Автономна корекція інструментальних похибок інерціальних вимірювачів безплатформної навігаційної системи

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorКолесник, В. О.
dc.contributor.authorЧерняк, М. Г.
dc.date.accessioned2024-03-18T11:34:18Z
dc.date.available2024-03-18T11:34:18Z
dc.date.issued2023
dc.description.abstractБезплатформні навігаційні системи на основі мікроелектромеханічних вимірювачів (МЕМС) мають ряд переваг, як-от малий розмір, низька вартість і мінімальне енергоспоживання. Проте таким вимірювачам властиві значні низькочастотні шуми та погана повторюваність зміщення нуля, що призводить до значних навігаційних похибок. Ці недоліки роблять МЕМС вимірювачі непридатними для автономних навігаційних систем, навіть за умов регулярного повторного калібрування. Один із найбільш перспективних способів усунення випадкових похибок інерціальних вимірювачів базується на модуляції їх вихідних даних обертанням. Проте, цей підхід успішно застосовувався лише до прецизійних лазерних та волоконно-оптичних гіроскопів, обладнаних точними поворотними платформами. Дана стаття присвячена адаптації методу модуляції обертанням для недорогих МЕМС вимірювачів для покращення їх навігаційних характеристик зі збереженням при цьому переваг мікроелектромеханічних технологій. Були обговорені можливі питання реалізації та запропонована оптимальна модель розрахунку, що була перевірена під час статичних та натурних випробувань розробленого інерціального вимірювального модуля.
dc.description.abstractotherMicroelectromechanical systems – based strapdown navigation systems offer advantages such as small size, low cost, and minimal power consumption. However, MEMS sensors are prone to significant low-frequency noise and poor bias repeatability, which can lead to navigational errors over time. These errors make them unsuitable for autonomous navigation applications, even with frequent recalibration. One way to solve this problem is the rotation modulation method. This approach is widely recognized but has only been successful with precise laser and fiber optic gyroscopes equipped with precise rotating platforms. This article focuses on the potential of adapting the rotation modulation method for the case of inexpensive MEMS sensors that can significantly improve navigation performance while maintaining the benefits of microelectromechanical technologies. Potential issues of implementation were discussed, and corresponding requirements were formulated. The proposed optimal computation scheme was verified during static tests of the developed inertial measurement unit (IMU). The rotation of the IMU is capable of harmonically modulating the quasi-static errors of inertial sensors, which are practically eliminated during the navigational algorithm processing estimation, which paves the way for a significant reduction of its navigation errors and increases its autonomous operation time. The static tests conducted in laboratory conditions confirmed the research method's high technical potential. It has been shown that the proposed method is effective for various spatial orientations of the rotational modulation axis. Installing an IMU on a non-steering car wheel allows for abandoning an artificial rotational motion source while preserving the proposed method's advantages. The proposed implementation's main limitation is that the IMU's output data update frequency becomes a multiple of the frequency of the modulating rotation. Accordingly, this frequency should be at least twice the maximum frequency of body manoeuvres to ensure their observability. Additionally, a critical issue is the compensation of the angular velocity of modulation from gyroscope readings. However, despite the mentioned considerations, such an implementation of IMU modulation by rotation still has enormous potential for application in terrestrial navigation.
dc.format.pagerangePp. 85-97
dc.identifier.citationКолесник, В. О. Автономна корекція інструментальних похибок інерціальних вимірювачів безплатформної навігаційної системи / Колесник В. О., Черняк М. Г. // Механіка гіроскопічних систем : науково-технічний збірник. – 2023. – Вип. 45. – С. 85-97. – Бібліогр.: 11 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/0203-3771452023293127
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/65592
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofМеханіка гіроскопічних систем: науково-технічний збірник, Вип. 45
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject.udc531.768
dc.titleАвтономна корекція інструментальних похибок інерціальних вимірювачів безплатформної навігаційної системи
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
293127-684610-1-10-20240114.pdf
Розмір:
1.17 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Механіка гіроскопічних систем: науково-технічний збірник, Вип. 45