АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ТЕОРИЯ БИНС
1.1 Анализ технического задания 7
1.2 Уравнения идеальной работы БИНС 7
1.3 Параметры ориентации объекта 14
1.3.1 Углы Эйлера-Крылова 16
1.3.2 Направляющие косинусы 19
1.4 Начальная выставка 25
1.5 Погрешности БИНС 26
1.5.1 Ошибки БИНС в случае неточного определения вертикали 29
1.5.2 Ошибки БИНС, вызванные погрешностями акселерометров 31
1.5.3 Ошибки БИНС, вызванные дрейфом гироскопов 33
1.5.4 Ошибки вертикального канала БИНС 35
1.6 Вывод по разделу один 36
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ БИНС
2.1 Выбор чувствительных элементов 38
2.2 Модель идеальной работы БИНС 40
2.3 Модель реальной работы БИНС 50
2.4 Сравнение моделей идеальной и реальной работы БИНС 56
2.5 Модель ошибок БИНС 63
2.6 Система коррекции БИНС 69
2.6.1 Система коррекции по картам местности 69
2.6.2 Система навигации по рельефу местности 69
2.6.3 Спутниковая система коррекции 70
2.7 Вывод по разделу два 70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 72
Современное техническое развитие в области информационных технологий значительно расширяет тактические и технические возможности подвижных объектов разного назначения. Существенная роль в данном процессе, это решение задач ориентации и навигации объектов на новом уровне. Системы, которые решают эти задачи на борту, объединены в информационно-управляющие системы ориентации и навигации.
Бесплатформенные инерциальные навигационные системы (БИНС) - это современные комплексы ориентации и навигации. БИНС обладают уникальными информационными возможностями, которые реализованы с высокой степенью помехоустойчивости, скрытности и абсолютной автономности исполнения целевого задания.
БИНС также отличается: простотой конструкции; относительно небольшими габаритами и небольшой массой; относительно короткое время подготовки к запуску, а также широкие возможности для модернизации на уровне программного обеспечения. В то же время стоимость БИНС ниже, чем у платформенных инерциальных навигационных систем, и расходы на эксплуатацию ниже. Вместе с перечисленными выше характеристиками он предопределяет их использование в качестве бортовых информационно измерительных систем для ориентации и навигации движущихся объектов различного назначения. Наряду с оптимизацией управляющей части комплексов ориентации и навигации, в последнее время значительным развитием БИНС считается значительное увеличение точности и надежности, определения параметров и усовершенствование информационной части комплексов ориентации и навигации.
Одной из основных задач при разработке БИНС является обеспечение их необходимой точности. Найти решение можно путем получения нужного уровня инструментальных погрешностей инерционных датчиков - акселерометров и гироскопов.
Проектирование БИНС конкретного применения, подразумевает разработку специального программно-математического обеспечения (ПМО), на основе опыта разработчиков систем ориентации и навигации для конкретного типа подвижных объектов. В то же время использование в информационных и технических решениях дает возможность выявить особенность БИНС и приводить к единой форме функциональные алгоритмы и алгоритмическое обеспечение. Это необходимо для обоснования технических требований, которые предъявляются к БИНС.
Таким образом, при использовании программно-математического
обеспечения, на начальном этапе проектирования комплексов ориентации и навигации движущегося объекта можно в автоматизированном режиме обосновать характеристики установки БИНС, исходя из требований,
предъявляемых к точности и надежности информационного обеспечения. Анализ необходимых характеристик БИНС, например, по точности предстартовой подготовки и допустимому уровню инструментальных погрешностей
инерциального измерительного блока БИНС дает возможность в системном подходе значительно снизить сложность этапа его эскизного проектирования.
Инновационные БИНС, как правило, формируются с применением кольцевых лазерных, волоконно-оптических и твердотельных волновых гироскопов. Они позволяют отказаться от движущихся механических частей, что позволяет повысить точность и надежность систем.
Цель работы: разработка модели бесплатформенной инерциальной
навигационной системы крылатой ракеты
Задачи:
- выбор чувствительных элементов БИНС;
- провести моделирование БИНС;
- построить модель ошибок БИНС;
- выбрать систему коррекции БИНС.
Объект работы: БИНС крылатой ракеты.
Предмет работы: модель БИНС, оценка точности модели.
Выпускная квалификационная работа посвящена разработке модели
бесплатформенной инерциальной навигационной системы крылатой ракеты.
Рассмотрены математическая модель БИНС на базе волоконно-оптических гироскопов и кварцевых акселерометров и модель ошибок БИНС. Модель алгоритма ориентации БИНС реализована с направляющими косинусами, основанная на решении обобщенного уравнения Пуассона. Погрешность БИНС складывается из ошибки, вызванной неточностью начальной выставки вертикали, ошибки, вызванной погрешностью акселерометра и ошибки, вызванной дрейфом гироскопа. Полученные значения накопленных за время полета ошибок из-за погрешностей начальной выставки, акселерометров и ДУСов равны
соответственно 80 метров, 85 метров и 10 метров. На основе полученных значений итоговая погрешность БИНС вычислена как среднеквадратичное всех ошибок и составляет 117,2 метра, что соответствует техническому заданию.
Среди рассмотренных способов коррекции выбран метод спутниковой коррекции, как наиболее удобный в использовании. Поэтому он применен для данной системы навигации. Коррекция проводится с частотой 1 Гц, исходя из анализа, накопления ошибок и, с учетом малого времени полета, что обеспечивает достаточную точность подлета к цели.
