📄Работа №212541
Тема: ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ С ДАТЧИКОВ ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА ДЛЯ РЕШЕНИЯ НАВИГАЦИОННОЙ ЗАДАЧИ
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
технология
Объем:
68 листов
Год:
2021
Просмотров:
22
4700
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ОБЗОРНО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 9
1.1 Датчики бесплатформенной инерциальной навигационной системы 9
1.2 Системы координат в задачах навигации 11
1.2.1 Основные системы координат 11
1.2.2 Способы описания взаимной ориентации систем координат 12
1.3 Структура БИНС 18
1.4 Инерциально-спутниковая навигационная система с комплексированием
по слабосвязанной схеме 20
2 ФОРМИРОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ С
ДАТЧИКОВ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ 22
2.1 Уравнения идеальной работы БИНС 22
2.1.1 Ориентация объекта 22
2.1.2 Поступательная часть движения объекта 22
2.2 Уравнения ошибок БИНС 25
2.3 Уравнения ошибок инерциальных датчиков 28
2.3.1 Белый шум 30
2.3.2 Нестабильность нуля 30
2.3.3 Случайное блуждание скорости 31
2.3.4 Экспоненциально-коррелированный (марковский) шум 31
2.4 Построение расширенного фильтра Калмана 34
2.4.1 Область применения расширенного фильтра Калмана 34
2.4.2 Описание принятого алгоритма фильтрации 36
Матрица перехода модели ошибок БИНС 38
2.4.4 Случайная составляющая динамики модели ошибок БИНС 40
2.4.5 Случайные составляющие навигационного решения СНС 41
3 ФОРМИРОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ
МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ 43
3.1 Структура программного обеспечения 43
3.2 Формирование модельного закона движения РН 45
3.3 Моделирование шумов инерциальных датчиков и спутниковой
аппаратуры 49
3.4 Моделирование измерительных сигналов инерциальных датчиков 52
3.5 Моделирование сигналов спутниковых данных 53
3.6 Моделирование работы БИНС 54
4 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 55
4.1 Тестирование программного обеспечения 55
4.1.1 Тестирование алгоритма идеальной работы 55
4.1.2 Тестирование алгоритма БИНС с коррекцией непосредственно по
данным СНС 57
4.1.3 Тестирование алгоритма БИНС с коррекцией посредством фильтра
Калмана 60
4.1.4 Компенсация экспоненциально-коррелированного шума ДУС 62
4.1.5 Проверка наблюдаемости системы 63
4.2 Сравнение погрешностей алгоритмов навигационной системы в условиях
шумов инерциальных датчиков и спутниковой аппаратуры 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 69
1 ОБЗОРНО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 9
1.1 Датчики бесплатформенной инерциальной навигационной системы 9
1.2 Системы координат в задачах навигации 11
1.2.1 Основные системы координат 11
1.2.2 Способы описания взаимной ориентации систем координат 12
1.3 Структура БИНС 18
1.4 Инерциально-спутниковая навигационная система с комплексированием
по слабосвязанной схеме 20
2 ФОРМИРОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ С
ДАТЧИКОВ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ 22
2.1 Уравнения идеальной работы БИНС 22
2.1.1 Ориентация объекта 22
2.1.2 Поступательная часть движения объекта 22
2.2 Уравнения ошибок БИНС 25
2.3 Уравнения ошибок инерциальных датчиков 28
2.3.1 Белый шум 30
2.3.2 Нестабильность нуля 30
2.3.3 Случайное блуждание скорости 31
2.3.4 Экспоненциально-коррелированный (марковский) шум 31
2.4 Построение расширенного фильтра Калмана 34
2.4.1 Область применения расширенного фильтра Калмана 34
2.4.2 Описание принятого алгоритма фильтрации 36
Матрица перехода модели ошибок БИНС 38
2.4.4 Случайная составляющая динамики модели ошибок БИНС 40
2.4.5 Случайные составляющие навигационного решения СНС 41
3 ФОРМИРОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ
МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ 43
3.1 Структура программного обеспечения 43
3.2 Формирование модельного закона движения РН 45
3.3 Моделирование шумов инерциальных датчиков и спутниковой
аппаратуры 49
3.4 Моделирование измерительных сигналов инерциальных датчиков 52
3.5 Моделирование сигналов спутниковых данных 53
3.6 Моделирование работы БИНС 54
4 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 55
4.1 Тестирование программного обеспечения 55
4.1.1 Тестирование алгоритма идеальной работы 55
4.1.2 Тестирование алгоритма БИНС с коррекцией непосредственно по
данным СНС 57
4.1.3 Тестирование алгоритма БИНС с коррекцией посредством фильтра
Калмана 60
4.1.4 Компенсация экспоненциально-коррелированного шума ДУС 62
4.1.5 Проверка наблюдаемости системы 63
4.2 Сравнение погрешностей алгоритмов навигационной системы в условиях
шумов инерциальных датчиков и спутниковой аппаратуры 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 69
📖 Введение
В настоящее время существует запрос на оптимизацию алгоритмов обработки навигационной информации, поступающей с бортовых датчиков подвижных объектов, связанный как с повышением требований к точности оценок параметров движения, так и с необходимостью учета специфики новых типов подвижных объектов, находящихся в разработке. Так, данная работа производится в рамках проекта полностью многоразовой РН сверхлегкого класса, реализуемого молодежным конструкторским бюро «Астероид» в ЮУрГУ [1].
Навигационные системы РН сверхлегкого класса содержат датчики, основанные на новых физических принципах (ВОГ, КЛГ, МЭМС-датчики), использование которых сопряжено с усложнением алгоритмов обработки измерительной информации.
Целью работы является формирование алгоритма обработки информации с датчиков подвижного объекта, объединенных в инерциально-спутниковую навигационную систему, и оценка погрешностей выходных данных алгоритма.
Оценка погрешности алгоритма выработки навигационных параметров должна быть произведена в условиях входных динамических воздействий, аналогичных прогнозируемым эксплуатационным условиям для многоразовой РН сверхлегкого класса.
Для достижения обозначенной цели следует решить ряд задач:
• аналитический обзор источников по теме работы;
• формирование алгоритма обработки информации с датчиков, входящих в навигационную систему;
• формирование программного обеспечения для моделирования работы датчиков, входящих в навигационную систему;
• оценивание погрешностей алгоритма обработки информации с датчиков навигационной системы в рамках численного эксперимента.
Навигационные системы РН сверхлегкого класса содержат датчики, основанные на новых физических принципах (ВОГ, КЛГ, МЭМС-датчики), использование которых сопряжено с усложнением алгоритмов обработки измерительной информации.
Целью работы является формирование алгоритма обработки информации с датчиков подвижного объекта, объединенных в инерциально-спутниковую навигационную систему, и оценка погрешностей выходных данных алгоритма.
Оценка погрешности алгоритма выработки навигационных параметров должна быть произведена в условиях входных динамических воздействий, аналогичных прогнозируемым эксплуатационным условиям для многоразовой РН сверхлегкого класса.
Для достижения обозначенной цели следует решить ряд задач:
• аналитический обзор источников по теме работы;
• формирование алгоритма обработки информации с датчиков, входящих в навигационную систему;
• формирование программного обеспечения для моделирования работы датчиков, входящих в навигационную систему;
• оценивание погрешностей алгоритма обработки информации с датчиков навигационной системы в рамках численного эксперимента.
✅ Заключение
В ходе работы были выполнены требования задания на ВКР. В рамках главы 1 были рассмотрены характеристики датчиков БИНС, основные системы координат, используемые в навигации, применяемый в задачах навигации математический аппарат; была выбрана структура моделируемой навигационной системы.
В главе 2 были выведены основные уравнения алгоритма идеальной работы БИНС и модели ошибок БИНС; приведено описание используемого в алгоритме обработки информации варианта фильтра Калмана и компонентов модели ошибок БИНС в его составе. Сформированная модель ошибок БИНС обладает 15-мерным вектором состояния, включающим в себя вектор ошибок определения ориентации, вектор ошибок определения скорости объекта, ошибки определения географических координат и параметры модели случайных погрешностей инерциальных датчиков, используемые для компенсации экспоненциально- коррелированных шумов ДУС и акселерометров.
В главе 3 описывается разработанное программное обеспечение для моделирования работы датчиков навигационной системы, учитывающее белые и экспоненциально-коррелированные шумы датчиков, позволяющее оценивать влияние шумов инерциальных датчиков и аппаратуры СНС на погрешности решения навигационной задачи, получать сравнительные оценки погрешностей работы различных алгоритмов коррекции БИНС. Также здесь описывается используемый при моделировании работы датчиков навигационной системы закон движения объекта.
В главе 4 в рамках численного эксперимента были получены оценки погрешностей выходных данных навигационной системы, использующей различные версии алгоритма обработки информации, последовательно усложняемые. Было продемонстрировано уменьшение погрешности ,
оправдывающее усложнение алгоритма. Итоговая версия алгоритма демонстрирует возможность коррекции ошибки определения ориентации и компенсации экспоненциально-коррелированного шума ДУС на основе данных спутниковой навигационной системы, содержащих информацию только о поступательной части движения объекта.
В главе 2 были выведены основные уравнения алгоритма идеальной работы БИНС и модели ошибок БИНС; приведено описание используемого в алгоритме обработки информации варианта фильтра Калмана и компонентов модели ошибок БИНС в его составе. Сформированная модель ошибок БИНС обладает 15-мерным вектором состояния, включающим в себя вектор ошибок определения ориентации, вектор ошибок определения скорости объекта, ошибки определения географических координат и параметры модели случайных погрешностей инерциальных датчиков, используемые для компенсации экспоненциально- коррелированных шумов ДУС и акселерометров.
В главе 3 описывается разработанное программное обеспечение для моделирования работы датчиков навигационной системы, учитывающее белые и экспоненциально-коррелированные шумы датчиков, позволяющее оценивать влияние шумов инерциальных датчиков и аппаратуры СНС на погрешности решения навигационной задачи, получать сравнительные оценки погрешностей работы различных алгоритмов коррекции БИНС. Также здесь описывается используемый при моделировании работы датчиков навигационной системы закон движения объекта.
В главе 4 в рамках численного эксперимента были получены оценки погрешностей выходных данных навигационной системы, использующей различные версии алгоритма обработки информации, последовательно усложняемые. Было продемонстрировано уменьшение погрешности ,
оправдывающее усложнение алгоритма. Итоговая версия алгоритма демонстрирует возможность коррекции ошибки определения ориентации и компенсации экспоненциально-коррелированного шума ДУС на основе данных спутниковой навигационной системы, содержащих информацию только о поступательной части движения объекта.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.