Journal of Space Science and Technology

Journal of Space Science and Technology

Extracting the Non-ObservableStates in Alignment & Calibration Process for Gimballed Inertial Navigation Systems

Authors
Abstract
This paper presents a method for calculation the non observable states in alignment and calibration process in gimballed inertial navigation system, using estimation method in static linear system and heuristic optimization algorithms. The non observable constant states in alignment process are horizontal accelerometers biases and azimuth gyroscope drift. In order to use the estimation method in static system, the observations are recorded in necessary time duration to convert the dynamic alignment process to static process. Simulation results show appropriate accuracy of purposed method for calculation the non observable states. Although the case study is the alignment process for gimballed inertial navigation system, the purposed method can be used for calibration and alignment of any inertial navigation systems.In purposed method the genetic heuristic optimization algorithm is used.
Keywords

Article Title Persian

استخراج حالت‌های رؤیت‌ناپذیر در فرایند توجیه و کالیبراسیون سیستم‌های ناوبری اینرسی با صفحةپایدار

Authors Persian

سید محسن صالحی‌امیری
امیرعلی نیکخواه
هادی نوبهاری
Abstract Persian

در این مقاله، به کمک تخمین حالت درسیستم‌های استاتیکی و روش‌های بهینه‌سازی ابتکاری، حالت‌های مشاهده‌ناپذیر در فرایند کالیبراسیون و توجیه اولیة سیستم ناوبری اینرسی با صفحه پایدار استخراج شده است. حالت‌های مشاهده‌ناپذیر در فرایند توجیه شامل بایاس شتاب‌سنج‌های افقی و ژیروسکوپ آزیموت هستند، به‌منظور به‌کارگیری روش‌های تخمین در سیستم‌های استاتیک، از مشاهدات سیستم در یک بازه زمانی مشخص به‌‌منظور تبدیل سیستم دینامیک به سیستم استاتیک استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی بیانگر دقت مناسب روش ارائه شده است. هر چند که مورد خاص مطالعه شده برای سیستم ناوبری اینرسی با صفحة پایدار از نوع نیمه‌تحلیلی بوده است، لیکن روش پیشنهادی و فرمولاسیون کلی مسئله می‌تواند در مورد انواع دیگر سیستم‌های ناوبری اینرسی حتی سیستم‌های بدون سکو نیز مورد استفاده قرار گیرد. در این تحقیق از روش بهینة فراابتکاری تکاملی (ژنتیکی) استفاده شده است.

Keywords Persian

ناوبری اینرسی
صفحه پایدار
توجیه اولیه
بهینه‌سازی ابتکاری ژنتیکی
[1] Jiang, Y.F. and Lin, Y.P.,"Error Estimation of INS Ground Alignment through Observability Analysis,"IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems,Vol.28, No.3, 1992,pp. 92–97.
[2] FengYF., "Analysis on Observability of SINS Multi-Position Alignment Based on Singular Value Decomposition,"Journal of Chinese Inertial Technology, Vol. 22, No.5, 2008, pp.38-43.
[3]Wang, Y.D., Liu, W., "Application of Local Observability Theory in Rapid Transfer Alignment of INS,"Journal of Chinese Inertial Technology, Vol. 36, No.2, 2007, pp. 11-16.
[4] Zhou, D. H. and Guohui, H. H.,"Application of  Two Stage Decoupled Kalman Filtering to the Self Contained Calibration and Alignment of Platform Inertial Navigation System,"Harbin Institute of Technology, Vol. 16, No.7,1996, pp. 42-49.
[5] Hu, C., Zheng, J. and Li, J., "Rapid Self-Calibration for Small Gesture Inertial Platform beforeLaunch,"Journal of Chinese Inertial Technology, Vol. 19, No. 7, 2007,pp. 46-52.
 [6] Yong, J. S., Jeong, H. P. and Cheon,J. K., "Fast Calibration Technique for a Gimballed Inertial Navigation System,"ICAS Congress, 2002.
[7] Bar-Itzhack, I.Y. and Bermant, N., "Control Theoretic Approach to Inertial Navigation Systems,"Journal of Guidance, Control, and Dynamics,Vol. 11, No.8,1988, pp. 237–245.
[8] Wu Y., Wu M., Hu X., Hu D., "Self-Calibration for Land Navigation Using Inertial Sensors and Odometer: Observability Analysis,"AIAA Guidance, Navigation and Control Conference, Chicago, Illinois, USA, 2009.                                                      
[9]XJiang V. XLin, V. "Error Estimation of INS Ground Alignment through Observability Analysis,"IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems,Vol.28, No.3, 1992, pp. 92–97.
[10] Schweppe, F. C., Uncertain Dynamic System, Prentice-Hall, 1990, pp. 129-155.
[11]Yaghini, M. and Akhavan, M., Heuristic Optimization Algorithm, Amirkabir University, Scientific Information Database, 2003(In Persian).
[12] Meleshco, V.V., Initial Alignment in Inertial Navigation System, Kornichok Kief, 1999, pp. 45-72 (In Russian).
Volume 7, Issue 3 - Serial Number 20
شماره پیاپی 20
Autumn 2014
Pages 1-8

  • Receive Date 03 January 2015
  • Revise Date 05 February 2024
  • Accept Date 19 April 2016
  • First Publish Date 19 April 2016