CC BY
17
A system of differential equations of the course gyroscope is given, in which small angles characterizing the dynamic error of the gyroscope are used as variables. This system of equations determines the behavior of a directional gyroscope mounted on moving objects, whose spatial orientation in the base coordinate system is determined by finite angles, and its maneuver is carried out with angular velocities, the values of which are not limited.
Key words: course gyroscope, gyroscope technical equations, Kudrevich method, dynamic error of gyroscopic devices, highly maneuverable object.
Kozlova Elena Sergeevna, candidate of technical sciences, docent, pbs.tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 681.2.082
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-1-55-58
ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ АБИНС. КЛАССИФИКАЦИЯ, ПРИНЦИП РАБОТЫ, ОТЛИЧИЯ, ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ
Л.Д. Беленова, А.В. Прохорцов
В статье описаны различные подходы к построению и функционированию бесплатформенных инерциальных навигационных систем на акселерометрах, приведена их классификация.
Ключевые слова: бесплатформенная инерциальная навигационная система, акселерометриче-ская БИНС, безгироскопные инерциальные навигационные системы.
Разработка инерциальных навигационных систем (ИНС) всегда была приоритетным направлением в области навигации. Эти системы используются для определения характеристик движения подвижных объектов (ПО) и основные достоинства ИНС — это автономность и высокая точность. Однако главным недостатком таких систем является накопление ошибки определения параметров движения ПО со временем, поэтому ИНС необходимо периодически корректировать [1].
Существуют платформенные и бесплатформенные инерциальные навигационные системы, достоинства и недостатки которых приведены в таблице.
Достоинства и недостатки основных классов ИНС
Класс ИНС Достоинства Недостатки
Платформенная Высокая точность, не требует больших вычислительных ресурсов высокая стоимость, большие масса, габариты, энергопотребление
Бесплатформенная Малые габаритные размеры, приемлемая стоимост стоимость, малое энергопотребление Точность ниже чем у платформенных, требует больших вычислительных ресурсов
В 2020 году был опубликован обзор [2, 9], в котором анализировались публикации, посвященные бесплатформенным инерциальным навигационным системам, построенным на акселерометрах (АБИНС) из которого можно сделать вывод, что построение АБИНС выгоднее, чем построение БИНС одинакового класса точности, так как микромеханические акселерометры (ММА) значительно проще, надежнее, имеют меньшие массу и габариты по сравнению с микромеханическими гироскопами или ДУС, и так как система сделаная на ММА одного типа и того же конструкторского исполнения, что даст повышение надежности и снижение стоимости [3-10].
На рис. 1 приведена классификация АБИНС. Цифрами 1 и 3 обозначены схемы где у акселерометров оси чувствительность направлены параллельно осям координат, на которых размещены акселерометры. Цифры 2 и 4 - схемы где у акселерометров оси чувствительность направлены перпендикулярно осям координат, на которых размещены акселерометры.
Рассмотрим варианты построения АБИНС [5].
В центрально осевой схеме (рис. 2, а) используется несколько акселерометров установленных в центре измерительной системы, оси чувствительности акселерометров могут быть параллельны или перпендикулярны осям измерительной системы. Особенностью данного построения является простота алгоритма получения инерциальных параметров ПО, но нельзя выполнить функциональную избыточность определения инерциальных параметров [11, 12].
В симметричной схеме (рис. 2, б) пары акселерометров разнесены по осям системы координат на определенное расстояние от центра. Оси чувствительности акселерометров расположены аналогично осевым. Недостатки данной схемы совпадаю с осевой, а также в ней невозможно выделить знак угловой скорости [13].
Рис. 1. Классификация АБИНС
Рис. 2. Схемы построения АБИНС: а - центральная осевая схема; б) симметричная осевая схема; в - схема с вращающимися акселерометрами; г - функционально избыточная схема
Особенность схемы с вращающимися акселерометрами (рис. 2, в) заключается в ее конструкции - на роторы, которые вращаются относительно измерительной системы координат, устанавливаются линейные акселерометры, что существенно усложняет конструкцию, но позволяет обходиться минимальным количеством акселерометров. Информация с акселерометров снимается по 4 раза за один оборот ротора, а затем эти величины усредняются [14, 15].
В функционально-избыточной схеме (рис. 2, г) можно выделить компоненты угловой скорости и кажущегося ускорения, из-за пространственного расположения инерциальных измерителей в вычислитель поступает информация от разных датчиков. Достоинства схемы - избыточность выделения инерциальных параметров, минимальные массово-габаритные характеристики. Недостаток - сложный алгоритм обработки информации [16].
Схемы с пространственным расположением акселерометров являются наиболее перспективными в построении БИНС, так как позволяют получить избыточность выделения инерциальных параметров без существенного усложнения конструкции БЧЭ. Следовательно, на основе данной схемы возможно построение достаточно точного и недорогого БИНС.
56
Работа выполнена в рамках научно-исследовательского гранта Правительства Тульской области №ДС/139.
Список литературы
1. Мелешко В.В., Нестеренко О.И. Бесплатформенные инерциальные навигационные системы. Учебное пособие. Кировоград: ПОЛИМЕД - Сервис, 2011. 164 с.
2. Прохорцов А.В., Юдаков Н.Д., Смирнов В.А. Аналитический обзор публикаций, посвященных разработке акселерометрических инерциальных навигационных систем в России и за рубежом//
XXVII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сборник материалов. С- Пб, 2020. С. 259-261.
3. Прохорцов А.В., Юдакова Н.Д. Интегрированная навигационная система на разнесенных акселерометрах // XXVIII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сборник материалов. С- Пб, 2021. С. 70-71.
4. Богданов М.Б., Прохорцов А.В., Савельев В.В., Смирнов В.А. Опыт создания навигационных систем сотрудниками кафедры ПБС // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 11. С. 213-222.
5. Прохорцов А.В., Шестопалов Д.В., Уварова Н.А., Юдакова Н.Д. Теоретическое и экспериментальное обоснование возможности построения ИСОН высокоманевренного подвижного объекта на основе акселерометрической БИНС // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. Вып. 5. С. 147-152.
6. Bogdanov M.B., Prohortsov A.V., Savelyev V.V., Smirnov V.A. Errors of accelerometer strapdown inertial navigation system in the conditions of aircraft longitudinal axis coning motion. 20th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems: proceedings. Saint Petersburg, 2013. P. 69-71.
7. Богданов М.Б., Галкин А.А., Прохорцов А.В., Савельев В.В. Юдакова Н.Д. Инерциально-спутниковая система ориентации и навигации, построенная на основе акселерометрической БИНС // XVIII Санкт- Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сборник материалов. С-Пб.: «Электроприбор», 2011. С. 195-197.
8. Прохорцов А.В. Интегрированная навигационная система на разнесенных акселерометрах //
XXVIII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сборник материалов. С- Пб, «Электроприбор», 2021. С. 70-71.
9. Prohortsov A., Yudakova N., Smirnov V. Analytical Review of Publications Devoted to the Development of Accelerometric Inertial Navigation Systems in Russia and Abroad," 2020 27th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems (ICINS), Saint Petersburg, Russia, 2020. P. 1-3.
10. Минина О.В., Прохорцов А.В. Обзор высокоточных акселерометров российских производителей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2019. Вып.10. С. 301305.
11. Боднер В.А., Селезнев В.И. К теории инерциальных систем без гиростабилизированной платформы // Известия академии наук СССР. Энергетика и информатика. 1965. №1.
12. Лопатин В.И. Об измерении абсолютной угловой скорости летательного аппарата с помощью линейных акселерометров // Известия высших учебных заведений. Приборостороение. 1966. №6.
13. Красовский А.А. Основы теории акселерометрических бесплатформенных инерциальных систем // Известия РАН. Техн. Кибернетика, 1994, №4. С. 224-233.
14. Ван Дань-Чжи Об инерциальных системах без стабилизаторов // Вестник московского университета, 1965, №3.
15. Андреев В.Д., Девянин Е.А., Демьяновский А.П. К теории инерциальных систем, не содержащих гироскопических чувствительных элементов // Вестник московского университета, 1966, №5.
16. Смирнов Б.М. Определение пространственного положения подвижного объекта // Измерительная техника, 2007, №6.
Беленова Любовь Даниловна, студент, belenova2014@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Прохорцов Алексей Вячеславович, д-р техн. наук, доцент, заведующий кафедрой, proxav@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
OVERVIEW OF EXISTING MODELS AND METHODS FOR CONSTR UCTING ACCELEROMETRIC BINNS
L.D. Belenova, A.V. Prokhortsov
The article describes various approaches to the construction and functioning of free-form inertial navigation systems on accelerometers, their classification is given.
Key words: strapless inertial navigation system, accelerometric BINC, gyroscopic inertial navigation
systems.
Belenova Lyubov Danilovna, student, belenova2014@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Prokhortsov Alexey Vyacheslavovich, doctor of technical sciences, docent, head of department, proxav@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 004.42
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-1-58-62
ВЫБОР ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО
ВЕБ-ПРИЛОЖЕНИЯ
М.С. Качков, П.А. Пахомов, И.А. Горин
Статья посвящена рассмотрению различных инструментальных средств, при помощи которых ведется разработка образовательных веб-приложений. Основное внимание уделено изучению перспективности и актуальности использования подобного решения в качестве инструмента для надежной и качественной разработки приложения. В данной исследовательской работе практическая значимость использования информационных средств рассмотрена с точки зрения удобства и возможности использования в создании конкурентоспособных веб-приложений, а также применения их в качестве средств, для обеспечения образовательной деятельности. В результате исследовательской работы сделаны выводы касательно эффективности представленных средств, впоследствии необходимых для разработки образовательных веб-приложений.
Ключевые слова: веб-приложение, фронт-энд, бэк-энд, PHP, Python, JavaScript, HTML, CSS.
Для разработки веб-приложения требуется специальный набор инструментов, который позволит создать серверную и клиентскую части. В этот набор инструментов входят как языки программирования, так и специальное программное обеспечение, которое включает в себя среды разработки программного обеспечения, и системы управления базами данных.
В силу специфики, веб-приложения можно разбить на несколько составляющих частей, для реализации которых возможно использованием различных инструментальных средств разработки. В веб-приложениях можно выделить три составные части: фронт-энд, бэк-энд, базы данных.
Фронт-энд разработка создаёт видимую пользователю часть веб-страницы и ее главная задача -предоставить клиенту удобный и красивый веб-дизайн, а также реализовать пользовательскую логику. Это весь внешний вид сайта или приложения — доступные пользователю кнопки, таблицы, блоки, детали и так далее.
Бэк-энд разработка отвечает за работу основного функционала веб-приложения, а именно исполняет запросы пользователя, получаемые с фронт-энда. Чаще всего, бэк-энд передаёт нужную информацию из базы данных, которая после отображается в доступном виде пользователю, посредством инструментов фронт-энда.
База данных предназначена для хранения информации, необходимой для функционирования веб-приложения. Это может быть пользовательская информация, например, логин и пароль, или информация, необходимая для работы каких-либо модулей веб-приложения, например данные о необходимости подключать или отключать ту или иную функцию.
Таким образом, для разработки веб-приложения необходимо определить следующие пункты:
- выбор языка программирования, на котором будет основана серверная часть приложения;
- выбор фреймворка, на основе которого будет оформляться клиентская часть приложения (интерфейс, представляемый пользователю);
- выбор способа управления взаимодействием между клиентской и серверной частями;
- выбор системы управления базами данных.
Выбор средств веб-разработки основывается на следующих критериях:
- размер и сложность проекта;
- скорость разработки;
- требования к безопасности;
- кроссплатформенность;
- доступные инструменты разработки [2].
