Сотрудниками лаборатории разработано математическое, алгоритмическое и программное обеспечение БИНС, предназначенной для высокоточного решения задач инерциальной ориентации и навигации объекта в инерциальной или географической опорной системе координат в автономном и корректируемом режимах. Предполагается, что БИНС имеет в своем составе три акселерометра, измерители проекций абсолютной угловой скорости объекта, датчики высоты и вертикальной скорости (в корректируемом режиме) и бортовой вычислитель (БЦВМ).
Разработаны новые высокоточные алгоритмы определения параметров ориентации объекта в инерциальной и географической системах координат (параметров Родрига-Гамильтона (Эйлера), углов курса, рыскания, тангажа и крена); проекций относительной, кажущейся и гравитационной скоростей, а также географических координат местоположения объекта (высоты, долготы и широты). Алгоритмы могут использовать или мгновенную первичную информацию о движении объекта (проекции векторов абсолютной угловой скорости и кажущегося ускорения объекта на связанные с ним координатные оси), или интегральную первичную информацию о движении объекта (приращения интегралов от проекций векторов абсолютной угловой скорости и кажущегося ускорения объекта). Для разработки алгоритмов использованы новые уравнения инерциальной ориентации и навигации, построенные сотрудниками лаборатории, а также применен новый эффективный математический аппарат, использующий кватернионы Гамильтона и бикватернионы Клиффорда.
Разработанные алгоритмы ориентации БИНС имеют методические погрешности, равные 10-8 ÷10-5 град/час, а навигационные алгоритмы имеют в автономном режиме через час движения методические погрешности, равные 10-5 ÷10-3 м/с по скорости, и 10-3 ÷4 м по местоположению (по вертикальному каналу эти погрешности на 1-2 порядка больше) в зависимости от параметров вращательного (углового) и траекторного (поступательного) движений объекта и порядка точности используемых алгоритмов.
Рассмотрены основные принципы построения корректируемой по высоте и вертикальной скорости БИНС, предложены различные подходы к синтезу алгоритмов коррекции как для непрерывного, так и для дискретного вариантов. Разработан метод синтеза корректирующей обратной связи (в непрерывном и дискретном вариантах) с учетом помех в измерительной информации о высоте и вертикальной скорости с дополнительным требованием астатизма, необходимого для устранения постоянных составляющих ошибок вертикального канала. Проведено моделирование работы корректируемой БИНС с различными вариантами коррекции как без учета помех измерителей (гироскопов, акселерометров, датчиков высоты и вертикальной скорости), так и с учетом этих помех.
Ряд разработок по БИНС выполнен по заказам Конструкторского бюро промышленной автоматики (г. Саратов, 1984-1990 гг.), ООО НПК “Оптолинк” (г. Москва (Зеленоград), 2006-2009 гг.), ОАО «Концерн «Авионика» (г. Москва, 2011 г.), ООО «Аэроспецпроект» (г. Жуковский Московской области, 2012-2013 гг.).
Институт проблем точной механики и управления РАН (ИПТМУ РАН)
Обособленное структурное подразделение ФИЦ СНЦ РАН