Бесплатформенная инерциальная навигационная система БИНС-500НС

Предназначена для широкого класса подвижных объектов различного назначения.

Бесплатформенная инерциальная навигационная система БИНС-500НС – малогабаритная инерциальная навигационная система, построенная на базе трех волоконно-оптических гироскопов (ВОГ), трех акселерометров и спутникового приемника. 

• счисление и коррекция углов ориентации;
• счисление и коррекция координат;
• счисление и коррекция скоростных параметров;
• информационный обмен с потребителями по стандартным интерфейсам.

 

Распределенная инерциальная навигационная система (РИНС)

Распределенная инерциальная навигационная система (РИНС) –информационно-измерительный комплекс, объединяющий в себе бесплатформенные инерциальные навигационные системы на базе волоконно-оптических и микромеханических измерителей.

Взаимодействие модулей реализовано на основе каналов информационного обмена Ethernet, операционной системы реального времени Linux. Комплексирование выполнено на основе фильтра Калмана.

Реализация алгоритмов комплексирования обеспечивает взаимную поддержку БИНС и повышает информационную надежность бортовых измерительно-вычислительных систем.

Научно-исследовательский и конструкторско-технологический отделы, которые взаимодействуют с производственными и сбытовыми подразделениями, оснащены опытно-экспериментальным оборудованием, приборами, вычислительной техникой, системами автоматизированного проектирования, высокотехнологичными рабочими местами для проведения теоретических и экспериментальных исследований. 

Электронный архив НПО НаукаСофт на www.elibrary.ru на сегодняшний день включает 290 публикаций научных сотрудников компании, обзор >>

Ежегодно публикуются результаты научных исследований, инициируются и проводятся научные чтения, симпозиумы, конференции, семинары («Новости»). Некоторые из публикаций за 2023-2022гг. по теме управление и навигация можно найти в открытом доступе по ссылкам:

• ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ТРАЕКТОРИИ ДВИЖЕНИЯ ЛА ПО ИНФОРМАЦИИ ОТ МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ

Харьков В.П., Горшков П.С., Полякова А.А., Исаев С.А.
В сборнике: Инновационные, информационные и коммуникационные технологии. Сборник трудов XХ Международной научно-практической конференции. Москва, 2023. С. 447-454. 

В статье рассмотрена задача автономного прогнозирования траектории движения ЛА по информации микромеханических датчиков угловой скорости и акселерометров. Для повышения точности измерения ускорений, действующих на объект, предложено оценивать смещение нулей датчиков по информации от СНС. Алгоритмы оценивания построены на основе калмановской фильтрации. Показано влияние точности определения углов ориентации ЛА на эффективность опредления местоположения объекта. Выполнено численное моделирование системы, подтверждающее эффективность полученных результатов.

• ПОЛУНАТУРНАЯ ОТРАБОТКА АВАРИЙНОГО РЕЖИМА БЕСПЛАТФОРМЕННОЙ ИНЕРЦИАЛЬНО - СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ БИНС-500НС

Чернодаров А.В., Патрикеев А.П., Иванов С.А.
В сборнике: Инновационные, информационные и коммуникационные технологии. Сборник трудов XIX Международной научно-практической конференции. Под редакцией С.У. Увайсов. Москва, 2022. С. 274-279.

Рассматриваются аварийные режимы функционирования инерциально-спутниковой навигационной системы БИНС-500НС, связанные с потерей пилотажно-навигационной информации. Такая потеря возможна, например, при кратковременном отключении питания, а также при превышении диапазонов измерений датчиками первичной информации: гироскопами и акселерометрами. В этом случае необходимо решать задачу начальной выставки БИНС в полете. Предлагается решение такой задачи с использованием спутниковой информации и специальных режимов полета. Приводятся результаты полунатурной отработки аварийного режима по зарегистрированным полетным данным.

• ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИНВАРИАНТЫ И НАБЛЮДАЕМОСТЬ ИНТЕГРИРОВАННЫХ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Чернодаров А.В., Патрикеев А.П., Переляев С.Е., Полякова А.А.
В сборнике: XXIX САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ИНТЕГРИРОВАННЫМ НАВИГАЦИОННЫМ СИСТЕМАМ. сборник материалов. Санкт-Петербург, 2022. С. 34-36.

Рассматриваются геофизические инварианты и их применение для оценки ошибок бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС). При начальной выставке такими инвариантами являются параметры, связанные с неподвижностью основания БИНС, а в режиме навигации - с проекциями вектора угловой скорости вращения Земли на оси инерциальной системы координат. При оценке ошибок с помощью обобщенного фильтра Калмана априорно известные инварианты сравниваются с их значениями, вычисленными в БИНС. Исследуется динамика изменение коэффициентов оцениваемости элементов вектора ошибок БИНС при наблюдении различных инвариантов. Для решения такой задачи используется процедура разложения матрицы наблюдаемости по сингулярным числам. Приводятся результаты экспериментальных исследований, полученных по зарегистрированным данным системы БИНС-500НС.

• ЗАДАЧА ТЕРМИНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИМ ОБЪЕКТОМ С ФИКСИРОВАННЫМИ ГРАНИЧНЫМИ МОМЕНТАМИ ВРЕМЕНИ

Харьков В.П., Халютина О.С., Исаев С.А.
В сборнике: Инновационные, информационные и коммуникационные технологии. Сборник трудов XIX Международной научно-практической конференции. Под редакцией С.У. Увайсов. Москва, 2022. С. 269-274. 

В статье изложены задачи синтеза оптимального управления динамическими системами при переводе объекта из начального состояния в заданное конечное при условии, что время перевода задано. Алгоритмы управления синтезированы на основе концепции обратных задач динамики. Рассмотрен пример, связанный с переводом летательного аппарата в заданное конечное состояние при фиксированном времени полета. Основной идеей при решении данной задачи является введение фиктивной координаты, определяющей возможную дальность полета за «оставшееся» время полета. Приведены результаты моделирования по преодолению заданного пути за фиксированное время, показывающие эффективность решения поставленной задачи.

• ДИНАМИЧЕСКАЯ КАЛИБРОВКА И ИСПЫТАНИЕ МЭМС-МОДУЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОПОРНОЙ ИНЕРЦИАЛЬНО-СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Чернодаров А.В., Патрикеев А.П., Тимошенков С.П., Иванов С.А.
В сборнике: XXIX САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ИНТЕГРИРОВАННЫМ НАВИГАЦИОННЫМ СИСТЕМАМ. сборник материалов. Санкт-Петербург, 2022. С. 37-40.

Рассматривается двухуровневая калибровка инерциальных микроэлектромеханических систем (МЭМС). В таких системах чувствительными элементами (ЧЭ) являются акселерометры и вибрационные гироскопы, ориентированные по трем ортогональным осям и размещенные в одном инерциальном измерительном модуле. Первый этап калибровки проводится в заводских условиях на стенде без линейных перегрузок. Второй этап реализуется в динамическом режиме в подвижной лаборатории, обеспечивающей линейные перегрузки. На этом этапе оцениваются дрейфы сигналов ЧЭ, а также перекосы их измерительных осей, которые остаются после заводской калибровки. Кроме того, проводится параметрическая идентификация динамических моделей дрейфов сигналов ЧЭ. Такие модели необходимы для прогнозирования и компенсации погрешностей ЧЭ в автономных режимах инерциальной навигации, в том числе, при потере спутниковых сигналов. Предлагается оценивать погрешности ЧЭ в движении с использованием информации от опорной инерциально-спутниковой навигационной системы и обобщенного фильтра Калмана. Анализируются результаты натурных экспериментов.

• ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО МОДУЛЯ БИНС НА ОСНОВЕ РЕШЕНИЯ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАВИГАЦИИ

Чернодаров А.В., Старостин Н.П.
В книге: Материалы ХХХIII конференции памяти выдающегося конструктора гироскопических приборов Н.Н. Острякова. 15-ая мультиконференция по проблемам управления. Санкт-Петербург, 2022. С. 41-43.

Сформулирована обратная задача инерциальной навигации. Показано решение такой задачи для имитации сигналов датчиков первичной информации (ДПИ): измерителей угловых скоростей и акселерометров. Сформированы процедуры тестового контроля программно-аппаратного модуля (ПАМ) БИНС по имитируемым сигналам ДПИ. Приведены результаты математического моделирования процедур тестового контроля ПАМ.

• АДАПТИВНАЯ МОДИФИКАЦИЯ H-ФИЛЬТРА

Чернодаров А.В.
В книге: Материалы общих заседаний 15-й Мультиконференции по проблемам управления. Материалы конференции. Санкт-Петербург, 2022. С. 91-94. 

Рассматривается технология построения устойчивой H-модификации оценивающего фильтра на основе решения двухточечной краевой задачи методом инвариантного погружения. Представлены процедуры контроля и адаптивной настройки такого фильтра по апостериорной обновляющей последовательности.

Специалисты НаукаСофт выполняют сложные наукоёмкие проекты по заказу государства и крупных коммерческих структур. Продолжая научную деятельность, мы открываем новые возможности для бизнеса и обучения. Подробнее об услуге - в разделе Компетенции.

Распределенная инерциальная навигационная система на базе волоконно-оптических и микромеханических измерителей

Особенности взаимодействия распределенных БИНС:

• использование опорной БИНС-ВОГ для подготовки к применению (выставки) и коррекции ведомых БИНС-МЭМС;
• использование БИНС-МЭМС для поддержки опорной БИНС при угловых скоростях, превышающих диапазон измерения ВОГ;
• мажоритарный стохастический контроль и диагностирование, а также выбор наиболее предпочтительной БИНС из резервированного множества;
• объединение распределенных БИНС на базе ВОГ и МЭМС в тесно связанную структуру обеспечивает взаимную поддержку БИНС и повышает информационную надежность бортовых измерительно-вычислительных комплексов. Бортовые применения БИНС на базе МЭМС могут быть реализованы при наличии опорной навигационной информации от базовой высокоточной БИНС .

Предлагаемые подходы к реализации потенциальных возможностей БИНС МЭМС опираются на технологию векторного согласования наблюдаемых параметров и математический аппарат калмановской фильтрации.
Технические характеристики одной из систем, представлены ниже.

БИНС-500НС: предназначена для широкого класса подвижных объектов различного назначения

Диапазон угловых скоростей, гр./с	± 300
Диапазон рабочих температур, °С	от -40 до +60
Диапазон линейных ускорений, g	≤ 10
Частота обновления данных, Гц	≤ 1000
Частота выдачи потребителю навигационных параметров, Гц	≤ 400
Систематический дрейф гироскопов, угл. гр./ч	≤ 0.05
Случайный дрейф гироскопов, угл. гр/ч	≤ 0.01
Позиционная ошибка в автономном режиме, км. за час	≤ 2.0
Позиционная ошибка в автономном режиме с учетом компенсации оценок остаточных дрейфов измерителей, км за час	≤ 1.4
Позиционная ошибка в инерциально-спутниковом режиме, м	20
Время автономной начальной выставки, мин	10-15
Напряжение питания, В	27
Потребляемая мощность, Вт	18
Габариты, мм	243×158×112
Вес, кг	4

Подробная информация в разделе Продукция