RU2427800C1 - Object navigational information formation method - Google Patents
Object navigational information formation method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2427800C1 RU2427800C1 RU2010117753/28A RU2010117753A RU2427800C1 RU 2427800 C1 RU2427800 C1 RU 2427800C1 RU 2010117753/28 A RU2010117753/28 A RU 2010117753/28A RU 2010117753 A RU2010117753 A RU 2010117753A RU 2427800 C1 RU2427800 C1 RU 2427800C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- satellite receiver
- navigation system
- signals
- inertial navigation
- errors
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title abstract description 5
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Navigation (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к навигации и может быть использовано, в частности, при навигации морских и речных судов для формирования навигационных данных объекта (данных о положении, проекциях скорости и углах ориентации судна в горизонтной системе координат).The present invention relates to navigation and can be used, in particular, when navigating sea and river vessels to generate navigation data of an object (data on the position, velocity projections and orientation angles of the vessel in a horizontal coordinate system).
Известен способ формирования навигационных данных путем интеграции сигналов навигационных данных инерциальной навигационной системой (ИНС) и сигналов навигационных данных о положении и скорости объекта относительно одной антенны спутникового приемника глобальной навигационной системы GPS и корректировки исходных сигналов по результатам интеграции (см. патент США №6408245, МПК G06G 7/78, НКИ 701/216).A known method of generating navigation data by integrating navigation data signals with an inertial navigation system (INS) and navigation data signals about the position and speed of an object relative to one antenna of the satellite receiver of the global GPS navigation system and adjusting the initial signals according to the integration results (see US Pat. No. 6,408,245, IPC G06G 7/78, NKI 701/216).
В указанном способе интеграция сигналов ИНС и спутникового приемника осуществляется путем одновременной их фильтрации в двух локальных фильтрах с различными элементами векторов состояния и последующей фильтрации выходных сигналов локальных фильтров в фильтре Калмана. При этом первый локальный фильтр имеет размерность 15 и включает следующие элементы ошибки ИНС:In this method, the integration of the ANN and satellite receiver signals is carried out by simultaneously filtering them in two local filters with different elements of the state vectors and then filtering the output signals of the local filters in the Kalman filter. In this case, the first local filter has a dimension of 15 and includes the following elements of the ANN error:
- 3 - по скорости,- 3 - in speed,
- 3 - по ориентации,- 3 - in orientation,
- 3 - по положению,- 3 - by position,
- 3 - по дрейфам гироскопов,- 3 - according to the drifts of gyroscopes,
- 3 - по ошибкам акселерометров.- 3 - due to accelerometer errors.
Второй локальный фильтр включает 15 элементов вектора состояния первого фильтра и 3 элемента положения по данным GPS-приемника.The second local filter includes 15 elements of the state vector of the first filter and 3 position elements according to the GPS receiver.
Известен способ формирования навигационных данных, основанный на формировании сигналов данных объекта от ИНС и от двухантенного спутникового приемника GPS и корректировки исходных сигналов по результатам интеграции (см. пат. США №5657025, МПК G01S 5/02, НКИ 342/357 - принято за прототип).There is a method of generating navigation data based on the formation of object data signals from the ANN and from a dual-antenna satellite GPS receiver and adjusting the source signals according to the integration results (see US Pat. No. 5657025, IPC G01S 5/02, NKI 342/357 - adopted as a prototype )
В указанном способе, как и в аналоге, интеграция сигналов ИНС и спутникового приемника (положение, скорость, курс) осуществляется в фильтре Калмана с количеством используемых в нем составляющих вектора состояния 15 и более.In this method, as in the analogue, the integration of ANN signals and a satellite receiver (position, speed, course) is carried out in the Kalman filter with the number of components of the state vector used in it 15 or more.
Общим недостатком как аналога, так и прототипа являются большие вычислительные затраты при обработке сигналов по алгоритмам фильтров Калмана с размерностью вектора состояния, большей 15, и неустойчивость вычислительного процесса при непрерывной работе фильтров более 100 ч, что ограничивает точность непрерывного формирования навигационных данных.A common drawback of both the analog and the prototype is the large computational costs when processing signals using Kalman filter algorithms with a state vector dimension greater than 15, and the instability of the computational process during continuous operation of the filters for more than 100 hours, which limits the accuracy of the continuous generation of navigation data.
Техническая задача, решаемая заявленным способом - исключение процессов фильтрации сигналов ИНС и спутникового приемника в фильтрах Калмана высоких порядков (15 и более), что позволяет повысить устойчивость и непрерывность вычислительных процессов и, соответственно, точность непрерывного формирования навигационных данных объекта.The technical problem solved by the claimed method is the exclusion of the filtering processes of the ANN and satellite receiver signals in high order Kalman filters (15 or more), which allows to increase the stability and continuity of computational processes and, accordingly, the accuracy of the continuous generation of object navigation data.
Указанная задача решается тем, что в способе формирования навигационных данных объекта путем интеграции сигналов навигационных данных от ИНС и от спутникового приемника и корректировки исходных сигналов ИНС по результатам интеграции интеграцию осуществляют путем формированием разностей сигналов одноименных навигационных параметров от ИНС и мультиантенного спутникового приемника и последующего сглаживания по времени полученных разностей с постоянной времени, равной или большей интервала коррекции погрешностей спутникового приемника, а корректировку исходных данных ИНС осуществляют суммированием сглаженных сигналов разностей навигационных параметров с соответствующими сигналами ИНС.This problem is solved by the fact that in the method of generating the navigation data of the object by integrating the navigation data signals from the ANN and from the satellite receiver and adjusting the initial ANN signals according to the integration results, integration is carried out by forming the differences of the signals of the same navigation parameters from the ANN and the multi-antenna satellite receiver and subsequent smoothing by time of the received differences with a time constant equal to or greater than the interval of correction of errors in satellite reception nickname, and the adjustment of the initial data of the ANN is carried out by summing the smoothed signals of the differences of the navigation parameters with the corresponding ANN signals.
Сущность заявленного способа поясняется чертежом, где обозначены:The essence of the claimed method is illustrated in the drawing, where are indicated:
1 - мультиантенный спутниковый приемник;1 - multi-antenna satellite receiver;
2 - инерциальная навигационная система;2 - inertial navigation system;
31-3n - устройства формирования разностей одноименных навигационных параметров;3 1 -3n - device for the formation of differences of the same navigation parameters;
41-4n - сглаживающие устройства;4 1 -4n - smoothing devices;
51-5n - устройства суммирования.5 1 -5n are summing devices.
Количество навигационных параметров n определяется требованиями к конкретной системе, реализующей способ, и может достигать 9, в том числе:The number of navigation parameters n is determined by the requirements for a particular system that implements the method, and can reach 9, including:
- 3 - характеризующих положение объекта (например, широта, долгота, высота);- 3 - characterizing the position of the object (for example, latitude, longitude, height);
- 3 - характеризующих скорость движения объекта (например, северная, восточная и вертикальная составляющие скорости);- 3 - characterizing the speed of the object (for example, the northern, eastern and vertical components of speed);
- 3 - характеризующих ориентацию объекта (например, курс, угол крена, угол дифферента/тангажа).- 3 - characterizing the orientation of the object (e.g. heading, roll angle, trim / pitch angle).
По каждому из n одноименных навигационных параметров одновременно выполняются действия в следующей последовательности: в устройствах формирования разностей 31-3n формируются разности между данными мультиатенного спутникового приемника 1 и инерциальной навигационной системы 2;For each of the n navigation parameters of the same name, actions are simultaneously performed in the following sequence: in the difference generating devices 3 1 -3n, differences between the data of the multi-antenna satellite receiver 1 and the inertial navigation system 2 are formed;
- разности от 31-3n поступают на входы соответствующих сглаживающих устройств 4l-4n, а с их выхода сглаженные значения разностей поступают на устройства суммирования 5l-5n для суммирования с данными, полученными от ИНС 2. При этом, т.к. погрешности данных от спутникового приемника 1 имеют высокую частоту собственных изменений, они эффективно фильтруются сглаживающими устройствами 4 при постоянной времени сглаживающих устройств 4≈0,5÷5 минут, что соответствует или превышает интервал коррекции погрешностей спутникового приемника 1. Следовательно, на выходе сглаживающих устройств 4 погрешности от спутникового приемника 1 будут уменьшены, погрешности от ИНС 2, медленно меняющиеся во времени, будут проходить сглаживающие устройства 4 без изменений. На суммирующие устройства 5 погрешности ИНС 2 будут поступать с разными знаками и, следовательно, компенсироваться.- differences from 3 1 -3n are fed to the inputs of the corresponding smoothing devices 4 l -4n, and from their output, the smoothed values of the differences are sent to the summing devices 5 l -5n for summing with the data received from ANN 2. In this case, since data errors from satellite receiver 1 have a high frequency of intrinsic changes, they are effectively filtered by smoothing devices 4 with a time constant of smoothing devices 4≈0.5 ÷ 5 minutes, which corresponds to or exceeds the error correction interval of satellite receiver 1. Therefore, at the output of smoothing devices 4 the errors from the satellite receiver 1 will be reduced, the errors from the ANN 2, slowly changing in time, will pass smoothing devices 4 without changes. To the summing devices 5, the errors of ANN 2 will come with different signs and, therefore, be compensated.
При кратковременных перерывах в работе мультиантенного спутникового приемника на выходе ИНС можно использовать ранее полученные в сглаживающем устройстве оценки погрешностей ИНС.For short interruptions in the operation of a multi-antenna satellite receiver at the output of the ANN, it is possible to use estimates of the errors of the ANN previously obtained in the smoothing device.
Несмотря на то что степень компенсации погрешностей сглаживающими устройствами будем меньшей, чем при использовании оптимального фильтра Калмана, при реализации предлагаемого способа формирования навигационных данных объекта на значительных временных интервалах (100 ч и более) происходит резкое снижение вычислительных затрат на интеграцию и повышается устойчивость вычислительных процессов в сравнении с реализацией оптимального фильтра Калмана (порядка 15 и более), в результате чего повышается точность непрерывного формирования данных.Despite the fact that the degree of error compensation by smoothing devices will be less than when using the optimal Kalman filter, when implementing the proposed method for generating navigation data of an object at significant time intervals (100 hours or more), the computational integration costs sharply decrease and the stability of computational processes increases comparison with the implementation of the optimal Kalman filter (of the order of 15 or more), as a result of which the accuracy of the continuous formation of data is increased x.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010117753/28A RU2427800C1 (en) | 2010-05-06 | 2010-05-06 | Object navigational information formation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010117753/28A RU2427800C1 (en) | 2010-05-06 | 2010-05-06 | Object navigational information formation method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2427800C1 true RU2427800C1 (en) | 2011-08-27 |
Family
ID=44756836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010117753/28A RU2427800C1 (en) | 2010-05-06 | 2010-05-06 | Object navigational information formation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2427800C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2527132C1 (en) * | 2013-03-11 | 2014-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АВИАРЕАЛ" | Method of correcting drift of micromechanical gyroscope used in augmented reality system on mobile object |
| RU2573119C2 (en) * | 2014-05-27 | 2016-01-20 | Открытое Акционерное Общество "Центральное Конструкторское Бюро "Нептун" | Method and system to generate parameters of angular orientation of hull |
| RU2599285C1 (en) * | 2015-07-02 | 2016-10-10 | Акционерное общество "ЗАСЛОН" | Method and system of ship devices angular orientation determining taking into account of its hull deformations |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1595927A (en) * | 1977-04-01 | 1981-08-19 | E Systems Inc | Vehicle locating apparatus |
| US5657025A (en) * | 1995-08-07 | 1997-08-12 | Litton Systems, Inc. | Integrated GPS/inertial navigation apparatus providing improved heading estimates |
| US6408245B1 (en) * | 2000-08-03 | 2002-06-18 | American Gnc Corporation | Filtering mechanization method of integrating global positioning system receiver with inertial measurement unit |
| US20020177950A1 (en) * | 2001-05-24 | 2002-11-28 | Davies F. Bryan | Satellite based on-board vehicle navigation system including predictive filtering and map-matching to reduce errors in a vehicular position |
-
2010
- 2010-05-06 RU RU2010117753/28A patent/RU2427800C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1595927A (en) * | 1977-04-01 | 1981-08-19 | E Systems Inc | Vehicle locating apparatus |
| US5657025A (en) * | 1995-08-07 | 1997-08-12 | Litton Systems, Inc. | Integrated GPS/inertial navigation apparatus providing improved heading estimates |
| US6408245B1 (en) * | 2000-08-03 | 2002-06-18 | American Gnc Corporation | Filtering mechanization method of integrating global positioning system receiver with inertial measurement unit |
| US20020177950A1 (en) * | 2001-05-24 | 2002-11-28 | Davies F. Bryan | Satellite based on-board vehicle navigation system including predictive filtering and map-matching to reduce errors in a vehicular position |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СОЛОВЬЕВ Ю.А. Системы спутниковой навигации. - М.: КТЦ-"Эко-Трендз", 2000, 368 с. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. (БАКИТЬКО Р.В. и др.)/Под ред. А.И.ПЕРОВА, В.Н.ХАРИСОВА. - 3-е изд., перераб. - М.: Радиотехника, 2005, 688 с. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2527132C1 (en) * | 2013-03-11 | 2014-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АВИАРЕАЛ" | Method of correcting drift of micromechanical gyroscope used in augmented reality system on mobile object |
| RU2573119C2 (en) * | 2014-05-27 | 2016-01-20 | Открытое Акционерное Общество "Центральное Конструкторское Бюро "Нептун" | Method and system to generate parameters of angular orientation of hull |
| RU2599285C1 (en) * | 2015-07-02 | 2016-10-10 | Акционерное общество "ЗАСЛОН" | Method and system of ship devices angular orientation determining taking into account of its hull deformations |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10337883B2 (en) | Acceleration corrected attitude estimation systems and methods | |
| JP5673071B2 (en) | Position estimation apparatus and program | |
| WO2019058119A1 (en) | System for determining a physical metric such as position | |
| CN114777812B (en) | A method for alignment and attitude estimation of underwater integrated navigation system on the move | |
| US10168157B2 (en) | Smoothed navigation solution using filtered resets | |
| JP6470314B2 (en) | Attitude angle calculation device, attitude angle calculation method, and attitude angle calculation program | |
| RU2381518C2 (en) | Underwater positioner | |
| WO2016050055A1 (en) | Signal capture method and device, and computer storage medium | |
| CN110988950A (en) | Navigation device, method for generating navigation aid information, and storage medium | |
| CN117232497B (en) | A combined navigation and positioning system and method for underwater defect detection robots for dams | |
| CN110988955B (en) | Navigation positioning method and device | |
| KR20140138068A (en) | Method and apparatus for evaluating satellite positioning quality | |
| CN111819418A (en) | Navigation device, VSLAM correction method, spatial information estimation method, VSLAM correction procedure and spatial information estimation procedure | |
| RU2427800C1 (en) | Object navigational information formation method | |
| JP2011127939A (en) | Moving body position estimating/tracking device, method of estimating/tracking position of moving body, and moving body position estimating/tracking program | |
| CN118936478A (en) | Multi-source data fusion positioning and attitude determination method, device and inspection system | |
| JP2015210143A (en) | Underwater detection device, underwater detection method, and underwater detection program | |
| EP2798372A1 (en) | Coarse attitude determination from gnss antenna gain profiling | |
| JP2001281323A (en) | Object displacement measurement method by GPS | |
| CN112840235A (en) | Navigation device, method and program for generating navigation support information | |
| CN112083425A (en) | SINS/LBL tight combination navigation method introducing radial velocity | |
| CN112639402B (en) | Magnetometer calibration or adjustment | |
| CN109471102B (en) | Inertial measurement unit error correction method | |
| RU2478187C2 (en) | Ship navigation system | |
| EP4227215A1 (en) | Aircraft position control system, aircraft, and aircraft position control method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130507 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150927 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170507 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180517 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190507 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20191212 |