У даній роботі представлений універсальний підхід по створенню моделей і алгоритмів для використання в різних наземних і повітряних транспортних системах. Представлені загальна структура комплексу та алгоритми комплексної обробки. Наводяться результати імітаційного моделювання, виконані для декількох типів рухомих об'єктів, і що підтверджують працездатність розробленого програмного забезпечення.

Анотація наукової статті з електротехніки, електронної техніки, інформаційних технологій, автор наукової роботи - Кузнецов Іван Михайлович, Пронькин Андрій Миколайович, Веремеєнко Костянтин Костянтинович


COMPACT INTEGRATED NAVIGATION MODULES: ALGORITHMS AND FEATURES OF STRUCTURE

This paper presents a universal approach to create models and algorithms for using in various land and air transportation systems. The common structure of the system and integrated algorithms are presented. The results of simulation performed for several types of moving objects, confirming efficiency of the software.


Область наук:

  • Електротехніка, електронна техніка, інформаційні технології

  • Рік видавництва: 2010


    Журнал: Известия Південного федерального університету. Технічні науки


    Наукова стаття на тему 'Малогабаритні інтегровані навігаційні модулі: алгоритми і особливості структури'

    Текст наукової роботи на тему «Малогабаритні інтегровані навігаційні модулі: алгоритми і особливості структури»

    ?УДК 629.7.054.07

    І.М. Кузнецов, О.М. Пронькин, К.К. Веремеєнко МАЛОГАБАРИТНІ ІНТЕГРОВАНІ НАВІГАЦІЙНІ МОДУЛІ: АЛГОРИТМИ І ОСОБЛИВОСТІ СТРУКТУРИ

    У даній роботі представлений універсальний підхід по створенню моделей і алгоритмів для використання в різних наземних і повітряних транспортних системах. Представлені загальна структура комплексу та алгоритми комплексної обробки. Наводяться результати імітаційного моделювання, виконані для декількох типів рухомих об'єктів, і що підтверджують працездатність розробленого програмного .

    Інерціальна навігація; супутникові навігаційні системи; комплексна обра-; .

    I.M. Kuznetsov, A.N. Pronkin, K.K. Veremeenko

    Compact integrated navigation modules: algorithms and features of structure.

    This paper presents a universal approach to create models and algorithms for using in various land and air transportation systems. The common structure of the system and integrated algorithms are presented. The results of simulation performed for several types of moving objects, confirming efficiency of the software.

    Inertial navigation, satellite navigation systems; complex information processing; the optimal filter.

    . -

    вих проблем при управлінні рухомими об'єктами різного призначення. Системи, здатні вирішувати такі завдання на борту сучасних апаратів, об'єднуються в єдину інформаційно-керуючу систему, ядром якої явля-

    ().

    КОН рухомих об'єктів за останні десятиліття - підвищення точності і надійності визначення параметрів руху, що гарантує безпеку і ефективність їх експлуатації. Досягнення необхідного результату реалізується за рахунок забезпечення надмірності інформації, оптимальних методів її обработ-, .

    . -

    інтегрованої навігаційного модуля, призначеного для визначення на борту рухомого об'єкту різних параметрів об'єкта.

    За основу при розробці двох варіантів КОН візьмемо деякий універсальний навігаційний модуль, потенційно придатний для використання як на,. конкретних зразків будемо враховувати специфічні особливості кожного з об'єктів і відповідним чином видозмінювати склад і структуру зразка.

    Як показує дослідження аналогів, до складу розроблюваних зразків повинні входити інерціальна навігаційна система на мікромеханічних датчиках і група систем-коректорів, до числа яких, перш за все, відносяться [1]:

    | Супутникова навігації онная система ГЛОНАСС / GPS (СНС);

    | Радіо - і баровисотомери (БВ, РВ);

    |

    (СВС);

    | Магнітометри;

    | одометри.

    Крім цього в складі модуля повинні бути кошти забезпечення диференціального режиму СНС (приймач диференціальних поправок та інших дан-

    них від контрольно-коригувальних станцій або псевдоспутніков) і засоби зв'язку для прийому-передачі інформації.

    Структура комплексу. Оскільки джерела інформації згідно із запропонованою схемою побудови навігаційної системи розташовані на борту, всі виміри від них на першому етапі обробки повинні пройти процедуру фільтра,

    шумів (через вібрації місць кріплення датчика, випадкових прискорень, коливань підстави та ін.). Потім вимірювання додатково усереднюються з метою поліпшення динамічних характеристик сигналу і передаються в блок перерахунку і кому.

    , -

    щие похибок з використанням оцінок похибок, вироблених з ура-

    (). -бенностью всіх пропонованих структур є використання сигналів псевдо- ().

    Представлена ​​структура має єдину архітектуру побудови навігаці-,, кожен з яких виконує функцію отримання вимірювань виходячи з умов .

    На рис. 1 представлена ​​структурна схема КОН наземного об'єкта, призначеного для використання в закритих приміщеннях або порожнинах (для т.зв. «indoor» додатків). Відмінними рисами цього варіанту є наявність одометра і локатора-дшьномера, а також вбудованої карти місцевості. Цей варіант може бути використаний для переміщення об'єктів у просторі і залученні в різних виробничих процесах, наприклад, в якості. , -Ченного для використання на відкритому просторі (дая т.зв. «out-door» додатка), наявність датчика магнітного курсу або магнітометра.

    Мал. 1. Структурна схема КОН наземного об'єкта «in-door» виконання

    Цей варіант може бути використаний в таких додатках, як інтелектуальні транспортні системи.

    На рис. 2 представлена ​​структурна схема КОН БПЛА. Його відмінною рисою є використання СВС, БВ, РВ. Як доповнення в системі посадки використовуються ПС. Цей варіант може бути використаний в таких додатках, як моніторинг, розвідка, аерофотозйомка, доставка малогабаритних вантажів.

    Мал. 2. Структурна схема КОН БПЛА

    , , вирішують завдання фільтрації, екстраполяції і інтерполяції інформації. Ці завдання лежать в основі підвищення точності і достовірності інформаційного забезпечення КНС і дозволяють обчислити додаткові навігаційні параметри, які не отримують безпосередньо від вимірників, забезпечують відновлення інформації при короткочасних збоях або перервах видачі інформації при роботі вимірювачів в режимі пам'яті (наприклад, СНС). [2]

    Логічні алгоритми роботи комплексу. Як осн овного алгоритму комплексування навігаційних систем пропонується фільтрація, реалізована на базі оптимального фільтра Калмана. Вибір даного методу фільтрації,, -літеле і найкращою теоретичної сходимостью ОФК в класі лінійних оптико-.

    Метод ОФК дозволяє обробляти дані вимірювань і зберігати основну розрахункову схему по мірі отримання нової інформації. Разом з тим обробка рівняння ОФК трудомістка для обчислювача, оскільки доводиться виконувати звернення і множення матриць великої розмірності.

    Тому пропонується вибирати розмірність вектора стану і розмірності матриць адекватними необхідної точності оцінок. Ядром комплексного каналу автонавігаціонного модуля є БИНС [3, 4], точність якої підвищується за рахунок коригування від супутникової навігаційної системи, магнітного компаса і алгоритму числення шляху на основі вимірів від одометра. Як інтегратора двох різних навігаційних систем використовується фільтрація на базі оптимального фільтра Калмана.

    Пропонується використовувати слабо зв'язаної схему побудови алгоритмів комплексної обробки інформації, що має на увазі вироблення незалежних рішень від БІНС і СНС, проте з присутністю сполучного блоку, в якому так званий інтегральний фільтр Калмана на підставі даних СНС-приймача формує оцінку вектора стану і автоматично встановлює оптимальні настройки даних, отриманих від БИНС.

    . З.

    Алгоритм вибору коректора представлений на рис. 3. Вибір проводиться окремо для трьох видів: позиційна, швидкісна і курсова корекції. На підставі аналізу критеріального ознаки коректує системи в якості основного коректора вибирається вимірювач, що володіє найбільш високими точ-

    .

    Моделювання. В ході виконання даної роботи був розроблений прикладне програмне забезпечення та проведено імітаційне моделювання з метою перевірки працездатності алгоритмів [5,6].

    Моделювання проводилося на інтервалі 20 хвилин. В якості вихідних умов було обрано такі параметри: початкова СКО помилок визначення координат - 10 метрів; початкове СКО помилок визначення швидкості 1 м / с; постійний дрейф гіроскопів - 30 град / год; випадковий дрейф гіроскопів -5 град / год; постійна похибка акселерометрів - 0,02 * g; випадкова помилка акселерометрів - 0,01 * g; початкова помилка орієнтації вимірювального тригранника - 5 град.

    ], .І

    /

    І І с. L _

    Мал. 4. Графік СКО помилок оцінювання і помилок оцінок розташування по довготі і широті: 1 - СКО помилок оцінювання; 2 - помилка оцінювання довготи

    і широти

    Мал. 5. Графік CKO помилок оцінювання і помилок оцінок по північній і східній складової шляхової швидкості: 1 - СКО помилок оцінювання;

    2 - помилка оцінювання проекцій шляховий швидкості

    З рис.4 видно, що процес оцінювання проходить стабільно на всьому інтервалі моделювання з значення 10 метрів до рівня 1 інтервалі. Мал. 5 наочно показує, що активне оцінювання закінчується протягом першої хвилини, це пояснюється наявністю точних значень по швидкості від СНС. Помилка оцінювання знижується з 1 до 0,1 м / с.

    Висновок. Таким чином, в доповіді була представлена ​​структура загального ,

    координатних перетворень інформації, комплексної обробки інформації,,. -зультати імітаційного моделювання, які показували працездатність створеного програмного забезпечення і достатню точність.

    БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

    1. Помикаєв ІМ., Селезньов В.П., Дмитроченко ЛЛ. Навігаційні прилади та системи, - М .: Машинобудування, 1983.

    2. Соловйов Ю.А. Системи супутникової навігації та її застосування. - М .: Еко-Трендз, 2003.

    3. . ., . ., . . -

    ційних системи: навчальний посібник. - М .: МАІ, 1984.

    4. Вавилова Н.Б., Голован АЛ., Вітрильників ПЛ., Трубников СЛ. Математіческоіе моделі і алгоритми обробки вимірювань супутникової навігаційної системи GPS. Стандартний режим. - М .: МГУ, 2001..

    5. .Піпкін ІЛ. Супутникові навігаційні системи. - М .: Вузівська школа, 2001..

    6. Дмитроченко ЛЛ. Аналіз точності автономних навігаційних систем: Навчальний посібник. - М .: МАІ, 1979.

    Кузнецов Іван Михайлович

    Московський авіаційний інститут (державний технічний університет. E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    125993, г. Москва, Волоколамское шосе, д. 4.

    Тел .: 89265739104.

    Пронькин Андрій Миколайович E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    Тел .: 89162151184.

    Веремеєнко Костянтин Костянтинович E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    Kuznecov Ivan Mixajlovich

    Moscow Aviation Institute (State University of Aerospace Technologies).

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    4, Volokolamskoe hig, Moscow, 125993, Russia.

    Phone: 89265739104.

    Pron'kin Andrey Nikolaevich

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    Phone: 89162151184.

    Veremenko Konstantin Konstantinovich

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    681.513

    ..

    АДАПТИВНА Вітроустановка змінного струму з асинхронним ГЕНЕРАТОРОМ

    У даній статті розглядається адаптивна система управління вітроен-,

    на виході генератора ВЕУ. Метою дослідження є розробка системи управління вітроенергетичної установки з асинхронним генератором. Як регулятори по каналах амплітуди і частоти застосовуються ПІ-ре ^ лятори зі змінним коефіцієнтом інтегральною складовою. Розроблено комп'ютерну модель для дослідження , .

    ; .

    A.A. Mazalov

    ADAPTIVE WIND POWER PLANT OF ALTERNATING CURRENT WITH INDUCTOR MOTOR

    At this article adaptive control system of wind power plant is considered. The problem of stabilizing the output voltage amplitude as well as frequency is solved. To stabilize inductor motor in the generator mode a new adaptive proportional and integral controller is designed. In addition a computer model to study control-executive system is developed.

    Wind power plant; adaptive control system.

    .

    1% енергетичних потужностей, незважаючи на те, що наша країна має колосальний потенціал відновлюваних джерел енергії. Технічний потенціал вітрової енергії Росії оцінюється понад 50 000 млрд кВт-год / рік. Економічний потенціал складає приблизно 260 млрд кВт-год / рік, тобто близько 30% виробництва електроенергії всіма електростанціями Росії.

    Слабкий розвиток галузі пов'язано з комплексом зовнішніх чинників - економі-, , , -.

    розвитку альтернативної енергетики, особливо в тих регіонах, які за комплексом причин не мають і не матимуть централізованого енергопостачання. Отже, відзначимо основні причини слабкого розвитку вітроенергетики в Росії:

    1. .

    вітру в 4 - 5 метрів в секунду характерна для більшості промисло-.


    Ключові слова: інерціальної навігації /СУПУТНИКОВІ НАВІГАЦІЙНІ СИСТЕМИ /КОМПЛЕКСНА ОБРОБКА ІНФОРМАЦІЇ /ОПТИМАЛЬНИЙ ФІЛЬТР /INERTIAL NAVIGATION /SATELLITE NAVIGATION SYSTEMS /COMPLEX INFORMATION PROCESSING /THE OPTIMAL FILTER

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити