Исследование автономной инерциальной навигационной системы и алгоритма самоорганизации

Исследование автономной 
инерциальной навигационной 
системы и алгоритма  
самоорганизации 

Учебно-методическое пособие 

Федеральное государственное бюджетное  
образовательное учреждение высшего образования  
«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана  
(национальный исследовательский университет)»

Серия: Образовательная система  
опережающей подготовки специалистов  
для оборонно-промышленного комплекса России

УДК 629.7.05
ББК 39.62
        И85

Издание доступно в электронном виде по адресу 
https://bmstu.press/catalog/item/6714/

Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. Н.Э. Баумана 
в качестве учебно-методического пособия

Авторы:
А.А. Александров, А.В. Ноздрачев, А.В. Пролетарский,  
К.А. Неусыпин, М.С. Селезнева

Рецензенты:
д-р техн наук, профессор ФГУП «НПЦАП имени академика 
 Н.А. Пилюгина» В.М. Никифоров;
д-р техн. наук, профессор ФГБОУ ВО «Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина» А.Е. Кузнецов

Исследование автономной инерциальной навигационной системы  
и алгоритма самоорганизации : учебно-методическое пособие /  
[А. А. Александров и др.]. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Бау- 
мана, 2018. — 34, [6] с. : ил. — (Образовательная система опережающей 
подготовки специалистов для оборонно-промышленного комплекса 
России).

ISBN 978-5-7038-5416-7

Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ 
является практическим руководством, предназначенным для самостоятельного овладения алгоритмическими методами коррекции инерциальных навигационных систем в автономном режиме. Коррекция осуществляется с помощью прогнозирующих моделей погрешностей 
навигационной системы, построенных алгоритмом самоорганизации. 
Изучение методов предполагается проводить с использованием исследовательского трехстепенного стенда и лабораторной базы научно- 
образовательного центра «Интеллектуальные системы».
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов Военного института и факультетов МГТУ им. Н.Э. Баумана, которые 
проходят обучение по системе опережающей подготовки специалистов 
для оборонно-промышленного комплекса России, а также по направлениям «Системы управления движением и навигации», «Управление 
в технических системах».
УДК 629.7.05
ББК 39.62

ISBN 978-5-7038-5416-7

© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018
© Оформление. Издательство 
 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018

И85

Введение

Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных 
работ используется для обучения студентов в рамках системы опережающей подготовки специалистов для оборонно-промышленного комплекса России. Поскольку при выполнении лабораторных 
работ предполагается глубокое проникновение в суть изучаемой 
системы, происходящих процессов и используемых алгоритмов,  
в учебно-методическом пособии дано подробное описание изучаемых систем, явлений, процессов и алгоритмов. Предусмотрено 
самостоятельное продолжение работ по совершенствованию объекта исследования. На основе изучения особенностей и недостатков 
исследованного объекта предполагается разработка способов их 
устранения, а также использование разработанных способов на 
предприятиях отрасли: например, синтез компактных алгоритмов 
самоорганизации с редуцированным критерием селекции и др.
Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных 
работ предназначено для студентов Военного института и различных факультетов МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Целью лабораторных работ является приобретение студентами 
навыков использования алгоритмических методов коррекции 
инерциальных навигационных систем (ИНС) в условиях отключения внешних источников информации.
При выполнении работ использован трехстепенной стенд  
с установленной на нем ИНС КИНДЗ4-059. Осуществляется исследование погрешностей ИНС, установленной на неподвижном 
основании, а также в условиях различных колебаний основания. 
Выходной сигнал ИНС, состоящий из ее погрешностей, обрабатывается с помощью алгоритма самоорганизации. На выходе алгоритма самоорганизации получаем модель погрешностей ИНС, которая 
используется для коррекции в выходном сигнале ИНС. Анализ 
построенных моделей погрешностей ИНС позволяет сделать выводы о точности коррекции выходной навигационной информации.
Результаты лабораторных работ оформляются в виде отчета, 
содержащего постановку задачи, описание решения и графические 
материалы.

Теоретический раздел

1. Инерциальная навигационная система

1.1. Прибор КИНД34-059 

В качестве примера рассмотрим характеристики прибора 
КИНД34-059.
Проектные точностные параметры углоизмерительных и акселерометрических каналов прибора КИНД34-059 указаны в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Наименование параметра и его обозначение
Допустимая  
величина

Углоизмерительные каналы

1. Цена единицы младшего разряда:

а) систематическое значение, КВi , дуг.с/бит
0,04 ± 0,008

б) отклонение систематического значения от паспортизованного, DКВi, %
±0,01

2. Систематическое значение нулевого сигнала:

а) не зависящего от перегрузки, о/ч, tВi
±0,5

б) пропорционального проекции перегрузки на ось 
чувствительности, о/ч при 1 g, rВi
±0,5

в) пропорционального проекции перегрузки:

2.1. на плоскость, ортогональную ОЧ, о/ч при 1 g, 
Bi
⊥
ε

2.2. на ось YВi , о/ч при 1 g, 
Bi
y
e

2.3. на ось ZВi , о/ч при 1 g, 
Bi
z
e

±0,5

±0,5

±0,5

г) пропорционального произведению проекций перегрузки:

2.4. на ОЧ и плоскость, ортогональную ОЧ, о/ч при 1 g, 
Bi
⊥
ν

2.5. на ОЧ и ось YВi , о/ч при 1 g, 
Bi
y
ν

2.6. на ОЧ и ось ZВi , о/ч при 1 g, 
Bi
z
ν

±0,3

±0,3

±0,3