Bezwładnościowe systemy nawigacyjne. Bezwładnościowe systemy nawigacyjne. część 4

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Bezwładnościowe systemy nawigacyjne. Bezwładnościowe systemy nawigacyjne. część 4"

Weronika Baranowska
8 lat temu
Przeglądów:

zęść 4 Bzpośrdi pomiar gorfrji zdjęć ( EZ).

Bzwładośiow systmy awigayj, azywa tż irjalymi (IS - Irtial fr Systm lu INS - Irtial Navigatio Systm) są podstawowym środkim awigaji dalkigo zasięgu samolotów komuikayjyh.

Jdostka iryja składa się z żyroskopów i aklromtrów, ajzęśij z 3 żyroskopów i 3 aklromtrów. Żyroskopy (mhaiz lu optyz) służą do wyzazia oritaji kątowj (poprzz pomiar prędkośi kątowyh).

1 zęść 4 Bzpośrdi pomiar gorfrji zdjęć ( EZ). Podzas lotu są wykoywa pomiary: współrzędyh środków rzutów ata GPS (GNSS) a kadłui samolotu (+staja rfryja dgps) ahylń kątowyh kamry urządzi IMU/INS zamotowa a kamrz Bzwładośiow systmy awigayj Bzwładośiow systmy awigayj, azywa tż irjalymi (IS - Irtial fr Systm lu INS - Irtial Navigatio Systm) są podstawowym środkim awigaji dalkigo zasięgu samolotów komuikayjyh. Zlizają zmiay położia statku powitrzgo (SP) w przstrzi od puktu pozątkowgo a zasadzi pomiaru paramtrów lotu: zasu, zmia kiruku lotu w wszystkih osiah, przyspiszń i dayh arodyamizyh. Jdostka iryja składa się z żyroskopów i aklromtrów, ajzęśij z 3 żyroskopów i 3 aklromtrów. Żyroskopy (mhaiz lu optyz) służą do wyzazia oritaji kątowj (poprzz pomiar prędkośi kątowyh). Aklromtry (przyspisziomirz) służą do wyzazia pozyji (poprzz pomiar liiowyh zmia prędkośi). KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 1 KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 2 Bzwładośiow systmy awigayj Pomiary (prędkośi kątow, przyspiszia) służą do wyzazia pozyji i kątów oritaji, o wymaga złożoyh olizń. W lu rdukji łędów pomiarowyh algorytm przlizająy wykouj filtraję tzw. filtrm Kalmaa. IMU (Irtial Masurmt Uit) iryj urządzi pomiarow INS (Irtial Navigatio Systm) = IMU + hardwar + softwar KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 4

Typow IMU składa się z 3 lasrowyh żyroskopów i 3 przyspisziomirzy (odpowidio dla 3 osi) Żyroskopy są wzajmi ortogoal

KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 6 Dokładość INS spada z upływm zasu pomiaru. Spadk dokładośi jst liiowy.

przyśpisziomirz Dokładość oll/pith 0.003 o Dokładość Hadig 0.007 o 11'' 1 s 0.01-0.02 m 0.03-0.

5-3 m 30-50 m 1 h 300 500 m 1 3 km 200 300 km 1 s < 1 10-15 30-2 1 mi 1-2 15-20 10-20 łąd 0,003 o 1000 m 5 m 500 m

2 Typow IMU składa się z 3 lasrowyh żyroskopów i 3 przyspisziomirzy (odpowidio dla 3 osi) Żyroskopy są wzajmi ortogoal wyzazają trzy kiruki. Przyspisziomirz okrślają zmiay prędkośi w tyh kirukah a podstawi zgo wyzaza są przmiszzia kątow. KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 6 Dokładość INS spada z upływm zasu pomiaru. Spadk dokładośi jst liiowy. Systm auray Tim itrval high mdium low Podsystm iryjy IMU II Trzy żyroskopy światłowodow FG (Fir pti Gyros) Trzy przyśpisziomirz Dokładość oll/pith o Dokładość Hadig o 11'' 1 s m m m Positio Tilt 1 mi m m m 1 h m 1 3 km km 1 s < mi łąd 0,003 o 1000 m 5 m 500 m 2,5 m 100 m 0,5 m łąd 0,1 o 1000 m 174 m 500 m 87 m 100 m 17 m 500 m 1 h o - 3 o Dryft 0.03 o /h zyli po 1 h dokładość spada 10 razy [ Kraus, Photogrammtry, 2007 ] KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 7 2,5 m KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 8

Zalty INS : pomiar autoomizy (i jst potrz wspomagai) okrśla pozyję i ahyli wysoka zęstotliwość (100-200 Hz) Wady INS: Strata dokładośi z upływm zasu dryft Szum losowy pomiarów Zalty GPS (GNSS):

wyzazać (urządzia wysokij jakośi): # położi z dokładośią 5-10 m # kąty oritaji dokładośią ok. 10", tj.

3 Zalty INS : pomiar autoomizy (i jst potrz wspomagai) okrśla pozyję i ahyli wysoka zęstotliwość ( Hz) Wady INS: Strata dokładośi z upływm zasu dryft Szum losowy pomiarów Zalty GPS (GNSS): Wysoka dokładość zwzględa Wady GPS (GNSS): iska zęstotliwość, rzędu 1-2 Hz (są odioriki o zęstotliwośi Hz) prolm iozazoośi koiza dostępość sygału satlitargo Zitgrowai systmów GPS/INS pozwala wyzazać (urządzia wysokij jakośi): # położi z dokładośią 5-10 m # kąty oritaji dokładośią ok. 10", tj. 0,003 (Yaw/κ 2 razy gorzj) KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 9 KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 10 Pokładow pomiary kątów oritująyh są odoszo do układu awigayjgo Irtial rotatios AINC 705 (Aroautial adio, I Colltio) Yaw / Hadig Pith oll Y, Y, Z układ awigayjy KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 11 KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 12

Układ awigayjy porusza się względm Zimi wraz z SP Układ awigayjy porusza się względm Zimi wraz z SP [ Baumkr, Hims: Nw Caliratio ad Computig Mthod for Dirt, EEPE, Symp.

4 Układ awigayjy porusza się względm Zimi wraz z SP Układ awigayjy porusza się względm Zimi wraz z SP [ Baumkr, Hims: Nw Caliratio ad Computig Mthod for Dirt, EEPE, Symp. ] KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 13 KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 14 + = + µ = + µ = P P - mairz trasformaji z układu kamry do układu trowgo - wktor współrzędyh w układzi projkyjym E,N (państwowym) plus układ wysokośiowy H : E,N,H Klasyza fotogramtria Fotogramtria z GNSS/INS Układy: pokładowy () i kamry () 1 = 1 α z α y α 1 z α α y α 1 Mairz małyh orotów gdy oś tłowa jst prawi rówolgła do osi układu pokładowgo (zyli do układu IMU) + P + µ P + µ - mairz trasformaji z układu kamry () do układu pokładowgo samolotu (-ody) - mairz trasformaji z układu pokładowgo () do układu awigayjgo () - mairz trasformaji z układu awigayjgo () do układu gotryzgo () wktor współrzędyh w układzi gotryzym,y,z (ECEF) Układ pokładowy jst układm zaistalowaj jdostki IMU KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 15 KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 16

5 + P + µ P + µ + P + µ P + µ Y Z - układ awigayjy =( φ, λ) Y =( φ, λ) Z Y Trasformaja z układu awigayjgo a gotryzy Z L B L B Y Z układ gotryzy KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 17 KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 18 + = + µ = + µ = P P wktor współrzędyh w układzi wsp. prostokątyh płaskih oraz H Jst to układ zdformoway (odwzorowai wprowadza zikształia) + = + µ = + µ = P P wktor współrzędyh w układzi wsp. prostokątyh płaskih oraz H Jst to układ zdformoway (odwzorowai wprowadza zikształia) TAK JEST z GNSS/INS + P + µ P + µ wktor współrzędyh w układzi gotryzym (ECEF) zzywista przstrzń 3D, i ma potrzy usuwaia wpływu krzywizy Zimi = + = + µ = +µ T P P p + P + µ P + µ wktor współrzędyh w układzi gotryzym (ECEF) zzywista przstrzń 3D, i ma potrzy usuwaia wpływu krzywizy Zimi = + = + µ = +µ T P P p TAK BYĆ PWINN Z GNSS/INS wktor współrzędyh w układzi wsp. prostokątyh płaskih oraz H KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 19 wktor współrzędyh w układzi wsp. prostokątyh płaskih oraz H T p p T = T( φ, λ, dfiij_ wsp. p._ wsp. H) trasformaja z układu gotryzgo do układu wsp. prostokątyh płaskih+ H { H, P, } { κ, ϕ, ϖ) KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 20 Al TAK JEST

Kąty φ i ω pokazują ahylia zdjęia do płaszzyzy projkyjj (stałj).

6 Kąty mirzo przz INS są podo al i są idtyz jak kątow EZ. { H, P, } { κ, ϕ, ϖ) Układ awigayjy jst zmiy, oś N zmiia kiruk, zawsz jst skirowaa do igua. Kąt H i k różią się o kąt kowrgji (ziżość połudików) N 90 o E Kąty P i φ oraz i ω są podo al i idtyz. Kąty P i pokazują ahylia zdjęia do lokalgo poziomu (styza do lipsoidy, zyli ia dla każdgo zdjęia). Kąty φ i ω pokazują ahylia zdjęia do płaszzyzy projkyjj (stałj). 90 o Kiruk lotu prostopadły do osi N układu projkyjgo Korkja łędów systmatyzyh dgps i INS - modl łędów: zyik stały (przsuięi shift) zyik zalży od zasu (zos - drift) p p =p+ dp shift + dp drift (tt o ) Dodatkow rówaia psudo-osrwayj w prosi arotriagulaji Dwi iwiadom w każdym rówaiu (oso dla koljyh EZ) a ały profil Profil szrg (długi szrgi dzilo a krótsz profil) v = dp shift + dp drift (t t 0 ) + ( p 0 - p) góla postać rówaia osrwayjgo dla każdgo z pomirzoyh EZ. W każdym rówaiu 2 iwiadom t KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 21 KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 22 Liza rówań osrwayjyh # rówaia koliarośi: - pukty wiążą: 2 ( ) = 2 60 = fotopukty: 2 ( ) = 2 16 = 32 # dodatkow rówaia - środki rzutów 8 3 = 24 - kąty HP: 8 3 = 24 azm: = 200 Liza iwiadomyh: # lmty oritaji zwętrzj: 6 8 = 48; # współrzęd YZ pkt. wiążąyh: 20 3 = 60 # korkja łędów systmatyzyh środków rzutów: = 12 # korkja łędów systmatyzyh kątów HP: = 12 azm = szrgi po 4 zdjęia 20 puktów wiążąyh 6 fotopuktów Pomiary GNSS/INS i są wystarzająo dokład i dlatgo są traktowa jako osrwaj podlgają wyrówaiu. Korzyśi z wprowadzia osrwaji GNSS i INS do arotriagulaji: # ardzo dor wartośi przyliżo wsp. YZ środków rzutów # ardzo dor wartośi przyliżo kątowyh l. oritaji zwętrzj # możliw dowol wyhyli kamry od piou # loki zdjęć i muszą yć rgular # mijsza liza itraji # zmijszi lizy fotopuktów Liza osrwaji adlizowyh: = 68 z GPS i INS liza osrwaji adlizowyh = = 44 KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 23 KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 24

7 krawędź loku pas pokryia poprzzgo (3 5) B p (4 6) B p 4 B p 6 B p 12 B p Polowa osowa - przypadk klasyzy F- pukty i Z-pukty aro-1/s.32 Polowa osowa - przypadk współzsy, duż loki z GPS/INS osowa polowa - tylko F-pukty KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 25 KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 26 Polowa osowa liska przyszłość, loki z GPS/INS - rówozs wyrówai z osrwajami fotogramtryzymi, F -pukty w arożah loku oraz a pozątku i końu szrgu KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 27 Polowa osowa dalsza przyszłość, loki z GPS/INS F -pukty TYLK w arożah loku Wzmaiai loku alotami poprzzymi KPyka CFL I/4 aro GPS-INS 28

Podobne dokumenty

Aerotriangulacja z obserwacjami GPS i INS

Aerotriangulacja z obserwacjami GPS i INS Arotriagulaja z osrwajami GPS i INS Podzas lotu są wykoywa pomiary: współrzędyh środków rzutów ata GPS a kadłui samolotu (+staja rfryja dgps) ahylń kątowyh urządzi IMU zamotowa a kamrz KP FC - aro 42 Arotriagulaja