СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КУРСА И УГЛОВОГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫПОЛНЕННАЯ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ В ПОЛЯРНОЙ ОБЛАСТИ

1. Система определения курса и углового пространственного положения (AHRS) транспортного средства, содержащая:
блок инерциальных датчиков (IMU), установленный на борту транспортного средства и выполненный с возможностью генерирования результатов инерциальных измерений, включающих в себя измерения угловой скорости и ускорения во время эксплуатации транспортного средства;
источник информации о курсе, установленный на борту транспортного средства и выполненный с возможностью генерирования результатов измерений курса во время эксплуатации транспортного средства;
фильтр определения углового пространственного положения, установленный на борту транспортного средства и функционально связанный с блоком IMU; и
фильтр курса, установленный на борту транспортного средства и функционально связанный с источником информации о курсе;
при этом фильтр определения углового пространственного положения выполнен с возможностью:
приема результатов инерциальных измерений из блока IMU;
вычисления оценки углового пространственного положения, содержащей расчетные показатели углового пространственного положения и ковариации расчетных показателей углового пространственного положения, исходя из результатов инерциальных измерений; при этом оценка углового пространственного положения не зависит от географической широты нахождения транспортного средства, и основывается на параметризации погрешностей между плавающей платформенной системой координат транспортного средства, без учета поправки на погрешности гиродатчика, и связанной системой координат; при этом скорость вращения Земли и скорость перемещения транспортного средства рассчитываются в платформенной системе координат, избегая полярной особенности; и
выдачи оценки углового пространственного положения, содержащей расчетные показатели углового пространственного положения и ковариации расчетных показателей углового пространственного положения;
при этом фильтр курса выполнен с возможностью:
приема результатов измерений курса, по мере их поступления, из источника информации о курсе;
получения оценки углового пространственного положения, содержащей расчетные показатели углового пространственного положения и ковариации расчетных показателей углового пространственного положения, из фильтра определения углового пространственного положения;
вычисления оценки курса, содержащей среднее расчетное значение курса и величину отклонения от курса, исходя из результатов измерений курса и оценки углового пространственного положения; и
выдачи оценки курса, содержащей среднее расчетное значение курса и величину отклонения от курса, по мере поступления результатов измерений курса;
при этом выдача оценки углового пространственного положения из фильтра определения углового пространственного положения не зависит от наличия результатов измерений курса, благодаря чему оценку углового пространственного положения можно получить в любой области Земли при эксплуатации транспортного средства.
2. Система AHRS по п. 1, в которой транспортное средство содержит летательный аппарат, вертолет, управляемую ракету, космический аппарат, неуправляемую ракету, судно, подводную лодку, легковой автомобиль или грузовик.
3. Система AHRS по п. 1, в которой:
блок IMU содержит трёхосный акселерометр и трехосный гироскоп; а
источник информации о курсе представляет собой магнитометр.
4. Система AHRS по п. 1, в которой имеются выходные данные для оценки углового пространственного положения транспортного средства, эксплуатируемого в какой-либо полярной области Земли.
5. Система AHRS по п. 1, в которой фильтр определения углового пространственного положения содержит модель расчета скорости вращения Земли и модель расчета скорости перемещения транспортного средства.
6. Система AHRS по п. 5, в которой фильтр определения углового пространственного положения дополнительно содержит модель погрешности вследствие изменения силы тяжести.
7. Система AHRS по п. 6, в которой модель погрешности вследствие изменения силы тяжести включает в себя процесс Гаусса – Маркова первого порядка (GM-1), определяемый следующим образом:
,
где  обозначает постоянную времени процесса GM-1;  обозначает погрешность оценки вариаций силы тяжести; а  обозначает шумовые помехи, возбуждающие процесс GM-1.
8. Система AHRS по п. 1, в которой расчетные показатели углового пространственного положения включают в себя расчетные оценки крена и тангажа транспортного средства;
при этом модель процесса в фильтре определения углового пространственного положения определяется следующим выражением:
,
где обозначает погрешность углового пространственного положения в связанной системе координат транспортного средства;  обозначает погрешность вследствие смещения гироскопа; обозначает постоянную времени процесса Гаусса – Маркова первого порядка (GM-1), используемого для моделирования смещения гироскопа;  обозначает шумовые помехи, возбуждающие процесс GM-1, используемый для моделирования смещения гироскопа;  обозначает погрешность вследствие ускорения транспортного средства;  обозначает постоянную времени процесса GM-1, используемого для моделирования ускорения транспортного средства;  обозначает шумовые помехи, возбуждающие процесс GM-1, используемый для моделирования ускорения транспортного средства;  обозначает погрешность по скорости вращения Земли в платформенной системе координат (P-системе координат);  обозначает постоянную времени процесса GM-1, используемого для моделирования скорости вращения Земли;  обозначает шумовые помехи, возбуждающие процесс GM-1, используемый для моделирования скорости вращения Земли;  обозначает погрешность по скорости перемещения транспортного средства в P-системе координат;  обозначает постоянную времени процесса GM-1, используемого для моделирования скорости перемещения транспортного средства;  обозначает шумовые помехи, возбуждающие процесс GM-1, используемый для моделирования скорости перемещения транспортного средства;  обозначает погрешность вследствие смещения акселерометра; обозначает постоянную времени процесса GM-1, используемого для моделирования смещения акселерометра;  обозначает шумовые помехи, возбуждающие процесс GM-1, используемый для моделирования смещения акселерометра;  обозначает погрешность вследствие изменения силы тяжести от экватора к полюсам;  постоянную времени процесса GM-1, используемого для моделирования изменения силы тяжести от экватора к полюсам; а  обозначает шумовые помехи, возбуждающие процесс GM-1, используемый для моделирования изменения силы тяжести от экватора к полюсам;
при этом модель измерения для фильтра определения углового пространственного положения описывается следующим выражением:
где  обозначает погрешность измерения удельной силы; обозначает матрицу направляющих косинусов, преобразующую вектор из P-системы координат в связанную систему координат;  обозначает вектор ускорения свободного падения, выраженный в P-системе координат; обозначает расчетную вариацию силы тяжести;  обозначает шум в измерениях удельной силы; а  обозначает шум в измерениях гравитационной модели.
9. Система AHRS по п. 8, в которой расчетная оценка среднего значения курса, полученная из фильтра курса, включает в себя расчетную оценку рыскания транспортного средства;
при этом модель процесса для фильтра курса описывается следующим выражением:
, где  и  обозначают, соответственно, расчетные углы крена и тангажа, полученные из фильтра определения углового пространственного положения;  обозначает погрешность вследствие смещения гироскопа вдоль поперечной оси;  обозначает постоянную времени процесса (GM-1), используемого для моделирования погрешности вследствие смещения гироскопа вдоль поперечной оси;  обозначает шумовые помехи, возбуждающие процесс GM-1, используемый для моделирования погрешности вследствие смещения гироскопа вдоль поперечной оси;  обозначает погрешность вследствие смещения гироскопа по вертикальной оси;  обозначает постоянную времени процесса (GM-1), используемого для моделирования погрешности вследствие смещения гироскопа по вертикальной оси;  обозначает шумовые помехи, возбуждающие процесс GM-1, используемый для моделирования погрешности вследствие смещения гироскопа по вертикальной оси;  обозначает погрешность по угловой скорости навигационной системы координат (N-системы координат) транспортного средства по оси Z;  обозначает постоянную времени процесса (GM-1), используемого для моделирования угловой скорости N-системы координат транспортного средства по оси Z;  обозначает шумовые помехи, возбуждающие процесс GM-1, используемый для моделирования угловой скорости N-системы координат по оси Z;  и  обозначают белые шумы по горизонтали для моделей расчета скорости вращения Земли и расчета скорости перемещения транспортного средства, которые выражены в N-системе координат; а установившаяся вариация шума величины  определяется следующим уравнением:
,
где обозначает взаимную ковариационную матрицу углов крена и тангажа, полученную из фильтра определения углового пространственного положения;  обозначает взаимную ковариационную матрицу белого шума гироскопа по осям Y и Z; а  измеряется в точке  и определяется следующим образом:
,
при этом модель измерения для фильтра курса описывается следующим уравнением:
,
где  обозначает погрешность курса;  обозначает шум при измерении курса, а  обозначает погрешность при измерении курса.
10. Способ управления системой определения курса и углового пространственного положения (AHRS) для обеспечения навигации транспортного средства; при этом указанный способ включает в себя:
получение результатов инерциальных измерений из блока инерциальных датчиков (IMU), расположенного на борту транспортного средства во время его движения;
ввод результатов инерциальных измерений в фильтр определения углового пространственного положения, расположенный на борту транспортного средства;
вычисление, в фильтре определения углового пространственного положения, оценки углового пространственного положения, содержащей расчетные показатели углового пространственного положения и ковариации углового пространственного положения, исходя из результатов инерциальных измерений;
получение результатов измерений курса, по мере их поступления, из источника информации о курсе, расположенного на борту транспортного средства;
ввод результатов измерений курса в фильтр курса, расположенный на борту транспортного средства;
передачу оценки углового пространственного положения, содержащей расчетные показатели углового пространственного положения и ковариации углового пространственного положения, из фильтра определения углового пространственного положения в фильтр курса;
вычисление в фильтре курса оценки курса, содержащей среднее расчетное значение курса и величину отклонения от курса, исходя из результатов измерений курса и оценки углового пространственного положения;
выдачу фильтром курса оценки курса, содержащей среднее расчетное значение курса и величину отклонения от курса, по мере поступления результатов измерений курса, для использования этой оценки в обеспечении навигации транспортного средства; и
выдачу оценки углового пространственного положения фильтром определения углового пространственного положения вне зависимости от наличия результатов измерений курса, благодаря чему оценку углового пространственного положения можно получить в любой области Земли для использования этой оценки в обеспечении навигации транспортного средства.
11. Способ по п. 10, в котором транспортное средство содержит летательный аппарат, вертолет, управляемую ракету, космический аппарат, неуправляемую ракету, судно, подводную лодку, легковой автомобиль или грузовик.
12. Способ по п. 10, в котором результаты оценки углового пространственного положения доступны при эксплуатации транспортного средства в полярной области Земли.
13. Способ по п. 10, в котором оценки углового пространственного положения включают в себя расчетные показатели крена и тангажа транспортного средства.
14. Способ по п. 13, в котором среднее расчетное значение курса включает в себя расчетную оценку рыскания транспортного средства.
15. Способ по п. 10, в котором фильтр определения углового пространственного положения содержит модель расчета скорости вращения Земли и модель расчета скорости перемещения транспортного средства.
16. Способ по п. 15, в котором фильтр определения углового пространственного положения дополнительно содержит модель погрешности вследствие изменения силы тяжести.
17. Способ по п. 16, в котором модель погрешности вследствие изменения силы тяжести включает в себя процесс Гаусса – Маркова первого порядка (GM-1), определяемый следующим образом:
,
где  обозначает постоянную времени процесса GM-1;  обозначает погрешность вследствие изменения силы тяжести; а  обозначает шумовые помехи, возбуждающие процесс GM-1.
18. Компьютерный программный продукт, содержащий:
энергонезависимый машиночитаемый носитель данных с хранящимися на нем командами, исполняемыми процессором для реализации способа управления системой AHRS с целью обеспечения навигации транспортного средства; при этом указанный способ включает в себя:
получение результатов инерциальных измерений из блока инерциальных датчиков (IMU), расположенного на борту транспортного средства, во время его движения;
ввод результатов инерциальных измерений в фильтр определения углового пространственного положения, расположенный на борту транспортного средства;
вычисление, в фильтре определения углового пространственного положения, оценки углового пространственного положения, содержащей расчетные показатели углового пространственного положения и ковариации углового пространственного положения, исходя из результатов инерциальных измерений;
получение результатов измерений курса, по мере их поступления, из источника информации о курсе, расположенного на борту транспортного средства;
ввод результатов измерений курса в фильтр курса, расположенный на борту транспортного средства;
передачу оценки углового пространственного положения, содержащей расчетные показатели углового пространственного положения и ковариации углового пространственного положения, из фильтра определения углового пространственного положения в фильтр курса;
вычисление в фильтре курса оценки курса, содержащей среднее расчетное значение курса и величину отклонения от курса, исходя из результатов измерений курса и оценки углового пространственного положения;
выдачу фильтром курса оценки курса, содержащей среднее расчетное значение курса и величину отклонения от курса, по мере поступления результатов измерений курса, для использования этой оценки в обеспечении навигации транспортного средства; и
выдачу оценки углового пространственного положения фильтром определения углового пространственного положения вне зависимости от наличия результатов измерений курса, благодаря чему оценку углового пространственного положения можно получить в любой области Земли для использования этой оценки в обеспечении навигации транспортного средства.