Optimization of alignment process in inertial navigation system

• Autorzy: Szymanowski J. , Grzelak J. , Popowski S.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja procesu orientacji wstepnej w systemach nawigacji inercjalnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the strapdown Land Navigation System (LNS) we can distinguish two processes: alignment and navigation. The initial value of the heading (azimuth) Ψ₀ defined during the alignment (gyrocompassing) process has a dominant influence on the accuracy of the navigation. The paper presents two methods to improve initial settings Ψ₀. In the first one we minimize the initial heading error, which is calculated on the basis of the data from GPS receiver and Inertial Measurement Unit (IMU) when the vehicle is in motion. These data are used either directly to correct Ψ₀ settings, or indirectly, to optimize the alignment process parameters. The second methods is based on ZUPT (Zero-velocity Update) technique understood as a correction of the initial settings Ψ₀ during stopping of the vehicle (after short drive) in order to achieve the best accuracy of the navigation. This paper represents also the results the simulation carried out on the real data (PIT's LNS UNZ-50) and the conclusions concerning further research.

PL

W systemach nawigacji lądowej (SNL) można wyróżnić dwa podstawowe procesy: orientację wstępną i nawigację. Wartość azymutu początkowego Ψ₀, wyznaczana w czasie procesu orientacji wstępnej, wpływa w sposób dominujący na dokładność prowadzenia nawigacji. W pracy zaproponowano dwie metody poprawy ustawień początkowych azymutu. W pierwszej metodzie dokonujemy minimalizacji błędu azymutu początkowego, obliczanego na podstawie danych napływajacych w czasie jazdy z odbiornika nawigacji satelitarnej GPS oraz z bloku inercjalnego (IMU). Informacje te są wykorzystywane, bądź to bezpośrednio do korekcji ustawień Ψ₀, bądź też pośrednio do optymalizacji wybranych parametrów procesu orientacji wstępnej. W drugiej metodzie posługujemy się techniką ZUPT (Zero-velocity UpdaTe). Przez technikę tę rozumiemy uaktualnianie wartości azymutu początkowego podczas zatrzymania pojazdu (po krótkiej jeźdie) tak, aby dokładność prowadzonej nawigacji była jak najlepsza. W artykule przedstawiono równiez wyniki symulacji przeprowadzone na rzeczywistych zbiorach danych (UNZ-50) oraz sformułowano wnioski co do dalszych prac.

Słowa kluczowe

EN

navigation system; azimuth; inertial navigation

PL

system nawigacji; azymut; nawigacja inercjalna

• Wydawca: Przemysłowy Instytut Telekomunikacji
• Czasopismo: Prace Przemysłowego Instytutu Telekomunikacji
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 53, z. 131
• Strony: 14--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz.

Twórcy

autor

Szymanowski J.

autor

Grzelak J.

autor

Popowski S.

Bibliografia

• [1] Brown R.G., Hwang P.Y.: Introduction to Random Signals and Applied Kalman Filtering, Third Ed., J. Wiley, 1997
• [2] Grzelak J.: Land Navigation Systems Description, Radio-technique progress, no. 127, 1993.
• [3] Kayton M., Fried W.R.: Avionics Navigation Systems, John Wiley, 1997.
• [4] MATLAB, Optimization Toolbox, User’s Guide, Math Works, 2000.
• [5] Pitman G.R.: International Guidance, J. Wiley, 1962.
• [6] Popowski S., Grzelak J.: Inertial Navigation System Based on 0.1 deg/h IMU, International Scientific and Technical Conference on Marine Traffic Engineering, Świnoujście, Poland, 2001.
• [7] Popowski S., Halama К.: Koncepcja wykorzystania technik ZUPT do poprawy dokładności systemów UNZ, AO/PIT-2002, archiwum PIT, L.dz. 20071/2002.
• [8] Szymanowski J., Grzelak J., Popowski S., Halama K.: Optymalizacja procesu orientacji wstępnej w systemie nawigacji lądowej, AO/PIT-2001, archiwum РГГ, L.dz. 19519/2001.
• [9] Szymanowski J., Grzelak J., Popowski S.: Optymalizacja ZUPT w środowisku MATLAB 6.0, АО/РГГ-2002, archiwum PIT, L. dz. 19970/2002.
• [10] Szymanowski J., Grzelak J.: Analysis and Optimization of the Initial Orientation Algorithms in the Inertial Navigation System, Works by Telecommunications Research Institute, no. 128, 2001.
• [11] Stephen J., Lachapelle G.: Development and Testing of a GPS-Augmented Multi-Sensor Vehicle Navigation System, The Journal of Navigation, vol. 54, no. 2 May 2001.
• [12] Titteron D.H., Weston J.L.: Strapdown Inertial Navigation Technology, P. Peregrinus, 1997.