Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Tani bezkardanowy system orientacji przestrzennej

Ortyl A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2001

|

z. 56[186], t.1

177-184

PL

W referacie zaprezentowano założenia konstrukcyjne, strukturę techniczną ogólne algorytmy (schematy) funkcjonowania oraz model laboratoryjny inercjalnego bezkardanowego systemu orientacji przestrzennej dla obiektu bezpilotowego. Do pomiaru niezbędnych wielkości fizycznych wykorzystano tanie giroskopy wibracyjne, przyspieszeniomierze i magnetometry. W obliczeniach wykorzystano algebrę kwaternionów i aproksymację Pade. W celu eliminacji dryfu systematycznego giroskopów, w kanałach horyzontalnych wykorzystano wspomaganie grawitacyjne (sygnały z przyspieszeniomierzy), a w kanale azymutalnym zastosowano kompas magnetyczny, podłączane poprzez filtry komplementarne wykorzystujące korekcję integralną (dodatkowy integrator). Przedstawiono przykładowe zobrazowanie informacji pomiarowej (oscylogramy) oraz wyliczonych parametrów orientacji przestrzennej obiektu (na wskaźnikach sztucznego horyzontu i kursu).

EN

This paper describes brief foredesign, technical structure and general algorithm (flow diagrams) of laboratory model of strapdown attitude and heading reference system for UAV. Cheap vibration gyros, accelerometers and magnetometers are used to measure necessary quantities. Quaternion algebra and Padé approximation of transition matrix are used to attitude calculation. Gyro bias cancellation is realized by gravity aiding in horizontal channels and by magnetic aiding in azimuth channel. Additional measurements are connected by complementary filter with integral control (additional integrator). Measured and caIculated (by implemented algorithms) quantities are on-line visualized on diagrams and indicators (artificial horizon and heading).

2

Cyfrowy kompas magnetyczny

Grzegorczyk T., Ortyl A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2001

|

z. 56[186], t.1

153-160

PL

W referacie przedstawiono strukturę techniczną, algorytmy obliczeniowe, model laboratoryjny oraz oprogramowanie cyfrowego kompasu magnetycznego. Do pomiaru niezbędnych wielkości fizycznych wykorzystano trzyosiowy magnetometr flux-gate oraz przyspieszeniomierz. Wahania kursu wyeliminowano stosując programowy dolnoprzepustowy filtr nieliniowy. Dewiację magnetyczną skompensowano na drodze obliczeniowej. Do wyliczenia deklinacji magnetycznej wykorzystano model pola magnetycznego WMM-2000. Przeprowadzono analizę błędów wykonanego kompasu.

EN

This paper describes technical structure, computational algorithm, laboratory model and software of digital magnetic compass. Three-axes flux-gate magnetometer and accelerometer were used to measure necessary physical quantities. Heading instability was cancelled by non-linear low band software filter. Deviation was compensated by software method. Magnetic declination was computed utilizing WMM-2000 model. Errors budget was analysed.

3

Równania błędów inercjalnego bezkardanowego systemu nawigacji

Ortyl A., Gosiewski Z., Wałach Z.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

1998

|

z. 51[168], t. 2

693-702

PL

Celem większości inercjalnych systemów nawigacji jest efekfywne i jak najdokładniejsze wyznaczenie niezbędnych parametrów nawigacyjnych: orientacji przestrzennej - kątów pochylenia, przechylenia i kursu, współrzędnych położenia oraz wektora prędkości. Przyjęta postać realizacji (systemy kardanowe lub bezkardanowe), zastosowane elementy pomiarowe oraz przyjęty algorytm obliczeń implikują powstawanie błędów wyznaczania tych parametrów. Zatem celowe jest wprowadzenie procedur ich optymalnej estymacji i eliminacji (szczególnie w procesie wstępnej orientacji). Podstawą do opracowania algorytmów estymacji błędów systemu są jego równania błędów. Postać tych równań zależy od przyjętych układów współrzędnych odniesienia, postaci algorytmów nawigacji, przyjętego wektora stanu oraz założonych uproszczeń. W referacie przedstawiono algorytm pracy inercjalnego Bezkardanowego Systemu Nawigacji (IBSN) z wykorzystaniem algebry kwaternionów. Na podstawie równań nawigacji wyprowadzone są trzy grupy równań błędów: równania błędów orientacji przestrzennej w zapisie kwaternionowym, równania błędów pozycji i równania błędów prędkości, wszystkie wyrażone w normalnym układzie współrzędnych.

EN

The Inertial Navigation Systems are able to calculate the navigational parameters of aircraft: attitude, position and velocity. Accuracy in the calculations depends on errors of measurement instruments, initial alignment, navigation computer and can be improved by introducing of the optimal estimation procedures. These procedures can be derived after analysis and solution of the differential error equations. SoIution of the equations allows to correct the output signals from navigation system. In this paper the quaternion equations and algorithms of strapdown navigation system are derived and analysed. These ones were base to derive errors model with quaternion calculus in local level coordinate frame of reference.

4

Porównanie optymalnych algorytmów ortogonalizacji macierzy i normalizacji kwaternionu

Ortyl A., Gosiewski Z.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

1998

|

z. 51[168], t. 2

703-712

PL

Orientację przestrzenną bryły sztywnej można określić przy pomocy np. macierzy transformacji lub kwaternionów. Macierz lub kwaternion orientacji przestrzennej otrzymujemy jako rozwiązanie odpowiedniego równania różniczkowego. W związku z błędami zaokrąglenia, kwantyzacji, obcięcia ilości wyrazów rozwinięcia w szereg Taylora, zmiany kierunku osi obrotu w tym przedziale czasu oraz nie uwzględnianiu błędu ruchu stożkowego macierz transformacji lub kwaternion nie są wyliczane dokładnie, a raczej wyznaczane są ich pewne przybliżenia. W niniejszym opracowaniu zebrano i porównano efektywność kilku algorytmów ortogonalizacji macierzy orientacji przestrzennej, normowania kwaternionów oraz wybranych algorytmów realizujących powyższe procedury on-line - w trakcie wyznaczania odpowiedniego parametru orientacji przestrzennej. Jako źródło ewentualnych zakłóceń przyjęto ruch stożkowy oraz prostą metodę całkowania. Zapewniło to szybkie narastanie błędów ortogonalności. Jako obiektywne kryterium jakości ortogonalizacji przyjęto normę Frobeniusa macierzy błędu ortogonalności.

EN

The attitude can be found by a numeric integration of kinematic nonstationary differential equation, which describes relation between one of the known attitude variable and measured angular velocity vector. After few integration steps of the differential equation the direct cosine matrix loses its orthogonality property and the quaternion changes its norm. To avoid these problems the period investigation and compensation of the errors should be carried out to restore the orthogonality or the norm. A few algorithms of the direct cosine matrix orthogonalization and quaternion normalisation are compared in the paper.

5

Strapdown inertial navigation system. Part 2 - Error Models

Gosiewski Z., Ortyl A.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

1998

|

nr 4

937-962

EN

Almost all new aircraft are equipped with the Inertial Navigation System (INS). The accuracy in calculations of velocity, position and attitude of aircraft depends on measurement instruments, initial alignment errors, and navigation computer errors and can be improved by analysing and solving of differential equation of error. Solution of the equations allows one to correct output signals from the navigation system. In this work, three error models for the Strapdown Inertial Navigation System (SDINS) are derived - one into computed co-ordinate system in matrix notation and two models in a local-level co-ordinate system in matrix and in quaternion notations, respectively. Some simplifications to be introduced into error equations are proposed.

PL

Większość współczesnych statków powietrznych wyposażona jest i Intercjalne Systemy Nawigacji (ISN). Dokładność wyznaczenia prędkości, pozycji oraz orientacji przestrzennej zależy od błędów elementów pomiarowych (giroskopów, przyspieszeniomierzy), błędów wstępnej oriętacji oraz błędów obliczeń realizowanych przez komputer nawigacyjnych. Dokładność tę można poprawić przez analizę i rozwiązanie różniczkowych równań błędów. W artykule zostały wyprowadzone trzy modele równań błędów dla Intercjalnego Bezkardanowego Systemu Nawigacji (IBSN). Pierwszy model wyprowadzony został w wyliczonym układzie współrzędnych z wykorzystaniem macierzy cosinusów kierunkowych. Dwa pozostałe wyprowadzono w normalnym układzie współrzędnych z wykorzystaniem odpowiednio: macierzy cosinusów kierunkowych i kwaternionów. Pokazano możliwości uproszczeń rownań błędów.

6

Strapdown inertial navigation system. Part 1 - Navigation equations

Ortyl A., Gosiewski Z.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

1998

|

nr 1

81-95

EN

Almost all aircraft are equipped with the Inertial Navigation Systems. The autonomous Inertial System are capable of calculating the navigational parameters of aircraft: position, velocity, and attitude, without external sources of information. In the paper the equations and algorithms of strapdown navigation system are derived and analysed. The research is focused on the calculation methods of the aircraft attitude.

PL

Prawie każdy statek powietrzny jest wyposażony w intercjalny system nawigacji (INS). Autonomiczny inercjalny system nawigacji jest w stanie wyznaczyć parametry nawigacyjne: pozycję, prędkość i oriętację przestrzenną bez korzystania z zewnętrznych źródeł informacji. W niniejszej pracy wyprowadzono i dokonano analizy algorytmów Inercjalnego Bezkardanowego Systemu Nawigacji. Szczególną uwagę poświęcono metodom wyznaczania orientacji przestrzennej SP.