Трьохчастотні моделі для визначення орієнтації твердого тіла з урахуванням вібраційного оточення

Анотація

Запропоновано дві нові трьохчастотні еталонні моделі руху твердого тіла з урахуванням вібраційного оточення. Основані вони на чотирьохчастотній еталонній моделі обертання [1], яка реалізує повороти відповідно до кутів Крилова.  Для розроблених моделей отримані аналітичні залежності для квазікоординат, проекцій вектору кутової швидкості і компонент кватерніона орієнтації, що відповідають такому обертальному руху.

Розглянуто актуальність врахування впливу вібрації при моделюванні руху на основі вітчизняних та іноземних літературних джерел в сфері навігації, в тому числі за останні 10 років. Детально описано основні джерела вібрації та яким саме типам коливань вони відповідають – гармонійні коливання виникають в рухомих елементах бортових систем, наприклад роторі двигуна, а в двигуневій установці та її агрегатах виникають коливання, що мають характер випадкового широкополосного шуму. Проаналізовано методи корекції такого впливу для підвищення точності визначення орієнтації об’єкта. Розглянуто, як розташування компонент бесплатформенної інерціальної навігаційної системи відносно джерел вібрації пов’язане з силою впливу вібраційного оточення на точність отриманих даних. 

Отримані чисельні реалізації моделей і проведено оцінку похибки дрейфу для алгоритму орієнтації третього порядку при кількох наборах певним чином заданих параметрів. Параметри обираються довільно, але з урахуванням  існуючих обмежень на кутовий рух. На відповідних рисунках наведено результат для одного з таких наборів числових значень (який найбільш детально демонструє результат досліджень). Проведено порівняння отриманих результатів з відповідними результатами для чотирьохчастотної моделі обертання [1]. Показано доцільність використання за певних умов нових трьохчастотних моделей.