Инерциальный навигационный комплекс для высокоскоростного маневренного объекта

Инерциальный навигационный комплекс для высокоскоростного маневренного объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при создании инерциального навигационного комплекса для высокоскоростного маневренного объекта.

Используемые термины

Для существенного сокращения текста описания и формулы целесообразно перечислить используемые термины.

Подвижный носитель - движущийся объект: корабль, подводная лодка, летательный аппарат, на борту которого установлен подвижный объект.

Подвижный объект - объект или группа подвижных объектов, стартующих с подвижного носителя и выполняющих основную функцию, являющихся высокоскоростными и маневренными, для управления которыми предназначено решение задачи навигации с требуемой точностью.

Полюс объекта - точка, для которой определяются переменные его поступательного движения - это, как правило, начало связанной с ним системы координат; в частности, полюсом объекта может быть его центр масс.

Первичная информация - совокупность сигналов инерциальных датчиков, зависящих от конструктивных характеристик и принципа работы датчиков.

Связанная система координат - система координат, связанная с осями чувствительности (измерительными осями) инерциальных датчиков.

Инерциальная информация - совокупность переменных: в частности, три проекции вектора абсолютной угловой скорости, и три проекции вектора кажущегося ускорения полюса объекта на оси связанной системы координат, в которой установлены специальным образом датчики углового и поступательного движений.

Навигационная информация - переменные, на основе которых осуществляется управление движением объекта - это переменные ориентации объекта от базовой (например, связанной с Землей) к связанной с объектом системе координат (например, девять направляющих косинусов), три проекции вектора скорости полюса объекта и три проекции радиуса-вектора полюса объекта (то есть три координаты объекта) в базовой системе координат.

Встроенный компьютер - вычислительное устройство, встроенное в инерциальный датчик или входящее в состав бортового компьютера, в котором хранится информация о структуре инерциального датчика и в который инсталлировано программное обеспечение для процедуры определения компонент инерциальной информации на основе первичной информации (сигнала датчика), то есть входом его являются переменные первичной информации, а выходом является переменная инерциальной информации.

Локальный компьютер - вычислительное устройство, встроенное в блок инерциальной информации или входящее в состав бортового компьютера, в котором хранится информация о структуре блока инерциальных датчиков и в который инсталлировано программное обеспечение, входом в которое являются переменные проекции векторов инерциальной информации на измерительные оси датчиков, а выходом являются переменные проекции этих векторов на оси связанной с объектом системы координат.

Бортовой компьютер - вычислительное устройство, в котором хранится априорная информация о гравитационном поле (Земли), базовом вращении (вращении Земли) и начальных условиях об ориентации, движении и положении объекта, входом которого являются переменные инерциальной информации, а выходом - переменные навигационной информации и в который инсталлировано программное обеспечение для процедуры функционирования бесплатформенной инерциальной навигационной системы, то есть определения переменных навигационной информации на основе переменных инерциальной и априорной информации; следует различать бортовой компьютер подвижного носителя и бортовой компьютер подвижного объекта.

Инерциальный триэдр - блок инерциальных датчиков, измерительные оси которых являются некомпланарными (в частности, взаимно ортогональными); при этом на каждой из трех осей установлены в минимальной конфигурации: один датчик угловой скорости и один акселерометр; в средней конфигурации: один датчик угловой скорости, один датчик углового ускорения и один акселерометр; в расширенной конфигурации: N+1 датчик угловой скорости, N+1 датчик углового ускорения, N+1 акселерометр - такой триэдр имеет избыточность первичной информации, равную N, при N большем единице.

Блок инерциальной информации - устройство, включающее в себя инерциальный триэдр и локальный компьютер, к входу которого подключены выходы датчиков инерциального триэдра по беспроводной технологии передачи данных, и в которое инсталлировано программное обеспечение для процедуры определения переменных инерциальной информации, являющиеся его выходом.

Бесплатформенная инерциальная навигационная система - электро-электронно-механическое устройство, состоящее из блока инерциальной информации, подключенного к бортовому компьютеру, выходом которого являются переменные навигационной информации, поступающие на вход системы управления движением объекта: в описании и формуле - это навигационная система подвижного объекта.

Инерциальная навигационная система - электро-электронно-механическое устройство, состоящее из блока инерциальной информации, который может быть не связан жестко с объектом и иметь структуру, отличающуюся от структуры блока инерциальной информации бесплатформенной инерциальной навигационной системы, подключенного к бортовому компьютеру, выходом которого являются переменные навигационной информации, поступающие на вход системы управления движением объекта: в описании и формуле - это навигационная система подвижного носителя, которая может быть полуаналитической, аналитической, геометрической или бесплатформенной, комплексируемой и корректируемой в соответствии с классом носителя (корабль, подводная лодка, стратегический бомбардировщик и т.п.) и имеющимися на его борту средствами.

Функционирование бесплатформенной инерциальной навигационной системы - процесс получения навигационной информации об ориентации подвижного объекта в системе координат, в которой решается задача навигации и управления им (например, направляющих косинусах от земной системы координат к системе координат подвижного объекта), движении подвижного объекта (проекций вектора скорости полюса подвижного объекта в земной системе координат) и положении подвижного объекта (проекций радиуса-вектора полюса подвижного объекта в земной системе координат) на основе обработки первичной информации с привлечением априорной информации о гравитационном поле Земли, вращении Земли и начальных ориентации, движении и положении подвижного объекта относительно Земли.

Функционирование инерциальной навигационной системы - процесс получения навигационной информации об ориентации подвижного носителя в системе координат, в которой решается задача навигации и управления им (например, направляющих косинусах от земной системы координат к системе координат подвижного носителя), движении подвижного носителя (проекций вектора скорости полюса подвижного носителя в земной системе координат) и положении подвижного носителя (проекций радиуса-вектора полюса подвижного носителя в земной системе координат) на основе обработки первичной информации с привлечением априорной информации о гравитационном поле Земли, вращении Земли и начальных ориентации, движении и положении подвижного объекта относительно Земли.

Массогеометрические характеристики объекта - десять величин: масса подвижного объекта, три координаты его центра масс, три его осевых момента инерции и три его центробежных момента инерции в связанной с подвижным объектом системе координат; в частности, при динамически отбалансированном подвижном объекте центробежные моменты инерции полагаются нулевыми с точностью до погрешностей балансировки; указанные величины могут определяться либо по информации бесплатформенной инерциальной навигационной системы, либо на основе специально создаваемых малых калиброванных возмущений объекта: например, импульсы сопел малой расчетной тяги, создающие калиброванные силы и моменты на таком интервале времени движения объекта, на котором возможно измерить эти силы и моменты, а кроме того, определяется движение центра масс по объекту, вызванное, например, расходом топлива.

Уровень техники

Известен навигационный комплекс [1], включающий в себя бесплатформенную инерциальную навигационную систему на объекте, устройство вычисления скорости и координат, трехканальный блок датчиков линейных ускорений, трехканальный блок датчиков угловых скоростей. Этот навигационный комплекс эффективен для малоразмерных беспилотных летательных аппаратов.

Недостатком этого навигационного комплекса является невозможность его использования для навигационных измерений высокоскоростного маневренного подвижного объекта, стартующего с подвижного носителя, и работающего длительное время.

Известен способ построения инерциальной навигационной системы [2], заключающийся в установке на объекте бесплатформенной инерциальной навигационной системы, состоящей из блока инерциальной информации, в состав которого входят один датчик углового движения (например, датчик угловой скорости) и один датчик поступательного движения (например, акселерометр), блок инерциальной информации жестко закреплен на оси, приводящейся во вращение двигателем и снабженной тахометром для измерения ее угловой скорости относительно объекта, во время движения объекта измеряют сигналы указанных датчиков в окрестностях координатных осей связанной с объектом системы координат и далее обрабатывают их с привлечением необходимой априорной информации для получения переменных навигационной информации. Известны также и усовершенствования [3, 4, 5] этого способа путем установки датчиков сил на оси вращения и соответствующей обработки измерительной информации. Известен способ выставки инерциальных чувствительных элементов [6], заключающийся в изменении ориентации датчиков относительно платформы по критерию минимума погрешности модуля вектора скорости центра масс объекта во время его движения. Известен способ выставки акселерометров [7], заключающийся в изменении ориентации акселерометров относительно платформы по критерию минимума погрешности модуля вектора ускорения центра масс объекта во время его движения на основе информации с дополнительных акселерометров, установленных жестко на объекте.

В изобретениях [2, 3, 4, 5] по способам построения инерциальных навигационных систем зафиксирована идея уменьшения количества инерциальных датчиков в системе путем принудительного вращения акселерометра относительно стабилизированной платформы или принудительного вращения относительно объекта двух датчиков, один из которых - акселерометр, второй - датчик угловой скорости. Если в дополнение к этим способам установить на оси вращения датчики сил, то измеряемая ими информация и ее обработка позволит получить избыточную инерциальную информацию с целью использования ее для повышения точности навигационной информации. Область применения таких систем ограничена объектами с медленно-меняющимися или с программно-меняющимися кинематическими характеристиками.

В изобретениях [6, 7] зафиксирована идея по способам автономного повышения точности инерциальных навигационных систем путем оптимального разворота блока неидеальных акселерометров относительно стабилизированной платформы или оптимального разворота относительно объекта неидеального блока инерциальной информации, состоящего из трех акселерометров и трех датчиков угловой скорости на основе информации дополнительного блока инерциальной информации, неподвижно закрепленного на объекте. Критерии оптимальности разворота: минимум суммарной погрешности навигационной информации в конечный момент времени или в текущий момент времени движения объекта. При выполнении математического описания для указанных изобретений использован аппарат оптимального управления.

Известна инерциальная навигационная система [8], состоящая из блока инерциальной информации, в состав которого входят один датчик углового движения (например, датчик угловой скорости) и один датчик поступательного движения (например, акселерометр), блок инерциальной информации жестко закреплен на оси, приводящейся во вращение двигателем и снабженной тахометром для измерения ее угловой скорости относительно объекта, во время движения объекта измеряют сигналы указанных датчиков в окрестностях координатных осей связанной с объектом системы координат и далее обрабатывают их с привлечением необходимой априорной информации для получения переменных навигационной информации. Известно также и усовершенствование [9] этой инерциальной навигационной системы путем введения дополнительных устройств и соответствующей обработки измерительной информации. Известна инерциальная навигационная система для объектов с плоскими траекториями центров масс [10], в которой реализована идея изменения ориентации датчиков относительно платформы по критерию минимума погрешности модуля вектора скорости центра масс объекта. Известно устройство для выставки инерциальных датчиков [11], в котором реализована идея изменения ориентации датчиков относительно объекта по критерию минимума погрешности модуля вектора угловой скорости или модуля вектора кажущегося ускорения центра масс объекта во время его движения на основе информации от дополнительных неподвижных относительно объекта инерциальных датчиков.

В изобретениях [8, 9, 10, 11] зафиксирована идея автономного повышения точности инерциальных навигационных систем путем оптимального разворота блока неидеальных акселерометров относительно стабилизированной платформы или оптимального разворота относительно объекта неидеального блока инерциальной информации, состоящего из трех акселерометров и трех датчиков угловой скорости на основе информации дополнительного неподвижного относительно объекта блока инерциальной информации. Критерии оптимальности разворота: минимум суммарной погрешности навигационной информации в конечный момент времени или в текущий момент времени движения объекта. При выполнении математического описания для указанных изобретений использован аппарат оптимального управления и аппарат минимизации функции трех переменных.

Идея принудительного вращения блока инерциальной информации относительно объекта и идея автономного повышения точности бесплатформенной инерциальной навигационной системы путем оптимального разворота блока инерциальной информации относительно объекта являются наводящими на идею построения бесплатформенной инерциальной навигационной системы со структурой, позволяющей повышать точность навигационной информации. Но существенным недостатком способов [2, 3, 4, 5, 6, 7] и устройств выставки инерциальных датчиков [8, 9, 10, 11] является невозможность их использования для навигационных измерений высокоскоростного маневренного подвижного объекта, стартующего с подвижного носителя.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого устройства является обеспечение функциональных и точных навигационных измерений для высокоскоростного маневренного подвижного объекта, стартующего с подвижного носителя.

Предлагаемое устройство названо авторами «Инерциальный навигационный комплекс для высокоскоростного маневренного объекта» по следующим существенным обстоятельствам. Если сказать кратко, то предлагаемым устройством решается задача создания навигационной системы повышенной точности путем использования структурно-алгоритмических способов, что необходимо для высокоскоростного маневренного объекта. А если сказать несколько подробнее, то для объекта указанного класса очень жестко требуется совместное выполнение следующих условий: 1) бесплатформенная инерциальная навигационная система подвижного объекта должна быть построена на предельно точных на данном уровне развития техники инерциальных датчиках (особенно должны быть предельно точные датчики угловой скорости); 2) бесплатформенная инерциальная навигационная система подвижного объекта должна состоять из двух блоков инерциальной информации, один из которых классически неподвижный относительно объекта с избыточным количеством инерциальных датчиков, а второй подвижный относительно объекта: разворачиваемый по критерию минимизации погрешностей навигационной информации, информация о погрешностях системы должна анализироваться в течение времени движения объекта и для управления его движением должна подаваться навигационная информация, имеющая наименьшие погрешности; 3) должны быть предельно точно определены начальные условия для функционирования бесплатформенной инерциальной навигационной системы подвижного объекта на основе информации с наземной навигационной системы, то есть предельно точно должна быть реализована процедура начальной выставки; 4) должна быть предельно точно реализована процедура калибровки обоих блоков инерциальной информации подвижного объекта на основе информации навигационной системы подвижного носителя перед стартом с него подвижного объекта; 5) в течение всего времени движения подвижного объекта должна быть реализована процедура диагностики информационных нарушений обоих блоков инерциальной информации подвижного объекта; 6) в течение всего времени движения подвижного объекта должна быть реализована процедура оценивания переменных инерциальной информации обоих блоков подвижного объекта на основе учета моделей погрешностей инерциальных датчиков с целью повышения точности навигационной информации; 7) в течение всего времени движения подвижного объекта должны быть реализованы процедуры анализа точности и повышения точности обоих блоков подвижного объекта на основе учета моделей погрешностей инерциальных датчиков с целью повышения точности навигационной информации; 8) в течение всего времени движения подвижного объекта должна быть реализована процедура определения переменных величин массогеометрических характеристик подвижного объекта на основе информации бесплатформенной инерциальной навигационной системы подвижного объекта с целью передачи этих величин в систему управления подвижным объектом; 9) на борту подвижного объекта должны быть устройства неавтономной навигации для случая аварийной ситуации с бесплатформенной инерциальной навигационной системой подвижного объекта и, начиная с критического момента времени должна быть реализована процедура определения навигационной информации на основе этих устройств неавтономной навигации; 10) должно быть реализовано согласование всех стадий движения подвижного объекта жесткими требованиями по точности вычисляемой в его бортовом компьютере навигационной информации. Поэтому в дальнейшем тексте описания предлагаемого устройства авторами акцентируется внимание на требовании комплексного выполнения взаимно согласованных процедур начальной выставки, калибровки, диагностики, оценивания, анализа и повышения точности, определения массогеометрических характеристик (и в случае аварийной ситуации использования устройств неавтономной навигации) на основе навигационной информации, получаемой с бесплатформенной инерциальной навигационной системы подвижного объекта, построенной на предельно точных инерциальных датчиках. При некорректном выполнении хотя бы одного из перечисленных условий навигационные измерения для высокоскоростного маневренного объекта не обеспечат требуемый эффект от его системы управления.

Поставленная задача решается тем, что инерциальная навигационная система подвижного носителя состоит из блока инерциальной информации подвижного носителя и бортового компьютера подвижного носителя и генерирует навигационную информацию для управления подвижным носителем, бесплатформенная инерциальная навигационная система подвижного объекта генерирует навигационную информацию для управления подвижным объектом после его старта с подвижного носителя и состоит из бортового компьютера подвижного объекта, первого блока инерциальной информации подвижного объекта, жестко закрепленного на подвижном объекте, и второго блока инерциальной информации подвижного объекта, жестко закрепленного на оси, помещенной в двухстепенный подвес, приводящейся во вращение двигателем и снабженной тахометром для измерения ее угловой скорости относительно подвижного объекта, датчиком угла, измеряющим угловое положение оси вращения относительно ее подвеса, а следовательно, - и корпуса объекта, по осям подвеса установлены датчики углов, подключенные к входу бортового компьютера подвижного объекта, и управляемые двигатели разворота осей карданова подвеса, подключенные к выходу бортового компьютера подвижного объекта, в момент времени t* из бортового компьютера подвижного носителя в бортовой компьютер подвижного объекта подают значения переменных навигационной информации в этот момент времени, пересчитанные на оси системы координат, используемые для навигации и управления объектом, а после старта подвижного объекта управление его движением осуществляют на основе навигационной информации, генерируемой бесплатформенной инерциальной навигационной системой подвижного объекта, с момента времени t₀ старта подвижного объекта до момента времени t₁ совершения им маневра приводят во вращение второй блок инерциальной информации подвижного объекта с угловой скоростью, величину которой определяют из условия минимизации погрешностей датчиков второго блока инерциальной информации подвижного объекта, а перед совершением маневра подвижного объекта останавливают вращение оси и с помощью управляемых двигателей разворота, установленных по осям двухстепенного подвеса, ориентируют эту ось с закрепленным на ней вторым блоком инерциальной информации подвижного объекта на углы относительно подвижного объекта, величины которых определяют из условия минимизации погрешностей, накопленных датчиками второго блока инерциальной информации подвижного объекта за интервал времени [t₀; t₁] с использованием информации первого блока инерциальной информации подвижного объекта, с момента времени t₀ до момента времени окончания движения подвижного объекта управление его движением осуществляют на основе навигационной информации, генерируемой бесплатформенной инерциальной навигационной системой подвижного объекта.

Первый блок инерциальной информации бесплатформенной инерциальной навигационной системы подвижного объекта должен быть укомплектован инерциальными датчиками углового движения и инерциальными датчиками поступательного движения с избыточностью, равной N, и в бортовой компьютер подвижного объекта инсталлируют программное обеспечение для процедуры определения переменных навигационной информации с использованием указанной избыточности и в течение времени движения подвижного объекта реализуют эту процедуру.

Должно быть разработано программное обеспечение для процедуры калибровки обоих блоков инерциальной информации подвижного объекта на основе информации блока инерциальной информации подвижного носителя указанное программное обеспечение инсталлируют в бортовой компьютер подвижного объекта и реализуют эту процедуру до момента времени старта подвижного объекта с подвижного носителя. Задача калибровки неидеальных инерциальных датчиков является актуальной в случае, когда в течение интервала времени навигации подвижного объекта необходимо повышать точность инерциальной информации путем алгоритмической компенсации погрешностей этих датчиков при условии задания их математических моделей погрешностей. В этом случае перед выполнением основной задачи навигации объекта определяют коэффициенты моделей погрешностей неидеальных инерциальных датчиков бесплатформенной инерциальной навигационной системы подвижного объекта на основе информации с инерциальных датчиков более точной инерциальной навигационной системы подвижного носителя, полученные в условиях реального движения основания. Так как бесплатформенная инерциальная навигационная система подвижного объекта и более точная инерциальная навигационная система подвижного носителя располагаются в разных местах относительно движущихся носителя и объекта и их блоки инерциальной информации в общем случае по разному ориентированы на подвижном носителе и подвижном объекте, то задача калибровки датчиков бесплатформенной инерциальной навигационной системы подвижного объекта сводится к согласованию ее информации с информацией более точной бесплатформенной инерциальной навигационной системы подвижного носителя, а математическое описание для этой задачи включает систему алгебраических уравнений относительно определяемых коэффициентов моделей погрешностей датчиков. Результат решения задачи калибровки - это алгоритм для бортового компьютера определения коэффициентов моделей погрешностей датчиков бесплатформенной инерциальной навигационной системы подвижного объекта на основе информации более точной инерциальной навигационной системы подвижного носителя.

Должно быть разработано программное обеспечение для процедуры диагностики информационных нарушений инерциальных датчиков обоих блоков инерциальной информации подвижного объекта и указанное программное обеспечение должно быть инсталлировано в бортовой компьютер подвижного объекта для реализации процедуры диагностики в течение времени движения подвижного объекта после его старта с подвижного носителя. Задача диагностики неидеальных инерциальных датчиков является актуальной в случае, когда в течение интервала времени навигации подвижного объекта возникают информационные нарушения в работе того или иного датчика бесплатформенной инерциальной навигационной системы подвижного объекта. Датчик с недостоверной информацией необходимо своевременно распознать, отключить измеряемую им информацию от системы и переключить на получение необходимой информации с дублирующего нормально работающего датчика. Вводится критерий информационного нарушения датчика. Математическое описание для решения этой задачи выполнено с использованием нейросетевого подхода. Результат решения задачи - это имитационная модель алгоритма обнаружения информационных нарушений инерциальных датчиков обоих блоков инерциальной информации бесплатформенной инерциальной навигационной системы подвижного объекта.

Должно быть разработано программное обеспечение для процедуры оценивания переменных навигационной информации, генерируемой бесплатформенной инерциальной навигационной системой подвижного объекта, оно должно быть инсталлировано в бортовой компьютер подвижного объекта для реализации процедуры оценивания во время движения подвижного объекта после его старта с подвижного носителя. Для решения задачи оценивания вводится критерий точности бесплатформенной инерциальной навигационной системы подвижного объекта и задается информация о структуре погрешностей инерциальных датчиков. Критерий точности бесплатформенной инерциальной навигационной системы подвижного объекта минимизируется и для выполнения математических описаний использован стохастический подход на основе и аппарата линейной оптимальной фильтрации. Результаты решения задачи - это количественные эффекты повышения точности бесплатформенной инерциальной навигационной системы подвижного объекта и алгоритмы обработки информации неидеальных датчиков, минимизирующие этот критерий точности.

Должно быть разработано программное обеспечение для процедуры определения массогеометрических характеристик подвижного объекта и оно должно быть инсталлировано в бортовой компьютер подвижного объекта для реализации процедуры определения массогеометрических характеристик во время движения подвижного объекта. Реальный подвижный объект в общем случае имеет переменные во времени массогеометрические характеристики: массу, три проекции радиуса-вектора центра масс, три осевых и три центробежных момента инерции в связанной с подвижным объектом системе координат. Качественное управление движением подвижного объекта зависит от величин указанных массогеометрических характеристик. Кроме того, знание текущего положения центра масс на объекте, позволит учесть составляющие погрешности измерения инерциальными чувствительными элементами, обусловленные именно движением центра масс по объекту, если его не учитывать. Поэтому актуальной является задача определения переменных во времени массогеометрических характеристик подвижного объекта в течение времени его движения. При условии наличия информации об моментно-силовых характеристиках подвижного объекта задача определения его массогеометрических характеристик имеет решение. Выполнение математического описания для ее решения базируется на уравнениях динамики подвижного объекта, переписанных в виде систем дифференциальных уравнений относительно переменных его массогеометрических характеристик, в правые части которых входят заданные моментно-силовые характеристик и кинематические характеристики подвижного объекта, получаемые от бесплатформенной инерциальной навигационной системой подвижного объекта. Набор указанных уравнений с присоединением уравнений функционирования бесплатформенной инерциальной навигационной системой подвижного объекта и их решения с учетом некоторых особенностей обеспечивают решения рассматриваемой задачи. Следует отметить, что решение задачи по определению массогеометрических характеристик подвижного объекта требует дополнительных вычислительных ресурсов, которые для современных бортовых компьютеров являются реальными. Другими словами, повышение качества управления объектом покупается ужесточением требований к бортовому компьютеру. Если такие требования реальны и могут быть еще жестче, то при априорно заданных программно-меняющихся массогеометрических характеристиках подвижного объекта для решения рассматриваемой задачи может быть использован математический аппарат теории линейной оптимальной фильтрации для оценивания переменных массогеометрических характеристик с целью повышения точности их определения.

При возможности возникновения аварийной ситуации с бесплатформенной инерциальной навигационной системой подвижного объекта, например, при частичной или полной потери ее информации, при наличии на подвижном объекте устройств связи со спутниковой навигационной системой или устройств получения информации с астронавигационной системы, или от радионавигационной системы при возможности их применения на подвижном объекте, должно быть разработано программное обеспечение для процедуры коррекции бесплатформенной инерциальной навигационной системы подвижного объекта на основе информации, получаемой от указанных выше навигационных систем, это программное обеспечение должно быть инсталлировано в бортовой компьютер подвижного объекта для реализации процедуры коррекции в течение интервала времени движения подвижного объекта. Задача коррекции бесплатформенной инерциальной навигационной системой подвижного объекта актуальна и в случае, если в течение интервала времени ее автономного функционирования накопленные погрешности навигационной информации в смысле принятого критерия точности превышают допустимые значения или, как это было указано выше, имеет место потеря информации с автономных средств навигации. В этом случае используют все доступные средства для доставки в заданные моменты времени в бортовой компьютер подвижного объекта или более точной навигационной информации или теряемой информации. Для математического описания функционирования бесплатформенной инерциальной навигационной системой подвижного объекта с коррекцией от спутниковой навигационной системы или астронавигационной системы используется аппарат оценивания переменных навигационной информации на основе методов линейной оптимальной фильтрации. Синтез функционирования корректируемой бесплатформенной инерциальной навигационной системой подвижного объекта заключается в разработке имитационной модели алгоритма корректируемого функционирования и определения требований к объему памяти и быстродействию бортового компьютера подвижного объекта, которые будут более жесткими по сравнению с аналогичными требованиями к бортовому компьютеру бесплатформенной инерциальной навигационной системы подвижного объекта при ее функционировании в автономном режиме. Точностный синтез корректируемой бесплатформенной инерциальной навигационной системы подвижного объекта заключается в определении требований и к погрешностям первого блока инерциальной информации подвижного объекта и к погрешностям информации, получаемой от спутниковой навигационной системы или астронавигационной системы.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показаны движущиеся относительно Земли подвижный носитель 1 и подвижный объект 2, с которыми связаны соответственно системы координат O_JJ₁J₂J₃, Ο_ΥΥ₁Υ₂Υ₃. С вращающейся относительно инерциальной системы координат O₁I₁I₂I₃ Землей связана система координат O_ZZ₁Z₂Z₃, где Ο_I - центр Земли, Ο_Z - точка старта подвижного носителя 1 и подвижного объекта 2. На подвижном носителе 1 установлена инерциальная навигационная система 3, на подвижном объекте 2 установлена бесплатформенная инерциальная навигационная система 4.

На фиг. 2 показана структура инерциальной навигационной системы 3 для выдачи навигационной информации управления подвижным носителем 1, представляющая собой блок инерциальной информации 5 и бортовой компьютер 8. Блок инерциальной информации 5 состоит из инерциального триэдра 6 минимальной конфигурации и локального компьютера 7. Каждый из датчиков инерциального триэдра выполнен по беспроводной технологии передачи данных так, что выходные сигналы датчиков передаются в локальный компьютер 7, в котором сигналы датчиков, то есть компоненты первичной информации, преобразуются в проекции вектора кажущегося ускорения точки Отдвижного носителя 1 и в проекции вектора абсолютной угловой скорости подвижного носителя 1 на оси системы координат O_JJ₁J₂J₃, то есть в компоненты инерциальной информации, передаваемые из локального компьютера 7 в бортовой компьютер 8 по беспроводной технологии передачи данных.

На фиг. 3 показана общая структура бесплатформенной инерциальной навигационная системы 4 для выдачи навигационной информации управления подвижным объектом 2, представляющая собой блок инерциальной информации 9, блок инерциальной информации 10 и бортовой компьютер 11, которые обмениваются данными по беспроводной технологии, блок инерциальной информации 9 работает только на передачу информации, предоставляя информацию для блока инерциальной информации 10 и бортового компьютера 11, а блок инерциальной информации 10 работает на прием информации из бортового компьютера 11 и на передачу информации в бортовой компьютер 11.

На фиг. 4 показана структура блока инерциальной информации 9, который состоит из инерциального триэдра 12 расширенной конфигурации и локального компьютера 13. Каждый из датчиков инерциального триэдра 12 выполнен по беспроводной технологии передачи данных и снабжен встроенным компьютером так, что выходные сигналы датчиков передаются в локальный компьютер 13, в котором сигналы датчиков, то есть компоненты первичной информации, преобразуются в проекции вектора кажущегося ускорения точки О_Y подвижного объекта 2 и в проекции вектора абсолютной угловой скорости подвижного объекта 2 на оси системы координат О_YY₁Y₂Y₃, то есть в компоненты инерциальной информации, передаваемые из локального компьютера 13 в бортовой компьютер 11 бесплатформенной инерциальной навигационной системы 4 по беспроводной технологии передачи данных. Расширенная конфигурация инерциального триэдра 12 предполагает наличие ресурсов по датчикам и по их размещени