Методы компенсации инструментальных погрешностей инерциальных навигационных систем

Методы компенсации погрешностей инерциальных систем

Все возможные методы компенсации погрешностей инерциальных систем базируются на предварительном определении этих погрешностей на заводе изготовителе и занесении их в память вычислителя (паспортизация). Методика определения ИП требует знания математических моделей ошибок.

В процессе паспортизации определяются коэффициенты указанных математических моделей. На их основе могут быть сформированы три метода компенсации.

Метод приборной компенсации

Основан на формировании (выработке) по данным измеряемых ускорений ракеты и соответствующих коэффициентов математической модели ИП корректирующих сигналов, подаваемых на датчики моментов (ДМ) гироскопов и акселерометров. Кроме сигналов, пропорциональных ускорениям, на ДМ гироскопов могут подаваться сигналы, зависящие как от времени, так и от температуры.

Число формируемых корректирующих сигналов, подаваемых на ДМ, зависит от полноты знания математических моделей ИП. Например, при наличии так называемой корпусной составляющей дрейфа ГСП формируются сигналы, пропорциональные sin К и cos К, где К— гироскопический курс платформы.

Необходимо учитывать также рассогласование осей чувствительности гироскопов и акселерометров, а также другие погрешности. Часто (зависит от конструкции гироскопа и акселерометра) подача корректирующих сигналов на ДМ сопровождается таким тепловыделением, что при этом ухудшаются точности гироскопов и акселерометров. Поэтому при создании прецизионной ИНС более предпочтительным является метод алгоритмической компенсации.

Метод алгоритмической компенсации

Этот метод заключается в формировании матрицы поправок на основе знания коэффициентов математических моделей погрешностей ГИС и вычисления поправок к координатам и скоростям на выходе ИНС.

Методы компенсации погрешностей инерциальных систем

Комбинированный приборно-алгоритмический метод

Основан на частичном использовании первого метода (при кратковременном приложении корректирующих сигналов к ДМ, например, для компенсации динамических составляющих погрешностей во время разгона и маневра ракеты) и частичном применении второго метода для учета длительно воздействующих во время полета ракеты факторов.

Известные зарубежные и отечественные НС БСУ для МКР созданы на базе электромеханических гироинерциальных систем, построенных на динамически настраиваемых гироскопах и маятниковых акселерометрах. Применение таких НС как на военных, так и на гражданских ЛА прогнозируется до 2010 г.

Несмотря на ряд работ по созданию гироскопов на других физических принципах (лазерные, волоконно-оптические, твердотельные вибрационные, микро- механические гироскопы), ДНГ остается вне конкуренции и удовлетворяет большинство потребителей по точностным, конструктивным, эксплуатационным и стоимостным показателям. Возможности его совершенствования не исчерпаны, а точностные характеристики близки к предельным.

Так, например, платформенная ГИС на ДНГ фирмы «Зингер-Кирфотт» типа БКМ-2443 имеет точность счисления координат (2о), равную 0,37 км за 1 ч полета, массу 15 кг, габариты 19 х 38,6 х 19 см, время выставки по заполненному курсу 90 с.

Динамически настраиваемый гироскоп хорошо изучен, он характеризуется стабильными во времени выходными характеристиками, что позволяет использовать методы паспортизации и компенсации его инструментальных ошибок для дальнейшего повышения точности ИНС.

Теоретически его точностные характеристики не зависят от габаритов.

Методы компенсации погрешностей инерциальных систем

Методы компенсации инструментальных погрешностей И НС, используемые на баллистических ракетах, нашли широкое применение как за рубежом, так и в нашей стране. Например, головная часть баллистической ракеты США «Першинг-2» оснащена ИНС на ДНГ и маятниковых акселерометрах (фирма «Зин- гер-Кирфотт»), Для обеспечения высоких точностных характеристик в течение всего срока эксплуатации заводская матрица поправок ИНС периодически обновляется.

Процесс калибровки длится 4,5 ч и включает измерение сигналов гироузлов и акселерометров в 13 различных угловых положениях гироплатформы. По этим измерениям рассчитываются 34 коэффициента математических моделей погрешностей чувствительных элементов и обновляется матрица поправок.

Ссылка на основную публикацию