Введение
1 Модели движения подводного аппарата 12
1.1 Нелинейная модель движения подводного аппарата 13
1.1.1 Векторные уравнения динамики 13
1.1.2 Скалярные уравнения динамики 16
1.1.3 Кинематические уравнения и геометрические связи 18
1.1.4 Вращательное движение 19
1.1.5 Поступательное движение 24
1.1.6 Внешние силы и моменты 24
1.1.7 Полная система уравнений движения 29
1.2 Линеаризованная модель движения подводного аппарата 33
1.2.1 Движение по крену 36
1.2.2 Боковое движение 38
1.2.3 Продольное движение
1.3 Практическая реализация моделирования движения подводного аппарата 45
1.4 Выводы к главе 1 50
2 Моделирование инерциальной навигационной системы 51
2.1 Блок чувствительных элементов 51
2.1.1 Устройство блока чувствительных элементов 51
2.1.2 Составляющие погрешностей блока чувствительных элементов 56
2.1.3 Компенсация погрешностей блока чувствительных элементов по каналу линейного ускорения 56
2.1.4 Компенсация погрешностей блока чувствительных элементов по каналу угловой скорости 58
2.2 Датчик глубины 59
2.2.1 Устройство датчика глубины 59
2.2.2 Расчет глубины 60
2.3 Обработка показаний блока чувствительных элементов и датчика глубины 61
2.3.1 Используемые системы координат 61
2.3.2 Оценка углового положения подводного аппарата 62
2.3.3 Оценка глубины хода подводного аппарата 63
2.3.4 Оценка координат в горизонте 64
2.3.5 Оценка угловой скорости подводного аппарата 66
2.4 Моделирование показаний датчиков блока чувствительных элементов и датчика глубины 67
2.4.1 Модель акселерометра 68
2.4.2 Модель датчика угловой скорости 72
2.4.3 Модель датчика глубины
2.5 Практическая реализация моделирования работы ИНС 75
2.6 Выводы к главе 2 76
3 Комплексирование измерений магнитометра с ИНС 78
3.1 Калибровка магнитометра 78
3.1.1 Математическая постановка задачи 78
3.1.2 Нахождение вектора оцениваемых параметров 82
3.1.3 Определение направления одномерного поиска 83
3.1.4 Одномерный поиск минимума критериальной функции 85
3.2 Калибровка ИНС по измерениям магнитометра 86
3.2.1 Математическая постановка задачи 86
3.2.2 Определение скорости ухода углов курса 90
3.2.3 Определение скорости ухода углов тангажа 91
3.2.4 Определение скорости ухода углов крена 91
3.3 Комплексирование магнитометра и ИНС 92
3.3.1 Алгоритм решения задачи комплексирования магнитометра и ИНС 92
3.3.2 Решение задачи комплексирования магнитометра и ИНС 94
3.4 Выводы к главе 3 96
4 Определение местоположения подводного аппарата с использованием ГНСС 97
4.1 Алгоритм определения местоположения 97
4.1.1 Описание алгоритма определения местоположение 97
4.1.2 Адаптивный алгоритм спутниковой навигации 101
4.1.3 Модель геоида 1 4.2 Схема построения системы навигации подводного аппарата с использованием ИНС и ГНСС 107
4.3 Результаты моделирования 107
4.4 Выводы к главе 4 110
5 Формирование уточненной ЭВИ для повышения точности навигации подводного аппарата с использованием ГНСС 112
5.1 Предложения по форматам передачи дифференциальных данных 112
5.1.1 Дифференциальные поправки к ЭВИ 114
5.1.2 Дифференциальные поправки к дальномерным измерениям 116
5.1.3 Формат передачи дифференциальных данных: вариант № 1 119
5.1.4.Формат передачи дифференциальных данных: вариант № 2 119
5.1.5 Формат передачи дифференциальных данных: вариант № 3 124
5.1.6 Формат служебных данных 127
5.1.7 Объем дифференциальных данных 129
5.2 Формирование уточненной ЭВИ ГНСС в реальном времени 130
5.2.1 Постановка задачи 131
5.2.2 Алгоритм решения задачи 132
5.2.3 Реализация алгоритма уточненной ЭВИ ГНСС 134
5.3 Выводы к главе 5 136
Выводы по диссертации 137
Список сокращений 138
Список литературы 139
