунатурного моделирования. В состав технологического стенда входит персональный компьютер, на котором установлено программное обеспечение оператора стенда, ПО имитатора динамики полета и внешних систем, ПО имитатора приводов, блока

электрических рулевых приводов, соединительного жгута для подключения ПТК к управляющему компьютеру. Структура технологического стенда приведена на

рисунке

7.

Состав ПО оператора стенда

ПО головного монитора для запуска, выбора режима работы и ввода управляющих команд ПО информационного обмена между IBM PC из состава стенда и ПТК ПО отображения информации на дисплее и протоколирование

Состав ПО имитатора динамики полета и внешних систем

ПО математической модели объекта управления

ПО математической модели БИНС ПО математической модели СУ ПО информационного обмена с реальной аппаратурой

110 математических моделей внешних систем

Состав ПО вычислителя имитатора приводов ПО математической модели имитатора приводов

^ , Му, Ых, N2, Ыу, Шх, <1>г

Информация для анализа

Рис. 7. Структура технологического стенда Для проверки качества реализации алгоритмов навигации и законов управления в бортовом ПО, в составе оборудования системы, и для оценки характеристик ПТК, применяется режим проверки, при котором с рабочего места оператора стенда (РМО) задаются входные воздействия одновременно на ПТК ориентации и навигации и на модель системы управления, реализованную в имитаторе динамики полета (ИДП), которая была получена на этапе синтеза законов управления. Вышеописанный режим позволяет автоматизировать процесс тестирования и оперативно проверять качественное и количественное изменение выходных сигналов ПТК на весь спектр входных воздействий и, сравнивая выходные сигналы системы управления с выходными сигналами эталонной модели, делать выводы о соответствии реализации ПО утвержденным алгоритмам навигации и управления.

На рисунке 8 приведены результаты эксперимента по расчету траектории маломаневренного объекта программно-техническим комплексом ориентации и навигации. Слева приведены значения высоты вычисленной ПТК без коррекции от СНС и истинной для дальности 25000 метров, соответствующей примерно 120 секунде полета (У модели - У без СНС). Справа приведены аналогичные параметры для режима с коррекцией ПТК от СНС (Vмодели - У без СНС).

Рис. 8. Истинная и расчетная траектория полета объекта управления Без коррекции от СНС ошибка ПТК в расчете траектории превышает 100 метров для дальности 25000 метров (120 секунд полета). При включенной модели СНС ошибка определения координат ПТК ориентации и навигации за 120 секунд не превышает 5 метров. Это позволяет отнести комплекс к системам навигации среднего класса точности.

Исследования временных диаграмм показаний датчиков угловых скоростей и линейных ускорений на технологическом стенде в составе комплекса ориентации, навигации и управления показали, что основной вклад в ошибку определения координат вносят ошибки информации об угловой скорости Аа>.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В работе предложены классификационные признаки элементов навигационных систем, позволяющие сформулировать принципы построения малогабаритного программно-технического комплекса (ПТК) ориентации и навигации бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), корректируемой от спутниковой навигационной системы (СНС).

2. Выполнен анализ математических моделей элементов инерциальных систем навигации в части определения вектора скорости, вектора координат и параметров пространственной ориентации летательного аппарата. Для реализации в виде программного обеспечения для однопроцессорного вычислителя выбрана навигационная система координат и алгоритмы, описывающие работу ПТК ориентации и навигации для объектов малого времени функционирования (порядка 120 секунд).

3. Предложена методика комплексной обработки параметров рассчитываемых БИНС (углы ориентации, векторы скорости и координат) с учетом коррекции от спутниковой навигационной системы (СНС) по раздельной и слабосвязанной схемам. Коррекция по слабосвязанной схеме заключается в формировании переопределенной системы линейных уравнений, неизвестными параметрами которой являются углы крена и тангажа объекта.

4. Предложена структура программно-технического комплекса ориентации, навигации и системы управления малого времени функционирования, отвечающего требованиям средней точности.

18

Проведен анализ параметров и характеристик датчиков линейных ускорений и угловых скоростей, являющихся основными измерительными элементами БИНС. Предложены оценки погрешностей датчиков линейных ускорений и угловых скоростей, а также ошибок, возникающих при обработке сигналов с помощью АЦП.

5. Разработано функциональное программное обеспечение (ФПО) для ПТК ориентации и навигации для маломаневренного летательного аппарата с коротким временем функционирования. Основу ФПО составили программы быстрого цикла, вычисляющие углы ориентации (крен, тангаж и курс), компоненты вектора скорости и координаты объекта по измерениям угловой скорости и линейного ускорения; программы коррекции угла курса, вектора скорости и вектора координат по данным от СНС по раздельной схеме; программы медленного цикла коррекции углов крена и тангажа по измерениям линейного ускорения и данным о скорости от СНС; программы управления объектом в продольном и боковом каналах.

Разработаны программы операционной системы для специализированного однопроцессорного вычислителя, включающие программы инициализации, ввода/вывода, обработчик прерываний и диспетчер задач.

6. Проведены стендовые испытания комплекса ориентации, навигации и управления на технологическом стенде полунатурного моделирования.

Испытания автономного режима работы ПТК ориентации и навигации без коррекции от СНС показали, что ПТК с ошибкой измерения угловой скорости не выше 0.009287 град/сек (33 град/час) и ошибкой измерения линейного ускорения не выше 0.00603g может отвечать требованиям среднего класса точности (скорость накопления ошибки определения координат не более I м/с) не более 30 секунд.

Испытания ПТК ориентации и навигации в режиме коррекции от СНС показали, что ошибка определения углов ориентации за 120 секунд не превышает 2 градусов. При этом ошибка определения скорости не превышает 3 м/с, а ошибка определения координат не превышает 5 метров. Это позволяет отнести ПТК к системам навигации среднего класса точности.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Каперко А.Ф., Легостаев В.Л., Программно-технический комплекс инерциальной навигационной системы. VII международная научная конференция Новые информационные технологии и менеджмент качества. Материалы конференции.-М.: ООО «Арт-Флэш», 2010.-с. 172-173.

2. Каперко А.Ф., Легостаев В.Л., Классификация элементов программно-технического комплекса бесплатформенной инерциальной навигационной системы. Датчики и Системы. -2010. № 12.-е. 2-7.

3. Легостаев В.Л. Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. Тезисы докладов - М.: МИЭМ, 2008.-е. 314-315.

4. Легостаев В.Л. Программно-технический комплекс бесплатформенной инерциальной навигационной системы. Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. Тезисы докладов - М.: МИЭМ, 2009.-с. 212.

5. Легостаев В.Л. Программно-аппаратный комплекс бесплатформенной ннерциальной навигационной системы для летательного аппарата ограниченного радиуса действия. Конкурс научно-технических работ и проектов молодых ученых и специалистов «Молодежь и будущее авиации и космонавтики» - М.: МАИ-ПРИНТ, 2009. - с.42-43.

6. Легостаев В.Л. Архитектура программно-технический комплекс бесплатформенной инерциальной навигационной системы. Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. Тезисы докладов - М.: МИЭМ, 2010. - с. 296-297.

7. Легостаев В.Л. Программно-алгоритмическое обеспечение измерительного комплекса бесплатформенной инерциальной навигационной системы для беспилотного летательного аппарата. Вестник МАИ. -2011. № 1. - с. 105-113.

8. Свид. 2010614964 Российская федерация. Блок управления по теме «Дрель-4» БУ-186. Специальное программное обеспечение [Текст] / Воробьев A.B., Залесский С.Е., Кислов C.B., Легостаев В.Л.; заявл. 15.06.2010, зарег. в Реестре программ для ЭВМ 29.07.2010.

9. Свид. 2010614965 Российская федерация. Система управления инерциальная ИСУ-210. Специальное программное обеспечение [Текст] / Воробьев A.B., Залесский С.Е., Кислов C.B., Легостаев В.Л.; заявл. 15.06.2010, зарег. в Реестре программ для ЭВМ 29.07.2010.

10. Свид. 2010614963 Российская федерация. Вычислитель управления ВУ-7. Специальное программное обеспечение [Текст] / Воробьев A.B., Залесский С.Е., Кислов C.B., Легостаев В.Л., Андреев В.А.; заявл. 15.06.2010, зарег. в Реестре программ для ЭВМ 29.07.2010.

11. Свид. 2010617592 Российская федерация. Автономная система управления адаптивными носками и закрылками АСУАН-931 для изд. 9.31. № 311 [Текст] / Воробьев A.B., Залесский С.Е., Кислов C.B., Легостаев В.Л.; заявл. 30.09.2010, зарег. в Реестре программ для ЭВМ 17.11.2010.

12. Свид. 2010617593 Российская федерация. Автоматизированное рабочее место АРМ-58. Специальное программное обеспечение [Текст] / Воробьев A.B., Залесский С.Е., Кислов C.B., Легостаев В.Л.; заявл. 30.09.2010, зарег. в Реестре программ для ЭВМ 17.11.2010.

13. Свид. 2010617594 Российская федерация. Автоматизированное рабочее место АРМ-76. Специальное программное обеспечение [Текст] / Воробьев A.B., Залесский С.Е., Кислов C.B., Легостаев В.Л.; заявл. 30.09.2010, зарег. в Реестре программ для ЭВМ 17.11.2010.

Подписано в печать 24.05.2011 г. Тираж 150 экз. Заказ № 1369 Отпечатано в типографии «АллА Принт» Тел. (495) 621-86-07, факс (495) 621-70-09 \vww.allaprint.ru

Аннотация.

Введение.

Глава 1. Анализ основных характеристик навигационных систем.

1.1 Параметры движения и средства их измерения.

1.2 Спутниковая навигационная система.

1.3 Инерциальная навигационная система.

1.4 Бесплатформенная инерциальная навигационная система.

1.5 Системы координат.

1.6. Методы комплексирования навигационной информации.

1.7 Выводы.

Глава 2. Математические модели инерциальных систем навигации.

2.1 Принципы инерциальной навигации.

2.2 Скалярные уравнения инерциальной навигации.

2.3 Алгоритм БИНС для работы в географической системе координат.

2.4 Алгоритм ориентации БИНС.

2.5 Алгоритм БИНС короткого времени функционирования.

2.6 Выводы.

Глава 3. Анализ основных элементов комплекса с БИНС.

3.1 Инерциальный измерительный блок.

3.2 Акселерометры.

3.3 Гироскопические датчики.

3.4 Волоконно-оптический гироскоп.

3.5 Виды погрешностей.

3.6 Особенности применения аналого-цифровых преобразователей в БИНС.

3.7 Компенсация погрешностей.

3.8 Выводы.

Глава 4. Реализация программно-технического комплекса ориентации и навигации БИНС.

4.1 Аппаратная часть комплекса БИНС.

4.2 Алгоритмы ориентации и навигации БИНС.

4.3 Программное обеспечение комплекса.

4.4 Выводы.

Глава 5. Исследование характеристик программно-технического комплекса БИНС.

5.1 Тестирование на неподвижном основании.

5.2 Моделирование полета без спутниковой навигационной системы.

5.3 Моделирование полета со спутниковой навигационной системой.

5.4 Выводы.

Основные положения и выводы.

Существенная роль в расширении возможностей подвижных объектов различных областей применения отводится системам ориентации и навигации. Современный прогресс в области вычислительной техники и микроэлектроники оказывает влияние на системы управления в целом и позволяет расширить технические характеристики систем навигации и ориентации. Это достигается путем использования программно-аппаратных средств, при этом вычислительная часть системы выполняется в виде программы. Совершенствование и развитие навигационных измерителей позволяет решать сложные задачи управления движением различных объектов. Физические принципы определения координат навигационных источников могут быть различны, определения могут производиться в различных системах координат и представлять наблюдения различных параметров движения. Нередко системы, выполняющие данные задачи объединяют в программно-технические комплексы (ПТК) ориентации и навигации.

Задачей программно-технического комплекса ориентации и навигации является совместная обработка данных навигационного счисления для определения основных навигационных параметров движущегося объекта с максимально возможной точностью. Эта точность зависит от качества навигационных измерителей (датчиков навигационной информации) и алгоритмов обработки сигналов.

Известно много работ, направленных на решение задач комплексирования разнородных данных [3,15,36,39,57,80,82,83], где рассмотрены различные схемы комплексирования, проводится анализ характера ошибок навигационных систем и адекватность реальным физическим процессам.

Для оптимального и эффективного решения задач управления необходимо обеспечивать получение контролируемых параметров с достаточной точностью. Современные задачи управления сложными системами делают целесообразным разработку и использование различных схем комплексной обработки разнородных данных.

Большинство навигационных систем, применяемых для летательных аппаратов, в качестве основных источников первичной навигационной информации используют гироскопические, инерциальные, астрономические, радиотехнические и магнитные системы угловой ориентации и различные системы счисления пути, что ведет к увеличению массогабаритных характеристик, обусловливает сложность и высокую стоимость таких систем.

Ряд подвижных объектов, таких как беспилотные и дистанционно-пилотируемые летательные аппараты, для своего успешного применения выдвигают первоочередные требования по массогабаритным характеристикам, автономности функционирования, минимального энергопотребления и стоимости навигационной системы. При этом возрастающее множество объектов применения и решаемых навигационных задач обусловливает необходимость создания малогабаритных автономных или ограниченно автономных навигационных систем среднего класса точности, различающихся, в основном, алгоритмическим и программным обеспечением, что определяет актуальность темы диссертационного исследования.

В связи с этим возникает актуальная задача разработки математических моделей, алгоритмов и методики обработки параметров с помощью программно-технического комплекса ориентации и навигации, имеющего в своем составе бесплатформенную инерциальную навигационную систему (БИНС) и спутниковую навигационную систему (СНС) в качестве разнородных навигационных систем для обеспечения работы системы управления движением беспилотного летательного аппарата малого времени функционирования.

Решению этих задач и посвящена диссертационная работа.

Цели и задачи работы

Целью диссертационной работы является построение программно-технического комплекса ориентации и навигации при минимизации массогабаритных характеристик и сохранении точности позиционирования, предъявляемой к объектам управления.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Осуществить выбор математической модели инерциальной навигационной системы с коротким временем функционирования на основе существующих элементов и систем навигации летательных аппаратов для выбора перспективных элементов, обладающих меньшими массогабаритными параметрами и меньшей стоимостью.

2. Выполнить сравнительный анализ известных методов и алгоритмов комплексирования информации БИНС и СНС.

3. Предложить структуру программно-технического комплекса ориентации и навигации для маломаневренного беспилотного летательного аппарата с БИНС, корректируемой от СНС.

4. Синтезировать алгоритмы оценивания параметров движения для работы системы автоматического управления движением для беспилотного летательного аппарата (БПЛА) с коротким временем функционирования. При этом необходимо учесть, что навигационные наблюдения имеют разнородный характер и вычисляются в различных системах координат.

5. Разработать программное обеспечение (ПО) для специализированного вычислителя, реализующее алгоритмы функционирования комплекса ориентации, навигации и управления для летательного аппарата.

6. Провести испытание программно-технического комплекса ориентации и навигации БИНС на предмет вычисления навигационных параметров в составе цифровой бортовой системы автоматического управления летательного аппарата.

Методы исследований

При решении задач, рассматриваемых в диссертации, были использованы методы математического анализа и автоматизированного моделирования, теории инерциальной навигации, теории вероятностей и математической статистики, а также системного, событийно-ориентированного программирования.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Разработана классификация элементов бесплатформенных инерциальных навигационных систем и представлено описание их математических моделей.

2. На основе математических моделей определены методы- и алгоритмы функционирования БИНС, которые целесообразно использовать в системах с коротким временем функционирования.

3. Предложена методика комплексной обработки параметров рассчитываемых БИНС (углы ориентации, векторы скорости и координат) с учетом коррекции от спутниковой навигационной системы (СНС).

4. Предложена структура программно-технического комплекса ориентации и навигации, основой которого является БИНС, корректируемая от СНС.

5. Разработано программное обеспечение бесплатформенной инерциальной навигационной системой (БИНС) для маломаневренного летательного аппарата с коротким временем действия. Алгоритмы БИНС, коррекции от СНС и системы управления были реализованы в виде программного обеспечения для специализированного вычислителя.

6. Проведены испытания программно-технического комплекса ориентации и навигации на технологическом стенде полунатурного моделирования, имитирующем движение планирующего беспилотного летательного аппарата.

Практическая значимость

Разработанные алгоритмы комплексирования данных, алгоритмы операционной системы были положены в основу специального программного обеспечения блока управления для малоразмерных беспилотных летательных аппаратов малого времени функционирования. Алгоритмы программ операционной системы также легли в основу вычислителя управления ВУ-7.

- Практическая значимость проведенных в диссертации исследований подтверждена актами о регистрации программ ЭВМ, а также актами внедрения результатов исследований в ОАО МНПК «Авионика».

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:

Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. 2008. Москва.

Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. 2009. Москва.

Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. 2010. Москва.

Конкурс научно-технических работ и проектов молодых ученых и специалистов «Молодежь и будущее авиации и космонавтики» 2010. Москва.

VII Международная научная конференция «Новые информационные технологии и менеджмент качества» 2010. Турция.

Публикации

По теме диссертации автором опубликовано 7 научных работ из них 2 в журнале из перечня ВАК.

На разработанное в ходе работы программное обеспечение получено 6 свидетельств о государственной регистрации программы для ЭВМ.

5.4 Выводы

1. Исследования временных диаграмм показаний датчиков угловых скоростей и линейных ускорений на технологическом стенде в составе комплекса ориентации, навигации и управления показали, что основной вклад в ошибку определения координат вносят ошибки информации об угловой скорости.

2. В автономном режиме программно-технический комплекс ориентации, навигации и управления средней точности не может выполнять свои функции более 50 секунд. Для повышения качества и времени автономной работы БИНС, необходимо повышать точность калибровки датчиков угловых скоростей и линейных ускорений.

3. По результатам моделирования на технологическом стенде полета маломаневренного объекта по траектории под управлением комплекса ориентации, навигации и управления при включенной модели СНС ошибка определения координат за 120 секунд не превышала 5 метров. Ошибка определения углов ориентации не превышала 1 градуса. Это позволяет отнести программно-технический комплекс ориентации и навигации к системам среднего класса точности.

Основные положения и выводы

В работе предложены классификационные признаки элементов навигационных систем, позволяющие сформулировать принципы построения малогабаритного программно-технического комплекса (ПТК) ориентации и навигации бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), корректируемой от спутниковой навигационной системы (СНС).

Выполнен анализ математических моделей элементов инерциальных систем навигации в части определения вектора скорости, вектора координат и параметров пространственной ориентации летательного аппарата. Для реализации в виде программного обеспечения для однопроцессорного вычислителя выбрана навигационная система координат и алгоритмы, описывающие работу ПТК ориентации и навигации для объектов малого времени функционирования (порядка 120 секунд).

Предложена методика комплексной обработки параметров рассчитываемых БИНС (углы ориентации, векторы скорости и координат) с учетом коррекции от спутниковой навигационной системы (СНС) по раздельной и слабосвязанной схемам. Коррекция по слабосвязанной схеме заключается в формировании переопределенной системы линейных уравнений, неизвестными параметрами которой являются углы крена и тангажа объекта.

Предложена структура программно-технического комплекса ориентации, навигации и системы управления малого времени функционирования, отвечающего требованиям средней точности.

Проведен анализ параметров и характеристик датчиков линейных ускорений и угловых скоростей, являющихся основными измерительными элементами БИНС. Предложены оценки погрешностей датчиков линейных ускорений и угловых скоростей, а также ошибок, возникающих при обработке сигналов с помощью АЦП.

Разработано функциональное программное обеспечение (ФПО) для ПТК с БИНС для маломаневренного летательного аппарата с коротким временем функционирования. Основу ФПО составили программы быстрого цикла, вычисляющие углы ориентации (крен, тангаж и курс), компоненты вектора скорости и координаты объекта по измерениям угловой скорости и линейного ускорения; программы коррекции угла курса, вектора скорости и вектора координат по данным от СНС по раздельной схеме; программы медленного цикла коррекции углов крена и тангажа по измерениям линейного ускорения и данным о скорости от СНС; программы управления объектом в продольном и боковом каналах.

Разработаны программы операционной системы для микроконтроллера 1892ВМЗТ, включающие программы инициализации, ввода/вывода, обработчик прерываний и диспетчер задач.

Проведены стендовые испытания комплекса ориентации, навигации и управления на технологическом стенде полунатурного моделирования.

Испытания автономного режима работы БИНС без коррекции от СНС показали, что ПТК с ошибкой измерения угловой скорости не выше 0.009287 град/сек (33 град/час) и ошибкой измерения линейного ускорения не выше 0.00603g может отвечать требованиям среднего класса точности (скорость накопления ошибки определения координат не более 1 м/с) не более 30 секунд.

Испытания режима работы БИНС с коррекцией от СНС показали, что ошибка определения углов ориентации за 120 секунд не превышает 2 градусов. При этом ошибка определения скорости не превышает 3 м/с, а ошибка определения координат не превышает 5 метров. Это позволяет отнести ПТК к системам навигации среднего класса точности.

1. Айвазян С.А. и др. Прикладная статистика: Основы моделирования и первичная обработка данных.- Финансы и статистика, 1983.- 471 с.

2. Александров И. Космическая навигационная система Навстар //Зарубежное военное обозрение, Красная Звезда, Москва, 1995, №5.

3. Алешин B.C., Веремеенко К.К., Черноморский А.И. Ориентация и навигация подвижных объектов. — М.: Физматлит, 2006. 424 с.

4. Андреев В.Д. Теория инерциальной навигации. Корректирующие системы.- М., ФМ, 1967.- 647 с.

5. Аппаратура радионавигационная систем ГЛОНАСС и GPS. Системы координат. Методы перевычислений координат определяемых точек. Государственный стандарт РФ (проект), Госстандарт России, 1997.

6. Бабич O.A. Обработка информации в навигационных комплексах. М.: Машиностроение, 1991. - 512 с.

7. Берман З.М. и др. Преимущества ИНС с фильтром калмановского типа в замкнутой схеме коррекции. СПб.: // Гироскопия и навигация. - 1999, №1(24). с. 48-55.

8. Боднер В.А. Приборы первичной информации. М.: Машиностроение, 1981.-344 с.

9. Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1973.-506 с.

10. Брагинец В.Ф. и др. Определение параметров связи систем координат ГЛОНАСС и GPS по результатам обработки наблюдений КА ГЛОНАСС лазерными и радиотехническими станциями/Новости навигации, НТЦ "Интернавигация", 1999, №2 (4).

11. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела. М.: Наука, 1973. - 320 с.

12. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. М.: Наука, 1992. — 270 с.

13. Бромберг П.Ц. Теория инерциальных систем навигации. М.: ФМ, 1979 — 295 с.

14. Бусурин В.И., Носов Ю.Р. Волоконно-оптические датчики: физические основы, вопросы расчета и применения. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 256 с.

15. Волков Н.М., Иванов Н.Е., Салищев В.А., Тюбалин В.В. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС //Зарубежная радиоэлектроника, 1997, №1.

16. Галазин В.Ф. и др. Система геодезических параметров Земли "Параметры Земли 1990 года" (ПЗ-90), Москва, КНИЦ, 1998.

17. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС. //ИПРЖР, Москва, 1998.

18. Голдстейн Г. Классическая механика. М.: Наука, 1975. - 416 с.

19. Голован А. А., Вавилова Н. Б., Парусников Н. А., Трубников С. А., Математические модели и алгоритмы обработки измерений спутниковой навигационной системы ОРБ. Стандартный режим. -М.: Изд-во механико-математического факультета МГУ, 2001.

20. ГОСТ 20058-80 "Динамика летательных аппаратов в атмосфере. Термины, определения и обозначения"

21. Горенштейн И.А., Шульман И.А. Инерциальные навигационные системы.- М.: Машиностроение, 1970.- 232 с.

22. Гришин Ю.П. Ипатов В.П., Казаринов Ю.М. и др. Радиотехнические системы / Под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Высшая школа, 1990.

23. Дейкин Дж., Калшо Б. Оптоволоконные сенсоры: принципы и компоненты. — М.: Мир,1992.-438 с.

24. Денисов В.Г. Навигационной оборудование летательных аппаратов. М.: ОБОРОНГИЗ, 1963.-384 с.

25. Ишлинский А.Ю. Механика гироскопических систем.-М.:Изд-во АН СССР, 1963. — 403 с.

26. Ишлинский А.Ю. Инерциальное управление баллистическими ракетами. М.: Наука, 1968. - 143 с.

27. Ишлинский А.Ю. Геометрическое рассмотрение устойчивости решения уравнений основной задачи инерциальной навигации. // Изв. АН СССР. МТТ, 1975.-№5

28. Ишлинский А.Ю. Ориентация, гироскопы и инерциальная навигация. М.: Наука, 1976.-670 с.

29. Каперко А.Ф., Легостаев В.Л. Классификация элементов программно-технического комплекса бесплатформенной инерциальной навигационной системы. Датчики и Системы. -2010. № 12.-с. 2-7.

30. Коновалов Ф., Никитин Е.А., Селиванова Л.М. Гироскопические системы. Проектирование гироскопических систем, (под. ред. Д.С. Пельпора ), ч. III.- М.: Высшая школа, 1980.- 128 с.

31. Конрад Д. Анализ ошибок систем навигационных спутников. Управление в космосе. -М.: Наука, 1972.

32. Кузьмин С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации.- М.: Радио и связь, 1986,- 352 с.

33. Кошляков В.Н. Задачи динамики твердого тела и прикладной теории гироскопов. М.: Наука, 1985.-287 с.

34. Красильщиков М.Н., Себряков Г.Г. Управление и наведение беспилотных маневренных летательных аппаратов на основе современных информационных технологий. — Москва: Физматлит, 2006.

35. Красовский A.A. Разработка концепции базовых комплексов съемки, разведки, навигации на основе использования гравиинерциальных систем //Гироскопия и навигация. 1998.-№4(23).-с. 9-14.

36. Кузовков Н.Т. Системы стабилизации летательных аппаратов.- М.: ВЫСШАЯ ШКОЛА, 1976.-304 с.

37. Кузовков Н.Т., Салычев О.С. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация.-Машиностроение, 1982.- 216 с.

38. Лемешко Б.Ю. Статистический анализ одномерных наблюдений случайных величин: Программная система / Новосиб. гос. техн. ун-т. Новосибирск, 1995. 125 с.

39. Легостаев В.Л. Программно-технический комплекс систем управления самолетом. Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. Тезисы докладов М.: МИЭМ, 2008. - с. 314-315.

40. Легостаев В.Л. Программно-технический комплекс бесплатформенной инерциальной навигационной системы. Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. Тезисы докладов М.: МИЭМ, 2009. — с. 212.

41. Легостаев В.Л. Архитектура программно-технический комплекс бесплатформенной инерциальной навигационной системы. Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. Тезисы докладов М.: МИЭМ, 2010. - с. 296297.

42. Легостаев В.Л. Программно-алгоритмическое обеспечение измерительного комплекса бесплатформенной инерциальной навигационной системы для беспилотного летательного аппарата. Вестник МАИ.-2011. № 1. —с. 105-113.

43. Марков Цифровые сигнальные процессоры. Книга 1.- М. фирма "Микроарт", 1996.144 с.

44. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. М.: Наука, 1977, 456 с.

45. Мезенцев А.П. и др. Основные проблемы создания инерциальных измерительных блоков на базе микромеханических гироскопов и акселерометров // Гироскопия и навигация. 1997. -№ 1(16).-с. 7-15.

46. Миронов М.А., Прохоров С.Л. Комплексные радионавигационные системы с раздельной обработкой сигналов/Радиотехника, 1996, №1.

47. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. 2-ое изд. — Л.: Энергоатомиздат, 1991. 304 с.

48. Орлов А.И. Неустойчивость параметрических методов отбраковки резко выделяющихся наблюдений // Заводская лаборатория. 1992. Т. 58. № 7. с. 40-42.

49. Острем К. Системы управления с ЭВМ. М.: Мир, 1990.

50. Парусников Н. А., Морозов В. М., Борзов В. И. Задача коррекции в инерциальной навигации.—М.: Изд-во Моск. ун-та, 1982.

51. Парусников Н. А., Тихомиров В. В., Трубников С. А. Определение инструментальных погрешностей инерциальной навигационной системы на неподвижном основании.// Фундаментальная и прикладная математика, 2005, том 11, № 7, с. 159—166.

52. Перов А.И. Статистическая теория радиотехнических систем. М.: Радиотехника, 2003, 400 с.

53. Плотников П.К. Измерительные гироскопические системы. Саратов.: Изд- во Сарат. ун-та. 1976.-168 с.

54. Пошехонов В.Г., Шарыгин Б.Л., Миронов К.В. Единая система инерциальной навигации и стабилизации «Ладога М». // Морская радиоэлектроника, - 2003.-№1(4).-с.26

55. Распопов В.Я. Микромеханические приборы: Учебное пособие. — М.: Машиностроение, 2007, 400 с.

56. Распопов В.Я. Микросистемная авионика: учебное пособие. — Тула: Гриф и К, 2010, 248 с.

57. Рахтеенко Е.Р. Гироскопические системы ориентации М.: Машиностроение, 1989. -228 с.

58. Репников А,И., Сачков Г.П„ Черноморский А.И. Гироскопические системы. М.: Машиностроение, 1983,- 320с.

59. Ривкин С., Берман З.М., Окон И.М. Определение параметров ориентации объекта бесплатформенной инерциальной системой. СПб, ЦНИИ "Электроприбор", 1996.-226 с.

60. Салычев О.С. Скалярное оценивание многомерных динамических систем.- М.: Машиностроение, 1987.- 216 с.

61. Северов Л.А. Механика гироскопических систем. — М.: Изд-во МАИ. 1996.- 212 с.

62. Селезнев A.B. Навигационные устройства М.: Машиностроение, 1974г, - 600 с .

63. Слив Э.И. Прикладная теория инерциальной навигации Л.: Судостроение, 1972. - 120 с.

64. Соловьев Ю.А. Комплексирование глобальных спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS с другими навигационными измерителями//Радиотехника, 1999, №1.

65. Спутниковые радионавигационные системы. 4.1. Основы функционирования подсистем/ Под ред. В.Н. Харисова. М.: Изд-во ВВИА им. Н. Е. Жуковского, 1997.

66. Степанов О. А. Применение теории нелинейной фильтрации в задачах обработки навигационной информации. СПб: ГМЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 2003. - 370 с.

67. Сэйдж Э.П., Мэлс Дж. Теория оценивания и её применение в связи и управлении: Пер. с англ./ Под ред. Б.Р. Левина. М.: Связь, 1976.

68. Титов М.А., Веревкин А.Ю., Валерьянов В.И. Изделия электронной техники, Микропроцессорные и однокристальные микроЭВМ: Справочник М,: Радио и связь, 1994.120 с.

69. Ткачев С.В., Михотин В.Д. Планирование эксперимента для испытаний датчиковой аппаратуры на метрологическую надежность. Пенза: Издательство Пенз. Гос. Тех ун-та, 1996, 184 с.

70. Фрайден Дж. Современные датчики. Справочник. М.: Техносфера, 2005.

71. Фридлендер Г.О. Инерциальные системы навигации М.: ФМ, 1961.- 155с.

72. Шваб И.А., Селезнев A.B. Измерение угловых ускорений.- М.: Машиностроение, 1983. 160с.

73. Шереметьев А.Г. Волоконный оптический гироскоп.- М.: "Радио и связь", 1987.-151с.

74. Шестов А. Гироскоп на земле, в небесах и на море М.: Знание, 1989.- 190с.

75. Ярлыков М.С., Базаров A.A., Салямех С.С. Помехоустойчивый навигационно-посадочный комплекс на основе спутниковой радионавигационной системы//Радиотехника, 1996, №12.

76. Ярлыков М.С., Кудинов А.Т. Повышение качества функционирования спутниковых радионавигационных систем за счет информационной избыточности//Радиотехника, 1998, №2.

77. Anthony Lawrence. Modern Inertial Technology: Navigation, Guidance, and Control. Second edition. New York: Springer-Verlag, 1998.

78. Britting. K.: 'Inertial navigation system analysis' (Wiley Interscience, New York, 1971)

79. Krogmann. U.: 'Optimal integration of inertial sensor functions for flight control and avionics'. AIAA-DASC, San Jose, October 1988

80. Mohinder S.G., Lawrence R.W., Angus P.A. Global Positioning Systems, Inertial Navigation, and Integration. Second edition. New Jersey: Wiley-Interscience, 2007.

81. Shepperd. S.W.: 'Quaternion from rotation matrix', AIAA Journal of Guidance and Control 1978, 1 (3)

82. Titterton D.H., Weston J.L. Strapdown inertial navigation technology. Second edition. -Stevenage: The Institution of Electrical Engineers. 2004.

83. Свид. 2010614964 Российская федерация. Блок управления по теме «Дрель-4» БУ-186. Специальное программное обеспечение Текст. / Воробьев A.B., Залесский С.Е., Кислов C.B., Легостаев В.Л.; заявл. 15.06.2010, зарег. в Реестре программ для ЭВМ 29.07.2010.

84. Свид. 2010614965 Российская федерация. Система управления инерциальная ИСУ-210. Специальное программное обеспечение Текст. / Воробьев A.B., Залесский С.Е., Кислов C.B., Легостаев В.Л.; заявл. 15.06.2010, зарег. в Реестре программ для ЭВМ 29.07.2010.

85. Свид. 2010614963 Российская федерация. Вычислитель управления ВУ-7. Специальное программное обеспечение Текст. / Воробьев A.B., Залесский С.Е., Кислов C.B., Легостаев В.Л., Андреев В.А.; заявл. 15.06.2010, зарег. в Реестре программ для ЭВМ 29.07.2010.

86. Свид. 2010617593 Российская федерация. Автоматизированное рабочее место АРМ-58. Специальное программное обеспечение Текст. / Воробьев A.B., Залесский С.Е., Кислов C.B., Легостаев В.Л.; заявл. 30.09.2010, зарег. в Реестре программ для ЭВМ 17.11.2010.

87. Свид. 2010617594 Российская федерация. Автоматизированное рабочее место АРМ-76. Специальное программное обеспечение Текст. / Воробьев A.B., Залесский С.Е., Кислов C.B., Легостаев В.Л.; заявл. 30.09.2010, зарег. в Реестре программ для ЭВМ 17.11.2010.с,