Modeling Complex for Studies of Methodical and Instrumental Errors of the Strapdown Inertial Navigation System

Abstract

To study the accuracy characteristics, a strapdown inertial navigation system is represented as a set of kinematic equations and equations of a mathematical model of the Earth. Based on the mathematical model in the Matlab-Simulink package, a modeling complex was created, consisting of subsystems of the reference and studied navigation system, subsystems of the reference and simplified model of the Earth and a subsystem of primary information sensors. In navigation subsystems, kinematic equations of inertial navigation algorithms are solved, and matrices of direction cosines are formed. In the subsystems of the Earth model, the parameters of the Earth's spheroid and the acceleration of gravity are calculated. The sensor models are developed based on the characteristics of low-cost microelectromechanical sensors. The purpose of the study was to assess methodological and instrumental errors as the difference in the dead reckoning signals of the flight navigation parameters of the reference and studied navigation systems. Methodological errors of the system are played up by simplifications of the parameters of the earth's spheroid, and instrumental errors are caused by errors in inertial sensors.

Під час дослідження точнісних характеристик безплатформна інерціальна навігаційна система представляється як сукупність кінематичних рівнянь та рівнянь математичної моделі Землі. На основі такої математичної моделі в пакеті Matlab-Simulink створено моделюючий комплекс, який складається із субсистем еталонної та досліджуваної навігаційних систем, субсистем еталонної та спрощеної моделі Землі та субсистем датчиків первинної інформації. У навігаційних субсистемах розв’язуються кінематичні рівняння алгоритмів інерціальної навігації, а також формуються матриці напрямних косінусів. У субсистемах моделі Землі обчислюються параметри земного сфероїда та прискорення сили тяжіння. Моделі датчиків розроблені з урахуванням характеристик недорогих микроэлектромеханических датчиків. Метою дослідження була оцінка методичних та інструментальних похибок як різниц сигналів числення навігаційних параметрів польоту еталонною та досліджуваною навігаційними системами. Методичні похибки підігрувалися спрощеннями параметрів земного сфероїда, а інструментальні помилками інерційних датчиків.