Ograniczanie błędów w nawigacji inercjalnej

Do najbardziej istotnych zalet nawigacji inercjalnej należą: jej autonomiczny charakter, duża niezawodność, wyjątkowa odporność na zakłócenia oraz możliwość uzyskiwania pełnej informacji o ruchu obiektu. Niestety, wadą ograniczającą jej powszechne stosowanie są wysokie wymagania odnośnie dokładności czujników pomiarowych, przyspieszeniomierzy i giroskopów wchodzących w skład systemu, co bezpośrednio przekłada się na jego koszty - zwykle dosyć wysokie. Wspomniane wymagania są jednak niezbędne, ponieważ stosowana w takich systemach procedura określania położenia poprzez dwukrotne całkowanie sygnałów pomiarowych powoduje narastanie błędów nawigacji proporcjonalnie do kwadratu czasu, jaki upłynął od chwili rozczęcia jej prowadzenia. W pracy przedstawione zostały metody uzyskiwania liniowej zależności dokładności nawigacji od czasu. Krótko przypomniano osiągnięcia Maxa Schulera, omówiono sposoby tłumienia tak zwanych oscylacji Schulera oraz przedstawiono ideę procedury ZUPT (Zero Velocity UPdaTes), która także pozwala na zachowanie liniowej zależności błędu określenia położenia od czasu. Rozważania teoretyczne zostały zilustrowane wynikami obliczeń symulacyjnych i badań eksperymentalnych.

---

Some of the most significant inertial navigation advantages are: its autonomy, high reliability, extraordinary resistance to interferences and the possibility to receive full information about vehicle motion. Unfortunately, the disadvantage limiting its common application are high requirements for measurement sensors precision, as well as accelerometers and gyroscopes included in the system, which affects directly its usually high cost. Such requirements are nevertheless essential because the procedure used in such system (i.e. location determination through double integration of measurement signals) provokes the navigation errors rise, proportionally to the square of time elapsed since the moment of the beginning of that procedure. The paper presents methods of so called Schuler oscillations damping. Also the idea of ZUPT (Zero Velocity UPdaTes) that allows for maintaining the linear relationship between the location determination error and time. Theoretical considerations were completed with results of simulation calculations and experimental research.