Testing of the characteristics of an stellar inertial navigation system on a ship in continuous stellar calculation mode
- Authors: Bolotnov A.S.1, Kondrashkin G.V.1, Shkatov M.Y.1
-
Affiliations:
- Bauman Moscow State Technical Univercity
- Issue: No 117 (2025)
- Pages: 335-350
- Section: Vehicle control and navigation
- URL: https://journals.rcsi.science/1819-2440/article/view/360570
- DOI: https://doi.org/10.25728/ubs.2025.117.16
- ID: 360570
Cite item
Full Text
Abstract
This work is devoted to the study of the functioning of an stellar inertial navigation system of the projection type in the mode of determining the location of a marine object by observing celestial bodies. The advantages of astronomical inertial navigation systems for marine and aviation objects are shown. The stages of development of astronomical navigation tools are considered. The principles of building stellar navigation systems of the projection type are described, and the design features of the system are considered. A mathematical model of the errors of a stellar inertial system of the projection type is constructed. Based on the results of the mathematical model, the errors of the stellar system are ranked according to their impact on its output parameters. The article considers the method of algorithmic conjugation of the star sensor and inertial unit bases based on the use of the gradient descent method with a constant step. The conditions for conducting the experiment are specified. The article also provides a diagram of the geodetic reference of the stellar system relative to the ship's coordinate system. A qualitative experimental assessment of the error in determining the vessel's location using an experimental model of a projection-type SINS has been performed. It has been concluded that SINS can be used to solve maritime navigation tasks. It has been concluded that the methodology of algorithmic coupling of the star sensor and inertial unit bases should be used as an integral part of the technology for the development and production of stellar inertial systems.
About the authors
Albert Sergeevich Bolotnov
Bauman Moscow State Technical Univercity
Email: albertbolotnov@mail.ru
Moscow
Georgy Viktorovich Kondrashkin
Bauman Moscow State Technical Univercity
Email: yaegor93@mail.ru
Moscow
Mikhail Yur'evich Shkatov
Bauman Moscow State Technical Univercity
Email: shkatovmikhail@gmail.com
Moscow
References
1. БАРВИНСКИЙ Д.А, МИНЕЕВА Т.А. Применение мето-да градиентного спуска в решении задач оптимизации // Тенденции развития науки и образования. – 2021. – №74-2. – С. 61–66.2. БОЛОТНОВ А.С., КОНДРАШКИН Г.В. Моделирование работы астроинерциальной навигационной системы на авиационном объекте // Моделирование авиационных систем: Сборник тезисов докладов V Всероссийской научно-технической конференции, Москва, 29–30 ноября 2023 года. – Москва: Государственный научно-иссле-довательский институт авиационных систем, 2023. – С. 138–140.3. БОЛОТНОВ А.С., БУРЫЙ Е.В., КОНДРАШКИН Г.В. До-стижимые погрешности определения навигационных параметров, формируемых астроинерциальной навига-ционной системой // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. – 2025. – №2(151). – С. 4–18.4. БОЛОТНОВ С.А., ГЕРАСИМЧУК Ю.Н., ШКАТОВ М.Ю. и др. Астрономические инерциальные системы для при-менения в морских навигационных комплексах // При-кладная фотоника. – 2023. – Т.10, №4. – С. 89–101. 5. ВАСИЛЮК Н.Н. Модель погрешностей звёздного дат-чика ориентации, учитывающая погрешности калиб-ровки элементов внутреннего ориентирования цифро-вой камеры // Гироскопия и навигация. – 2024. – Т. 32, №1(124). – С. 53–71.6. ВОРОБЬЕВ Л.М. Астрономическая навигация летатель-ных аппаратов. – М.: Машиностроение, 1968. – 280 с.7. ГЕРАСИМЧУК Ю.Н., БРАЙТКРАЙЦ С.Г., БОЛОТ-НОВ С.А. и др. Основы определения корректирующих поправок в бесплатформенной астроинерциальной навигационной системе // Новости навигации. – 2011. – №4. – С. 33–39.8. МИЛЕРИС Л.Л., МУЛИНА Е.В., СИДОРЕНКО В.С. и др. Обоснование необходимости использования на морских судах астронавигационных систем // Вестник молодеж-ной науки. – 2020. – С. 30–42.9. СИНЕЛЬНИКОВ А.О., ТИХМЕНЕВ Н.В., УШАНОВ А.А. и др. Современное состояние и тенденции развития инерциальных навигационных систем на кольцевых ла-зерных гироскопах // Фотоника. – 2024. – Т. 18, №6. – С. 450–466.10. СКУБКО Р.А., ШКАТОВ М.Ю. Мореходная. – СПб.: ВМИ, 2002. 652 с.11. ЧЕПУРНОВ И.А., БОЛОТНОВ А.С., ПОГОРЕЛОВ М.П. и др. Моделирование алгоритма ориентации бесплат-форменной инерциальной навигационной системы бес-пилотного летательного аппарата в среде MATLAB Simulink // Приоритетные направления инновационной деятельности в промышленности: Сборник научных ста-тей VI международной научной конференции, Казань, 29–30 июня 2021 года. – Казань: Общество с ограничен-ной ответственностью "КОНВЕРТ", 2021. – С. 30–33.12. ЧЕРЕНКОВ С.Г., ЧЕСНОКОВ Г.И. Астроинерциальные навигационные системы, прошлое, настоящее, будущее // Труды МИЭА. – 2016. – №12. – С. 34–35.13. ALIPBAYEV K., SAUROVA K., DEMESINOVA S. et al. Mathematical Modeling of a Star Sensor // Int. Journal of Emerging Trends in Engineering Research. – 2020 – Vol. 8, No. 10. – Р. 7442–7449.14.ASADNEZHAD М., ESLAMIMAJD A., HAJGHASSEM H. Optical system design of star sensor and stray light analysis // Journal of the European Optical Society-Rapid Publica-tions. – 2018. – No. 14(2). – Р. 2–11.15. DU W., WANG Y., WU Y. et al. Optical system design and verification of star sensor applying to satellite internet plat-form // Journal of Applied Optics. – 2024. – No. 45(1). – P. 8–16.16. Miniature Inertial Measurement Unit. Proven performer for satellite and deep-space-probe applications. – Honeywell Aerospace,2021. – URL: http://www.aerospace.honeywell.com.17. SALYCHEV O.S. Verified approaches to inertial navigation. – Moscow: BMSTU press, 2017. – 368 p.18. TAZARTES D. An historical perspective on inertial naviga-tion systems // Int. Symposium on Inertial Sensors and Sys-tems (INERTIAL). – Laguna Beach, CA, USA, 2014. – P. 1–5.19. TITTRTON D.H., WESTON J.L., Strapdown Inertial Navi-gation Technology. – American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2004. – P. 558.20. VASILYUK N.N. Star Tracker Error Model Taking into Ac-count the Calibration Errors of Intrinsic Parameters of the Digital Camera // Gyroscopy and Navigation. – 2024. – Vol. 15, No. 1. – P. 37–49.21. WANG Q., DIAO M., GAO W. et al. Integrated navigation method of a marine strapdown inertial navigation system us-ing a star sensor // Measurement Science and Technology. – 2015. – Art. 115101.
Supplementary files
