Методики створення інтегрованої інформаційної системи літаків малої авіації на основі безплатформної нанотехнологічної інерціальної навігаційної системи

Abstract

Науково обґрунтовано можливість побудови інерціально-супутникових навігаційних си- стем для БПЛА на основі спрощеного варіанту нанотехнологічної БІНС, реалізованої на базі нанодатчиків (датчиків лінійних прискорень та датчиків кутових прискорень) та бортової апа- ратури високоточної СНС. Удосконалено математичні моделі похибок мініатюрних інтегрованих БІНС шляхом вра- хування особливостей мікроелектромеханічних інерціальних датчиків, що дозволяє підвищити точність опису моделей похибок низькоточних інерціальних систем. Вперше у вітчизняній практиці отримано: - узагальнена математична модель похибок блоку інерціальних МЕМС-датчиків, яка вра- ховує повний перелік джерел похибок; - новітні моделі похибок супутникової системи навігації, які враховують просторово-часову кореляцію цих похибок з повним і не повним складом сузір’я супутників і включають не- контрольовані джерела похибок у тому числі ті, що виникають у момент зміни сузір’я на- вігаційних супутників, підвищують адекватність опису цих помилок, що, у свою чергу, за- безпечує коректність розв’язання задачі оптимальної калмановської фільтрації; - нові диференціальні рівняння похибок БІНС, які мають більш просту структуру в порів- нянні з відомими, а також більш ясну фізичну інтерпретацію змінних; - варіант комплексування нанотехнологічної інерціально супутникової системи навігації як гібридний варіант системи жорсткої та слабкої інтеграції, що базується на принципах новіт- ньої субоптимальної комплексної обробки інформації, швидкісної та позиційної корекції. Удосконалені варіанти розв’язання кінематичних рівнянь БІНС з використанням сучас- ної теорії кватерніонів, на відміну від формування матриць напрямних косинусів у формі три- гометричних залежностей, що суттєво зменшує завантаження бортового обчислювача. Проана- лізовані можливості спрощення в кінематичних рівняннях БІНС детерминованих математичних моделей прискорення сили ваги та моделей земного еліпсоїда. Розроблені новітні методики: - попереднього оцінювання та вибору обчислювальних алгоритмів БІНС, яка створена для забезпечення роботи систем навігації та управління високошвидкісного об'єкта, яким є БІНС в ЛА за показниками інерціальних датчиків необхідно розраховувати і видавати поточні параметри орієнтації зв'язаної з блоком ДПІ відносно опорної (навігаційної) СК, а також прое- кції швидкості і координати центра мас ЛА в опорному базисі з частотою ~100 гц; - попереднього оцінювання похибок вимірників первинної інформації БІНС, що дозволяє для обраного варіанту розв‘язання кінематичних рівнянь БІНС та орієнтованого часу її автономної роботи пред’явити вимоги до точностних характеристик датчиків первинної інформації; - синтезу параметрів фільтра схеми компенсації, що дозволяє якісно підвищити фільтрую- чі властивості розроблених алгоритмів комплексування навігаційної інформації; імітаційного моделювання роботи інтегрованої навігаційної системи в польоті, особливість якої є в аналітичному завданні еталонних параметрів руху літального апарату як функції часу, що дозволяє уникнути методичних похибок моделювання.