Полный текст статьи (PDF) XML (JATS 1.2)
Авторы / Authors
  • Кондрашкин Георгий Викторович (Kondrashkin Georgy V.) аспирант, инженер Инновационного технологического центра МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия
    postgraduate student, engineer of the Innovative Technology Center of the Bauman Moscow State Technical University     yaegor93@mail.ru
  • Болотнов Альберт Сергеевич (Bolotnov Albert S.) аспирант, инженер Инновационного технологического центра МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия
    Postgraduate Student, Engineer of the Innovative Technology Center of the Bauman Moscow State Technical University     bolotnovalbert@mail.ru
  • Шкатов Михаил Юрьевич (Shkatov Mikhail Yu.) кандидат технических наук, доцент, научный сотрудник Инновационного технологического центра МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия
    Ph.D. of Technical Sciences, Associate Professor, Researcher of the Innovative Technology Center of the Bauman Moscow State Technical University     shkatovmikhail@gmail.com
Ключевые слова
астронавигациямодель погрешностипривязка осейастродатчик
Keywords
astronavigationstellar navigation systemerror modelaxis bindingstellar sensor
Аннотация / Abstract
Русский

Цель исследования: разработка алгоритма, позволяющего определять углы трёх последовательных поворотов, характеризующих рассогласование приборной системы координат солнечного датчика и астроинерциальной навигационной системы, по измерениям солнечного датчика и инерциального измерительного блока.

Метод исследования: математический анализ выражения, используемого для вычисления истинного курса по данным от солнечного датчика, на предмет влияния ошибок задания углов рассогласования приборных систем координат солнечного датчика и астроинерциальной навигационной системы на общую погрешность астроинерциальной навигационной системы в определении истинного курса путём вычисления частных производных, и последующее определение значений углов рассогласования, соответствующих минимуму погрешности определения истинного курса методом наименьших квадратов по выборке измерений.

Результаты исследования: получен и экспериментально проверен математический алгоритм, позволяющий вычислять углы рассогласования приборных систем координат солнечного датчика и астроинерциальной навигационной системы по измерениям солнечного датчика и инерциального измерительного блока, при которых обеспечивается минимальная погрешность определения истинного курса астроинерциальной навигационной системой по данным от солнечного датчика.

Практическая значимость: предлагаемый алгоритм универсален с точки зрения возможности применения для настройки астроинерциальных навигационных систем различной конструкции, что делает его удобным для использования как при использовании на вновь разрабатываемых, так и на имеющихся стендах настройки астроинерциальных навигационных систем.

English

Purpose of work: development of an algorithm, which allows to determine angles of three rotations, characterizing displacements between solar sensor coordinate system and stellar inertial navigation coordinate system, by using stellar sensor and inertial unit measurements.

Research method: mathematical analysis of the expression, which is used for heading determining by using solar sensor data, for solar sensor coordinate system and stellar inertial navigation system displacement angles values mistakes influence on stellar inertial navigation system heading determining full error, executed by calculating partial derivatives, and following determining of the displacement angles values, which corresponds to the minimum of heading determining error, by estimation the measurement selection with using least squares method.

Results of the research: the mathematical algorithm, which allows to determine angular displacement between solar sensor coordinate system and stellar inertial navigation system, which provides minimum of stellar inertial navigation system heading determining error, was developed and verified by experiments.

Practical value: the offered algorithm is universal for using to set stellar inertial navigation systems with different constructions and can be applied for both newly developed and used nowadays stellar inertial navigation system set stands.

Финансирование / Funding

Источники финансирования не указаны.

No funding sources reported.

Идентификаторы / Identifiers
DOI10.21681/3034-4050-2025-5-55-66 УДК629.7.054.07 ЖурналТелекоммуникации и связь Год2025 Номер№5 (08) Страницы55–66 ISSNПИ №ФС77-88069
Список литературы / References
  1. Борсоев В. А., Кацура А. В., Степанов А. В.. Использование модели инерциальной навигационной системы при проведении испытаний летательных аппаратов // Научный вестник МГТУ ГА. 2016. Т. 19. № 05. С. 144–150.
    Борсоев В. А., Кацура А. В., Степанов А. В.. Implementation of inertial navigation system model during aircraft testing // Civil Aviation High TECHNOLOGIES. 2016.
  2. Пешехонов В. Г.. Высокоточная навигация без использования информации глобальных навигационных спутниковых систем // Гироскопия и навигация. 2022. Т. 30. № 1. С. 3–11.
    Пешехонов В. Г.. High-Precision Navigation Independently of Global Navigation Satellite Systems Data // Giroscopiya i Navigatsiya. 2022.
  3. Аванесов Г. А., Зарецкая Е. В., Зиман Я. Л., Куделин М. И., Никитин А. В., Форш А. А.. Оптический солнечный датчик. Особенности конструкции прибора и испытательного оборудования // Механика, управление и информатика. 2009. № 1. С. 78–89.
    Аванесов Г. А., Зарецкая Е. В., Зиман Я. Л., Куделин М. И., Никитин А. В., Форш А. А.. Optical Sun sensor. The features of construction and equipment for tests // Mechanics, Control and Informatics. 2009.
  4. Дятлов С. А., Бессонов Р. В.. Обзор звёздных датчиков ориентации космических аппаратов // Механика, управление и информатика. 2009. № 1. С. 11–31.
    Дятлов С. А., Бессонов Р. В.. Space aircraft star sensors review // Mechanics, Control and Informatics. 2009.
  5. Болотнов С. А., Герасимчук Ю. Н., Шкатов М. Ю., Болотнов А. С., Кондрашкин Г. В.. Астрономические инерциальные системы для применения в морских навигационных комплексах // Прикладная фотоника. 2023. Т. 10. № 4. С. 89–101.
    Болотнов С. А., Герасимчук Ю. Н., Шкатов М. Ю., Болотнов А. С., Кондрашкин Г. В.. Astronomical inertial systems for use in marine navigation complexes // Applied photonics. 2023.
  6. Лукин К. Г., Павлов Д. В., Петров М. Н.. Разработка алгоритма коррекции показаний БИНС при помощи астронавигационной системы // Вестник Новгородского государственного университета. 2013. Т. 2. № 75. С. 31–34.
    Лукин К. Г., Павлов Д. В., Петров М. Н.. The development of correction algorithm for the readings of platformless INS using astronavigation system // Vestnic NovSU. 2013.
  7. Кондрашкин Г. В., Болотнов А. С., Шкатов М. Ю.. Исследование погрешностей астроинерциальной навигационной системы в задаче определения истинного курса по данным солнечного датчика // Управление большими системами. 2024. № 109. С. 198–219.
    Кондрашкин Г. В., Болотнов А. С., Шкатов М. Ю.. Research of stellar navigation system errors in the problem of the true course determining by solar sensor data // Large-scale system control. 2024.
  8. Брумберг В. А.. Небесная механика: прошлое, настоящее, будущее // Астрономический вестник. 2013. Т. 47. № 5. С. 376–389.
    Брумберг В. А.. Celestial mechanics: past, present, future // Solar system research. 2013.
  9. Нахман А. Д.. Содержательно-прикладные аспекты изучения понятия «Дифференциал» в курсе математики // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского. 2019. № 3. С. 116–127.
    Нахман А. Д.. Content-applied aspects of studying the concept of differential in the course of mathematics // Problems of Contemporary Sciense and Practice. Vernadsky University. 2019.
  10. Воронков С. В., Дроздова Т. Ю.. Испытания оптического солнечного датчика на протонном ускорителе // Механика, управление и информатика. 2009. № 1. С. 471–478.
    Воронков С. В., Дроздова Т. Ю.. Tests of optical Sun sensor in proton accelerator // Mechanics, Control and Informatics. 2009.
  11. Емельянцев Г. И., Степанов А. П., Блажнов Б. А.. О начальной выставке и оценке погрешностей измерительного модуля БИНС с использованием спутниковых фазовых измерений // Гироскопия и навигация. 2019. Т. 27. № 1. С. 47–60.
    Емельянцев Г. И., Степанов А. П., Блажнов Б. А.. Initial Alignment of SINS Measuring Unit and Estimation of Its Errors Using Satelitte Phase Measurements // Giroscopiya i Navigatsiya. 2019.
  12. Степанов М. Е.. Некоторые вопросы методики преподавания высшей математики // Моделирование и анализ данных. 2017. № 1. С. 54–94.
    Степанов М. Е.. Some problems of higher mathematic teaching methodic // Modeling and Data Analysis. 2017.
  13. Козик С. В., Денисова А. А., Алцыбеев Г. О.. Математическая модель движения навигационных светил на небесной сфере // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. 2020. Т. 12. № 1. С. 35–45.
    Козик С. В., Денисова А. А., Алцыбеев Г. О.. Mathematical model of the navigational celestial bodies motion on the celestial sphere // Vestnic gosudarstvennogo universiteta morskogo I rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova. 2020.
  14. Питьева Е. В.. ЕРМ2011 – Обновленные планетные эфимериды ИПА РАН и их использование для научных исследований // Астрономический вестник. 2013. Т. 47. № 5. С. 419–435.
    Питьева Е. В.. Updated IAA RAS planetary ephemerides-EPM2011 and their use in scientific research // Solar system research. 2013.
  15. Железнов Н. Б., Лукашова М. В., Космодамианский Г. А., Глебова Н. И.. Астрономические ежегодники института прикладной астрономии РАН // Физика космоса. 2023. С. 29–36.
    Железнов Н. Б., Лукашова М. В., Космодамианский Г. А., Глебова Н. И.. Astronomical yearbooks of Institute of applied astronomy of RAS // The space physics. 2023.
  16. Аванесов Г. А., Бессонов Р. В., Куркина А. Н., Людомирский М. Б., Каютин И. С., Ямщиков Н. Е.. Принципы построения астроинерциальной навигационной системы авиационного применения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 2. С. 9–29.
    Аванесов Г. А., Бессонов Р. В., Куркина А. Н., Людомирский М. Б., Каютин И. С., Ямщиков Н. Е.. The principles of creating airborne stellar-inertial system // Sovremennye problemy distansionnogo zondirovaniya zemli iz kosmosa. 2013.
  17. Герасимчук Ю. Н., Брайткрайтс С. Г., Болотнов С. А., Людомирский М. Б., Каютин И. С., Ямщиков Н. Е., Бессонов Р. В.. Основы определения корректирующих поправок в бесплатформенной астроинерциальной навигации // Новости навигации. 2011. № 4. С. 33–39.
    Герасимчук Ю. Н., Брайткрайтс С. Г., Болотнов С. А., Людомирский М. Б., Каютин И. С., Ямщиков Н. Е., Бессонов Р. В.. The basics of the strapdown astro-inertial navigation system correction determination // Navigation news. 2011.
  18. Нгуен В. В., Попов С. С.. Применение метода наименьших квадратов и метода Лагранжа при обработке результатов эксперимента // Сборник избранных статей по материалам научных конференций ГНИИ «Нацразвитие». 2020. С. 51–53.
    Нгуен В. В., Попов С. С.. Application of the least squares method and the Lagrange method in processing of experimental data // Themed collection of papers from international conferences by HNRI «National development». 2020.
  19. Андреев А. Г., Ермаков В. С., Струк В. К., Мафтер М. Б., Смирнов М. Ю., Левит Г. А.. Бесплатформенная модификация морской интегрированной малогабаритной системы навигации и стабилизации «Кама-НС-В» // Навигация и гидрография. 2012. № 34. С. 22–27.
    Андреев А. Г., Ермаков В. С., Струк В. К., Мафтер М. Б., Смирнов М. Ю., Левит Г. А.. Strap down modification of the marine integrated small-size navigation and stabilization system «Kama-NS» // Navigation and hydrography. 2012.
  20. Сафина Э. Ф., Гринберг А. А., Нурлыгаянова Е. Ф.. Астровизирующее устройство для бесплатформенной инерциальной системы // Актуальные проблемы науки и техники. 2023. С. 25–32.
    Сафина Э. Ф., Гринберг А. А., Нурлыгаянова Е. Ф.. Star observing device for strap-down inertial nnavigation system // Current problems and technology. 2023.