Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Малогабаритная система персональной навигации на базе неортогонального инерциального измерительного блока с избыточной структурой

# 08, август 2016
DOI: 10.7463/0816.0843239
Файл статьи: SE-BMSTU...o134.pdf (1352.13Кб)
авторы: Маринушкин П. С.1,*, Нестеренко Т. Г.2

УДК 681.518

1 Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия

2 Национальный исследовательский Томский политехнический
университет,Томск, Россия


Преимущества использования структурно избыточных измерителей первичной инерциальной информации делают возможным существенное повышение точности и достоверности навигационных измерений и открывают новые перспективы для дальнейшего совершенствования малогабаритных систем персональной навигации. В связи с этим в статье рассматриваются вопросы практической реализации системы персональной навигации на базе неортогонального инерциального измерительного блока с избыточной структурой. В частности, предлагается архитектурная схема построения малогабаритной системы персональной навигации на базе избыточного измерительного блока. На основании анализа возможных вариантов реализации структурной избыточности измерителей и их конструктивных схем, обосновывается выбор конфигурации измерительного блока. Далее рассматривается построение математической модели измерительных каналов избыточного измерительного блока. Предлагается алгоритм обработки информационных сигналов избыточного измерительного блока, состоящий из двух этапов: 1) оценка ортогональных составляющих измеряемых векторов в системе координат измерительного модуля; 2) решение навигационной задачи. Эффективность предложенных технических решений и разработанных алгоритмов оценивания навигационных параметров оценивалась в ходе экспериментальных исследований с помощью специально разработанного функционального прототипа инерциальной пешеходной навигационной системы, реализованного в виде аппаратно-программный комплекса. В результате экспериментальных исследований продемонстрировано повышение точности выработки оценок навигационных параметров с помощью разработанного неортогонального инерциального измерительного блока с избыточной структурой по сравнению с навигационной системой, использующей минимально необходимое число датчиков с ортогонально расположенными осями чувствительности. Разработанные технические и алгоритмические решения могут найти применение в индивидуальной навигационной аппаратуре гражданского и специального применения.

Список литературы
  1. Fischer C., Sukumar P.T., Hazas M. Tutorial: implementing a pedestrian tracker using inertial sensors // IEEE Pervasive Computing. 2013. Vol. 12. No. 2. Pp.17–27. DOI: 10.1109/MPRV.2012.16
  2. J.O. Nilsson, I. Skog, P. Handel, K. Hari. Foot-mounted INS for everybody – an open-source embedded implementation // Proceedings of the 2012 IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium (April 2012), pp. 140-145. DOI: 10.1109/PLANS.2012.6236875
  3. Горенштейн И.А., Шульман И.А. Инерциальные навигационные системы. М.: Машиностроение. 1970. 232 с.
  4. Неортогональная БИНС для малых БПЛА. Хабрахабр: веб-сайт. Режим доступа:http://special.habrahabr.ru/kyocera/p/114513 (дата обращения 01.04.2016).
  5. Алешкин М.В. Математические модели, методы и алгоритмы обработки избыточной информации измерительного блока // Интернет и инновации: сб. трудов Междунар. конф. Саратов: СГТУ, 2008. С. 377–380.
  6. J. Cheng, J. Dong, R.J. Landry, D.A. Chen. Novel optimal configuration form redundant MEMS inertial sensors based on the orthogonal rotation method // Sensors. 2014. Vol. 14(8). Pp. 13661–13678. DOI:10.3390/s140813661
  7. A. Waegli, S. Guerrier, J. Skaloud. Redundant MEMS-IMU integrated with GPS for performance assessment in sports // Position, Location and Navigation Symposium, 2008 IEEE/ION. Pp. 1260–1268. DOI: 10.1109/PLANS.2008.4570079
  8. Seong Yun Cho, Chan Gook Park. A calibration technique for a redundant IMU containing low-grade inertial sensors // ETRI Journal. 2005. Vol. 27. No. 4. Pp. 418–426. DOI: 10.5139/JKSAS.2004.32.10.053
  9. J.O. Nilsson, I. Skog, P. Handel. An open-source multi inertial measurement unit (MIMU) platform // Inertial Sensors and Systems (ISISS), 2014 International Symposium on. Pp. 1–4. DOI: 10.1109/ISISS.2014.6782523
  10. J. Bancroft and G. Lachapelle. Data fusion algorithms for multiple inertial measurement units // Sensors. 2011. Vol. 12. Pp. 3720–3738. DOI: 10.3390/s110706771
  11. S.A. Zotov, M.C. Rivers, A.A. Trusov, A.M. Shkel. Folded MEMS pyramid inertial measurement unit // IEEE Sensors Journal. 2011. Vol. 11. No. 11. Pp. 2780–2789. DOI: 10.1109/JSEN.2011.2160719
  12. Маринушкин П.С., Бахтина В.А., Подшивалов И.А., Стукач О.В. Вопросы разработки инерциальных пешеходных навигационных систем на основе МЭМС-датчиков // Наука и Образование. МГТУ им. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 6. С. 157–173. DOI: 10.7463/0615.0786740
  13. Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем: учебное пособие / под ред. д.т.н. Распопова В.Я. СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2009. 280 с.


Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2017 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)