priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2023-66-8-637-645pribor-195Research ArticleСИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИSYSTEM ANALYSIS, MANAGEMENT AND INFORMATION PROCESSINGПостроение корректируемой автономной бесплатформенной инерциальной гировертикалиConstruction of an Adjustable Autonomous Strapdown Inertial Vertical GyroСуровИ. Л.SurovI. L.

Илья Леонидович Суров —, отдел систем управления; начальник отдела

Санкт-Петербург

Ilya L. Surov —  Department of Control Systems; Head of the Department

 St. Petersburg

surov@gyro.ruАлексееваК. С.AlekseevaK. S.

Ксения Сергеевна Алексеева — канд. техн. наук, доцент; кафедра динамики и управления полетом летательных аппаратов 

Санкт-Петербург

Ksenia S. Alekseeva — PhD, Associate Professor; Department of Dynamics and Flight Control of Aircraft

St. Petersburg

alekseeva_ks@voenmeh.ruСизоваА. А.SizovaA. A.

Анастасия Александровна Сизова — канд. техн. наук, доцент; кафедра динамики и управления полетом летательных аппаратов

Санкт-Петербург 

Anastasia А. Sizova — PhD, Associate Professor;  Department of Dynamics and Flight Control of Aircraft 

St. Petersburg

sizova_aa@voenmeh.ruЛемешонокТ. Ю.LemeshonokT. Yu.

Татьяна Юрьевна Лемешонок — канд. техн. наук, доцент; кафедра динамики и управления полетом летательных аппаратов 

Санкт-Петербург

Tatyana Yu. Lemeshonok — PhD, Associate Professor;  Department of Dynamics and Flight Control of Aircraft

St. Petersburg

lemeshonok_tiu@voenmeh.ruАО „ГИРООПТИКА“GYROOPTICS JSCБГТУ „ВОЕНМЕХ“ им. Д. Ф. УстиноваD. F. Ustinov Baltic State Technical University VOENMEH202330112024668637645Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/195

Исследован вариант построения бесплатформенной инерциальной гировертикали с использованием коррекции по приборной скорости и барометрической высоте. Комплексирование выполняется на базе расширенного фильтра Калмана для летательного аппарата самолетной схемы. В качестве параметров направления местной вертикали использованы углы тангажа и крена. Выполнено математическое моделирование.

 A variant of constructing a strapdown inertial vertical gyro with the use of correction for the indicated speed and barometric altitude is studied. Integration is performed on the basis of an extended Kalman filter for an aircraft of the airplane scheme. The pitch and roll angles are used as parameters of the local vertical direction. Mathematical modeling is carried out. 

бесплатформенная инерциальная гировертикальфильтр Калманаприборная скоростьсамолетная схемаstrapdown inertial vertical gyroKalman filterindicated airspeedairplane schemeReferencesМатвеев В. В., Распопов В. Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. СПб: Электроприбор, 2009. 278 с. ISBN 978-5-900780-73-3.Matveev V.V., Raspopov V.Ya. Osnovy postroyeniya besplatformennykh inertsial'nykh navigatsionnykh sistem (Basics of Building Strapdown Inertial Navigation Systems), St. Petersburg, 2009, 278 р., ISBN 978-5-900780-73-3.Savage P. G. Strapdown fixed gain AHRS with GPS horizontal velocity and magnetometer heading aiding. Strapdown Associates, Inc. WBN-14029. 4 September 2021 [Электронный ресурс]: <www.strapdownassociates.com>.Savage P.G. Strapdown fixed gain AHRS with GPS horizontal velocity and magnetometer heading aiding, Strapdown Associates, Inc. WBN-14029, September 4, 2021, www.strapdownassociates.com.Lopes H. J. D. Attitude Determination of Highly Dynamic Fixed-wing UAVs. Lisbon, Portugal: Instituto Superior Tecnico. 19.09.2011.Hugo J. Dias Lopes Attitude Determination of Highly Dynamic Fixed-wing UAVs, Instituto Superior Tecnico, Lisbon, Portugal, 09.19.2011.Madgwick S. O. H. An efficient orientation filter for inertial and inertial/magnetic sensor arrays. 30 April 2010. 32 р.Sebastian O.H. Madgwick An efficient orientation filter for inertial and inertial/magnetic sensor arrays. April 30, 2010, 32 р.Матвеев В. В. Информационно-измерительные системы ориентации, стабилизации и навигации на кориолисовых вибрационных гироскопах: Дис. ... д.т.н. Тула: Тульский государственный университет, 2020. 361 с.Matveev V.V. Informatsionno-izmeritel'nyye sistemy oriyentatsii, stabilizatsii i navigatsii na koriolisovykh vibratsionnykh giroskopakh (Information-Measuring Systems of Orientation, Stabilization and Navigation on Coriolis Vibratory Gyroscopes), Doctor’s thesis, Tula, 2020, 361 р. (in Russ.)Mahony R., Hamel T., Pflimlin J.-M. Non-linear complementary filters on the special orthogonal group // IEEE Transact. on Automatic Control. 2008. Vol. 53, N 5. Р. 1203—1217. DOI: 10.1109/TAC.2008.923738.Mahony R., Hamel T., Pflimlin J.-M. IEEE Transactions on Automatic Control, 2008, no. 5(53), pp. 1203–1217, DOI: 10.1109/TAC.2008.923738.Yangzhu Wang, Ning Li, Xi Chen, Miao Liu. Design and Implementation of an AHRS Based on MEMS Sensors and Complementary Filtering // Advances in Mechanical Engineering. January 2014. Vol. 6. Р. 214726. DOI:10.1155/2014/214726.Yangzhu Wang, Ning Li, Xi Chen, Miao Liu. Advances in Mechanical Engineering, January, 2014, vol. 6, рр. 214726, DOI:10.1155/2014/214726.Hossam-E-Haider Md., Islam T., Islam Md. S. Comparison of Complementary and Kalman Filter Based Data Fusion for Attitude Heading Reference System // ICMEAS 2017. AIP Conf. Proc. 2017. Vol. 1919(1). DOI:10.1063/1.5018520.Hossam-E-Haider Md., Islam T., Islam Md. S. International Conference on Mechanical Engineering and Applied Science (ICMEAS 2017), AIP Conference Proceedings, 2017, no. 1(1919), DOI:10.1063/1.5018520.Bingtuan Gao, Zhenyu Zhu, Jianguo Zhao, Boran Huang. A Wireless Swing Angle Measurement Scheme Using Attitude Heading Reference System Sensing Units Based on Microelectromechanical Devices // Sensors. 2014. Vol. 14. Р. 22595—22612. DOI:10.3390/s141222595.8.Bingtuan Gao, Zhenyu Zhu, Jianguo Zhao, Boran Huang, Sensors, 2014, vol. 14, рр. 22595–22612, DOI:10.3390/s141222595.8.Пат. РФ 2564379C1. Бесплатформенная инерциальная курсовертикаль / В. Ф. Заец, В. С. Кулабухов, Б. О. Качанов. Опубл. 27.09.2015. Бюл. № 27.Patent RU 2564379C1, Besplatformennaya inertsial'naya kursovertikal' (Strapdown Inertial Course Vertical), V.F. Zaets, V.S. Kulabukhov, B.O. Kachanov, Published 27.09.2015, Bulletin 27. (in Russ.)Islam M. S., Shajid-Ul-Mahmud M., Islam T., Amin M. S., and Hossam-E-Haider Md. A low cost MEMS and complementary filter based attitude heading reference system (AHRS) for low speed aircraft // 3rd Intern. Conf. on Electrical Engineering and Information Communication Technology (ICEEICT). Dhaka, Bangladesh, 2016. P. 1—5. DOI: 10.1109/CEEICT.2016.7873047.Islam M.S., Shajid-Ul-Mahmud M., Islam T., Amin M.S. and Hossam-E-Haider M. 2016 3rd International Conference on Electrical Engineering and Information Communication Technology (ICEEICT), Dhaka, Bangladesh, 2016, pp. 1–5, DOI: 10.1109/CEEICT.2016.7873047.Lee S. Ch., Hong S. K. Velocity-Aided Attitude Estimation for Helicopter Aircraft Using Microelectromechanical System Inertial-Measurement Units // Sensors. 2016. Vol. 16, N 12. Р. 2102. DOI:10.3390/s16122102.Sang Cheol Lee, Sung Kyung Hong, Sensors, 2016, no. 16(12), pp. 2102, DOI:10.3390/s16122102.Xiaoyu Ye, Yifan Zeng, Qinghua Zeng, Yijun Zou. Airspeed-Aided State Estimation Algorithm of Small Fixed-Wing UAVs in GNSS-Denied Environments // Sensors. 2022. Vol. 22. Р. 3156.Xiaoyu Ye, Yifan Zeng, Qinghua Zeng, Yijun Zou, Sensors, 2022, vol. 22, pp. 3156.Савельев Ю. П. Лекции по уравнениям динамики полета и внешней баллистики. СПб, 2003. 350 с. ISBN 5-901954-11-4.Saveliev Yu.P. Lektsii po uravneniyam dinamiki poleta i vneshney ballistiki (Lectures on Equations of Flight Dynamics and External Ballistics), St. Petersburg, 2003, 350 р., ISBN 5-901954-11-4. (in Russ.)Savage P. G. Strapdown analytics. Strapdown Associates, Inc. 2000 [Электронный ресурс]: <www.strapdownassociates.com>.Savage P.G. Strapdown analytics, Strapdown Associates, Inc. 2000, www.strapdownassociates.com.Степанов О. А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Ч. 2. Введение в теорию фильтрации. СПб: Электроприбор, 2012. 417 с.Stepanov O.A. Osnovy teorii otsenivaniya s prilozheniyami k zadacham obrabotki navigatsionnoy informatsii. Chast' 2. Vvedeniye v teoriyu fil'tratsii (Fundamentals of the Theory of Estimation with Applications to the Problems of Processing Navigational Information. Part 2. Introduction to the Theory of Filtration), St. Petersburg, 2012, 417 р. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.