Введение 8
1. СРАВНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 9
1.1 Астрономические методы навигации 9
1.2 Радиотехнические методы навигации 9
1.2.1 Авиационные системы посадки 10
1.2.2 Радиолокация 10
1.2.3 Радиомаяки 10
1.2.4 Системы измерения азимута и расстояния 11
1.2.5 Гиперболические системы 11
1.3 Инерциальные навигационные системы 11
1.4 Спутниковые навигационные системы 12
1.5 Комбинированная навигация 12
2. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ 13
3. ВИДЫ ИНЕРЦИ АЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ИХ
ДОСТОИНСТВА 15
3.1 Инерциальные приборы системы навигации 15
3.2 Виды инерциальных навигационных систем 18
3.2.1 Обобщенная схема платформенной ИНС 18
3.2.2 Обобщенная схема бесплатформенной ИНС 20
3.3 Достоинства и недостатки ИНС 22
4. НАВИГАЦИОННАЯ ИНФОРМАЦИЯ И ЕЕ КЛАССИФИКАЦИЯ 24
4.1 Основные навигационные элементы навигационной информации 4.2 Классификация навигационной информации 25
4.3 Ориентация в пространстве 27
4.3.1 Углы Эйлера 28
4.3.2 Матрица поворота 29
4.3.3 Кватернионы 31
5. ПРИНЦИП РАБОТЫ БЕСПЛАТФОРМЕННОЙ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ 33
5.1 Основное уравнение навигации 33
5.2 Принцип работы БИНС 34
5.2.1 Принцип работы БИНС в инерциальной системе координат на
примере плоской задачи 34
5.2.2 Уравнения идеальной работы в скалярном виде в инерциальной
системе координат 36
6. ПОГРЕШНОСТИ НАВИГАЦИОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 37
6.1 Источники погрешностей измерения 38
6.2 Виды погрешностей измерения 38
6.3 Методы коррекции инерциальных навигационных систем 40
6.3.1 Коррекция по звездам 40
6.3.2 Системы с позиционной коррекцией 41
6.3.3 Системы с коррекцией по скорости 41
6.3.4 Комбинированные системы 42
6.4 Математическая статистика 42
7. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СБОРА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ 45
7.1 Выбор языка программирования 45
7.2 Требования к программному обеспечению сбора и обработки данных
7.3 Алгоритмы работы программного обеспечения сбора и обработки данных
7.4 Алгоритм вычисления статистических данных 51
7.5 Диаграмма сбора и обработки данных 52
8. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 53
Заключение 56
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 57
Приложение А 58
Работа над дипломным проектом направлена на разработку программного обеспечения организующего сбор и обработку данных с инерциальной навигационной системы. Инерциальная навигация — метод навигации объектов и управления их движением, основанный на свойствах инерции тел, являющийся автономным, то есть не требующим наличия внешних ориентиров или поступающих извне сигналов.
Составными частями любой инерциальной навигационной системы являются блок чувствительных элементов (акселерометров и гироскопов) и вычислитель, в котором реализуется навигационный алгоритм. Точность выходной навигационной информации напрямую зависит от характеристик чувствительных элементов, входящих в состав системы.
Инерциальные навигационные системы могут быть платформенными (имеющие гиростабилизированную платформу) и бесплатформенными.
Применение того или иного типа навигационной системы зависит от объекта установки и необходимых технических параметров.
Системы инерциальной навигации применяются в авиации, судостроении, ракетостроении и многих других сферах совместно со спутниковыми системами навигации. Они взаимно дополняют друг друга. У инерциальных систем перед спутниковыми есть несколько преимуществ: независимость, автономность и большая устойчивость к средствам радиоэлектронной борьбы.
Разработанное в рамках дипломного проекта программное обеспечение обладает функциями сбора, обработки и визуализации данных. Обработка данных ведется методами математической статистики. Это необходимо для учета погрешностей от датчиков инерциальной навигационной системы. Полученные и обработанные данные представляются в графическом и табличном виде. На графиках можно наблюдать изменения угловых скоростей, линейных ускорений и температур датчиков. В табличном виде отображаются такие параметры, как: математическое ожидание, минимум и максимум, дисперсия. Все данные принимаются и отображаются в режиме реально времени.
