Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Диссертационная работа:

Легостаев, Владимир Леонидович. Методы, алгоритмы и структура программно-технического комплекса бесплатформенной инерциальной навигационной системы : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.05 / Легостаев Владимир Леонидович; [Место защиты: Моск. гос. ин-т электроники и математики].- Москва, 2011.- 132 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/2585

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. Существенная роль в расширении возможностей подвижных объектов различных областей применения отводится системам ориентации и навигации. Современный прогресс в области вычислительной техники и микроэлектроники оказывает влияние на приборостроение в целом и позволяет расширить технические характеристики систем навигации и управления. Это достигается путем использования программно-аппаратных средств, при этом программная часть системы выполняется в виде программы для специализированного вычислителя. Совершенствование и развитие навигационных систем позволяет решать сложные задачи управления движением различных объектов. Физические принципы определения координат навигационных источников могут быть различны, определения могут производиться в различных системах координат и представлять наблюдения различных параметров движения. Нередко системы, выполняющие данные задачи, объединяют в программно-технические комплексы (ПТК) ориентации и навигации.

Значительный вклад в разработку эффективных методов и средств навигации внесли: Андреев В.Д., Бабич О.А., Бромберг П. В., Бранец В.Н., Воробьев А.В., Голован А.А., Джанджгава Г.И., Дмитроченко Л.А., Ишлинский А.Ю., Коновалов СВ., Красовский А.А., Парусников Н.А., Пешехонов В.Г., Плотников П.К., Помыкаев И.И., Распопов В.Я., Репников А.В., Селезнев В.П., Синяков А.Н., Тихомиров В.В., Фридлендер Г.О., Черноморский А.И., Шмыглевский И.П., Эльясберг П.Е. и др. Среди зарубежных исследователей в этой области следует отметить V. Dishel, W.L. Fried, A.D. King, M. Kayton, P.G. Savage, Lawrence A., Angus P.A., Mohinder S.G., Titterton D.H., Weston J.L. и др.

Большинство навигационных систем, применяемых для летательных аппаратов, в качестве основных источников первичной навигационной информации используют гироскопические, инерциальные, астрономические, радиотехнические и магнитные системы угловой ориентации и различные системы счисления пути, что ведет к увеличению массогабаритных характеристик, обусловливает сложность и высокую стоимость таких систем.

Ряд подвижных объектов, таких как беспилотные и дистанционно-пилотируемые летательные аппараты, для своего успешного применения выдвигают первоочередные требования по массогабаритным характеристикам, автономности функционирования, минимального энергопотребления и стоимости навигационной системы. При этом возрастающее множество объектов применения и решаемых навигационных задач обусловливает необходимость создания малогабаритных автономных или ограниченно автономных навигационных систем среднего класса точности, различающихся, в основном, алгоритмическим и программным обеспечением, что определяет актуальность темы диссертационного исследования.

Целью диссертационной работы является разработка структуры программно-технического комплекса (ПТК) системы ориентации и навигации, алгоритмов обработки измерительной информации, разработка математических моделей бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС), исследование методов повышения точности определения координат и углов ориентации летательного аппарата при минимизации массогабаритных характеристик и сохранении точности позиционирования, предъявляемой к объектам управления.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

Осуществить выбор математической модели инерциальной навигационной системы с коротким временем функционирования на основе существующих элементов и систем навигации летательных аппаратов для выбора перспективных элементов, обладающих меньшими массогабаритными параметрами и меньшей стоимостью.

Выполнить сравнительный анализ известных методов и алгоритмов комплексирования информации БИНС и спутниковых навигационных систем (СНС).

Предложить структуру программно-технического комплекса ориентации и навигации для маломаневренного беспилотного летательного аппарата с БИНС, корректируемой от СНС.

Синтезировать алгоритмы оценивания параметров движения для работы системы автоматического управления движением для беспилотного летательного аппарата (БПЛА) с коротким временем функционирования. При этом необходимо учесть, что навигационные наблюдения имеют разнородный характер и вычисляются в различных системах координат.

Разработать программное обеспечение (ПО) для специализированного вычислителя, реализующее алгоритмы функционирования комплекса ориентации, навигации и управления для беспилотного летательного аппарата.

Провести испытание программно-технического комплекса ориентации и навигации БИНС на предмет вычисления навигационных параметров в составе цифровой бортовой системы автоматического управления летательного аппарата.

Методы исследований При решении задач, рассматриваемых в диссертации, были использованы методы математического анализа и автоматизированного моделирования, теории инерциальной навигации, теории вероятностей и математической статистики, системного и событийно-ориентированного программирования.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

  1. Разработана классификация элементов бесплатформенных инерциальных навигационных систем и представлено описание их математических моделей.

  2. На основе математических моделей определены методы и алгоритмы функционирования БИНС, которые целесообразно использовать в системах с коротким временем функционирования.

  1. Предложена методика комплексной обработки параметров рассчитываемых БИНС (углы ориентации, векторы скорости и координат) с учетом коррекции от спутниковой навигационной системы (СНС).

  2. Предложена структура программно-технического комплекса ориентации и навигации, основой которого является БИНС, корректируемая от СНС.

  3. Разработано программное обеспечение бесплатформенной инерциальной навигационной системой (БИНС) для маломаневренного летательного аппарата с коротким временем действия. Алгоритмы БИНС, коррекции от СНС и системы управления были реализованы в виде программного обеспечения для специализированного вычислителя.

  4. Проведены испытания программно-технического комплекса ориентации и навигации на технологическом стенде полунатурного моделирования, имитирующем движение планирующего беспилотного летательного аппарата.

Практическая значимость

Разработанные алгоритмы комплексирования данных, алгоритмы операционной системы были положены в основу специального программного обеспечения блока управления для малоразмерных беспилотных летательных аппаратов малого времени функционирования. Алгоритмы программ операционной системы также легли в основу вычислителя управления ВУ-7.

Практическая значимость проведенных в диссертации исследований подтверждена актами о регистрации программ ЭВМ, а также актами внедрения результатов исследований в ОАО МНПК «Авионика».

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:

Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. 2008. Москва.

Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. 2009. Москва.

Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. 2010. Москва.

Конкурс научно-технических работ и проектов молодых ученых и специалистов «Молодежь и будущее авиации и космонавтики» 2010. Москва.

VII Международная научная конференция «Новые информационные технологии и менеджмент качества» 2010. Турция.

Публикации По теме диссертации автором опубликовано 7 научных работ из них 2 в журнале из перечня ВАК.

На разработанное в ходе работы программное обеспечение получено 6 свидетельств о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы. Основное содержание диссертации изложено на 132 страницах машинописного текста, содержит 9 таблиц и 54 рисунка. Библиография включает 91 наименование.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net