<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">novtexmech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Мехатроника, автоматизация, управление</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1684-6427</issn><issn pub-type="epub">2619-1253</issn><publisher><publisher-name>Commercial Publisher «New Technologies»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17587/mau.24.551-559</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-1443</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ДИНАМИКА, БАЛЛИСТИКА, УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>DYNAMICS, BALLISTICS AND CONTROL OF AIRCRAFT</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Метод комплексирования данных электронных карт и спутниковых измерений для высокоточного позиционирования подвижных объектов</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>A Method of Combining Data from Electronic Maps and Satellite Measurements for High-Precision Positioning of Moving Objects</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Соколов</surname><given-names>С. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Sokolov</surname><given-names>S. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой "Информатика и вычислительная техника"</p><p>г. Ростов-на-Дону</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Rostov-on-Don, 344002</p></bio><email xlink:type="simple">s.v.s.888@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Погорелов</surname><given-names>В. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Pogorelov</surname><given-names>V. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>д-р техн. наук, доц., проф. кафедры "Информатика и вычислительная техника"</p><p>г. Ростов-на-Дону,</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Rostov-na-Donu, 344003</p></bio><email xlink:type="simple">vadim.pogorelov.rnd@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Охотников</surname><given-names>А. Л.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Okhotnikov</surname><given-names>A. L.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>зам. начальника Департамента — нач. отдела стратегического развития</p><p>Москва</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Deputy Head of the Information Technology Department — Head of the Strategic Development Department</p><p>Moscow, 107078</p></bio><email xlink:type="simple">a.ohotnikov@vniias.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-3"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Куриненко</surname><given-names>М. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kurinenko</surname><given-names>M. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>науч. сотр.</p><p>г. Ростов-на-Дону</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Rostov-on-Don, 344002</p></bio><email xlink:type="simple">poliakova.marianna@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-4"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ), Северо-Кавказкий филиал, Россия</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Moscow Technical University of Communications and Informatics (MTUCI), North Caucasus Branch</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Don State Technical University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-3"><aff xml:lang="ru"><institution>Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте (АО "НИИАС")</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Research and Design Institute for Information Technology, Signalling and Telecommunications on Railway Transport (JSC NIIAS)</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-4"><aff xml:lang="ru"><institution>Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ), Северо-Кавказский филиал, Россия</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Moscow Technical University of Communications and Informatics (MTUCI), North Caucasus Branch</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2023</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>09</day><month>10</month><year>2023</year></pub-date><volume>24</volume><issue>10</issue><fpage>551</fpage><lpage>559</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Commercial Publisher «New Technologies», 2023</copyright-statement><copyright-year>2023</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><license xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice" xlink:type="simple"><license-p>https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/article/view/1443">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/1443</self-uri><abstract><p>Рассмотрен новый подход к обработке спутниковых навигационных измерений для высокоточного позиционирования подвижных объектов, движущихся по заранее известным (программным) траекториям. Существующие методы обработки спутниковой информации, использующие метод наименьших квадратов или его различные модификации, обеспечивают требуемую точность позиционирования в основном только для стационарных объектов. Вместе с тем, для оценки состояния высокодинамичных объектов, с учетом зашумления спутниковых измерений, весьма эффективным является применение современных методов теории стохастической фильтрации, учитывающих и неравномерность движения транспортного объекта, и ошибки при обработке измерений. В основу рассматриваемого подхода положено использование указанных методов нелинейной стохастической фильтрации. Повышение точности позиционирования подвижного объекта предлагается достичь за счет применения электронных карт. Использование цифровой модели пути обеспечивает возможность аппроксимации с заданной точностью априорной (программной) траектории подвижного объекта набором траекторных интервалов-ортодромий. Данные интервалы позволяют установить аналитическую зависимость от навигационных параметров, что обеспечивает высокую точность позиционирования и существенное сокращение вычислительных затрат. Комплексирование информации электронных карт и алгоритмов стохастической фильтрации для динамической обработки спутниковых измерений позволило резко сократить вычислительные затраты при оценке текущих координат подвижного объекта при одновременном существенном повышении точности позиционирования по сравнению с традиционными методами обработки спутниковых сообщений. Эффективность предложенного метода проиллюстрирована численным примером.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>A new approach to the processing of satellite navigation measurements for high-precision positioning of moving objects moving along a priori (program) trajectories is considered. Existing methods of processing satellite information using the least squares method or its various modifications provide the required positioning accuracy mainly only for stationary objects. At the same time, to assess the state of highly dynamic objects, taking into account the noise of satellite measure- ments, it is very effective to use modern methods of stochastic filtering theory, taking into account both the unevenness of the movement of a transport object and errors in the processing of measurements. The considered approach is based on the use of these methods of nonlinear stochastic filtering. It is proposed to increase the accuracy of positioning a moving object using electronic maps. The use of a digital path model makes it possible to approximate with a given accuracy the a priori (program) trajectory of a moving object with a set of trajectory intervals — orthodromies. These intervals allow you to establish an analytical dependence on the navigation parameters, which ensures high positioning accuracy and a significant reduction in computational costs. The integration of information from electronic maps and stochastic filtering algorithms for dynamic processing of satellite measurements made it possible to significantly reduce computational costs when estimating the current coordinates of a moving object and at the same time significantly improve positioning accuracy compared to traditional methods of processing satellite messages.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>пространственные координаты подвижного объекта</kwd><kwd>ортодромическая траектория</kwd><kwd>доплеров- ские измерения</kwd><kwd>измерения псевдодальности</kwd><kwd>нелинейная фильтрация</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>spatial coordinates of a vehicle</kwd><kwd>orthodromic trajectory (Great circle)</kwd><kwd>Doppler measurements</kwd><kwd>pseudo-range measurements</kwd><kwd>non-linear filtering</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Bhatti J., Humphreys T. Hostile control of ships via false GPS signals: Demonstration and detection // NAVIGATION: Journal of The Institute of Navigation. 2017. Vol. 64, N. 1. DOI 10.1002/navi.183.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bhatti J., Humphreys T. Hostile control of ships via false GPS signals: Demonstration and detection, NAVIGATION: Journal of The Institute of Navigation, Spring 2017, vol. 64, no. 1, DOI 10.1002/navi.183.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Микрин Е., Михайлов М. Навигация космических аппаратов по измерениям от глобальных спутниковых навигационных систем. М.: Изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2017. 344 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mikrin E., Mikhailov M. Navigation of spacecraft by measurements from global satellite navigation systems, Moscow, Publishing house of Bauman Moscow State Technical University, 2017, 344 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Розенберг И. Н., Соколов С. В., Уманский В. И., Погорелов В. А. Теоретические основы тесной интеграции инерциально-спутниковых навигационных систем. М.: ООО Издательская фирма "Физико-математическая литература", 2018. 305 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rosenberg I. N., Sokolov S. V., Umansky V. I., Pogorelov V. A. Theoretical bases of close integration of inertial-satellite navigation systems, Moscow, FIZMATLIT, 2018, 312 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Соколов С. В., Погорелов В. А. Стохастическая оценка, управление и идентификация в высокоточных навигационных системах. М.: ООО Издательская фирма "Физикоматематическая литература", 2016. 264 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sokolov S. V., Pogorelov V. A. Stochastic estimation, control and identification in high-precision navigation systems, Moscow, LLC Publishing company "Physico-mathematical Literature", 2016, 264 p. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Емельянцев Г. И., Степанов А. П. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации. С.-Петербург: Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор", 2016. 394 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Emeliantsev G. I., Stepanov A. P. Integrated inertialsatellite systems of orientation and navigation, Saint Petersburg, Concern "Central Research Institute "Electropribor", 2016, 394 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А. И. Перова, В. Н. Харисова. М: Радиотехника, 2010. 800 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Perov A. I., Kharisov V. N. ed. GLONASS. Principles of construction and functioning, Moscow, Radiotekhnika, 2010, 800 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кинкулькин И. Е. Глобальные навигационные спутниковые системы: алгоритмы функционирования аппаратуры потребителя. М.: Радиотехника, 2018. 325 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kinkulkin I. E. Global navigation satellite systems: algorithms for the functioning of consumer equipment, Moscow, Radiotekhnika, 2018, 325 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Jin T., Hu B., Sun Y. et al. Optimal Solution to MultiFrequency BDS Code-Multipath Combination Measurement // The Journal of Navigation. 2019. Vol. 72, N. 5. P. 1297—1314. DOI 10.1017/S0373463319000158.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Jin T., Hu B., Sun Y. et al. Optimal Solution to MultiFrequency BDS Code-Multipath Combination Measurement, The Journal of Navigation, 2019, vol. 72, no. 5, pp. 1297—1314, DOI 10.1017/S0373463319000158.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Косарев Н. С., Падве В. А., Сергеев С. А., Дударев В. И. Использование синтезированного варианта алгоритма параметрической версии МНК-оптимизации результатов ГНССизмерений для их сравнительного анализа // Вестник СГУГиТ (Сибирского государственного университета геосистем и технологий). 2018. Т. 23, № 3. С. 30—45.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kosarev N. S., Padve V. A., Sergeev S. A., Dudarev V. I. Using the synthesized version of the algorithm of the parametric version of the MNC-optimization of GNSS measurement results for their comparative analysis, Bulletin of the Siberian State University of Geosystems and Technologies, 2018, vol. 23, no. 3, pp. 30—45 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Al Bitar N., Gavrilov A. A novel approach for aiding unscented Kalman filter for bridging GNSS outages in integrated navigation systems. // Navigation, Journal of the Institute of Navigation. 2021. Vol. 68, N. 3. P. 521—539. DOI 10.1002/navi.435.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Al Bitar N., Gavrilov A. A novel approach for aiding unscented Kalman filter for bridging GNSS outages in integrated navigation systems, Navigation, Journal of the Institute of Navigation, 2021, vol. 68, no. 3, pp. 521—539, DOI 10.1002/navi.435.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Sage A. P., Melsa J. L., Steinway W. J. Estimation Theory with Applications to Communication and Control // IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics. Oct. 1971. Vol. SMC-1, N. 4. P. 405—405. DOI: 10.1109/TSMC.1971.4308330.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sage A. P., Melsa J. L., Steinway W. J. Estimation Theory with Applications to Communication and Control, IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Oct. 1971, vol. SMC-1, no. 4, pp. 405—405, DOI: 10.1109/TSMC.1971.4308330.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Синицын И. Н. Фильтры Калмана и Пугачева. М.: Логос, 2007. 772 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sinitsyn I. N. Kalman and Pugachev, Moscow, Logos, 2007, 772 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Тихонов В. И., Харисов В. Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем: учеб. пособие для студентов вузов радиотехн. Специальностей. М.: Радио и связь: Горячая линия -Телеком, 2004. 607 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tikhonov V. I., Kharisov V. N. Statistical analysis and synthesis of radio engineering devices and systems: Textbook for universities, Moscow, Radio i svyaz, 2004, 608 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Asgari M., Khaloozadeh H. Robust extended Kalman filtering for nonlinear systems with unknown input: a UBB model approach // IET Radar, Sonar and Navigation. 2020. Vol. 14, N. 11. P. 1837—1844. DOI 10.1049/iet-rsn.2020.0258.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Asgari M., Khaloozadeh H. Robust extended Kalman filtering for nonlinear systems with unknown input: a UBB model approach, IET Radar, Sonar and Navigation, 2020, Vol. 14, no. 11, pp. 1837—1844, DOI 10.1049/iet-rsn.2020.0258.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Herrera E. P., Kaufmann H. Adaptive Methods of Kalman Filtering for Personal Positioning Systems // Proceedings of the 23rd International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS 2010), Portland, OR, September 2010. P. 584—589.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Herrera E. P., Kaufmann H. Adaptive Methods of Kalman Filtering for Personal Positioning Systems, Proceedings of the 23rd International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS 2010), Portland, OR, September 2010, pp. 584—589.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Hu C., Chen W., Chen Y., Liu D. Adaptive Kalman Filtering for Vehicle Navigation // Journal of Global Positioning Systems. 2003. Vol. 2, N. 1. P. 42—47. DOI:10.5081/jgps.2.1.42.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Hu C., Chen W., Chen Y., Liu D. Adaptive Kalman Filtering for Vehicle Navigation, Journal of Global Positioning Systems, 2003, vol. 2, no. 1, pp. 42—47, DOI:10.5081/jgps.2.1.42.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Kerns A. J., Shepard D. P., Bhatti J. A., Humphreys T. E. Unmanned aircraft capture and control via GPS spoofing. // Journal of Field Robotics. 2014. Vol. 31, N. 4. P. 617—636. DOI 10.1002/rob.21513.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kerns A. J., Shepard D. P., Bhatti J. A., Humphreys T. E. Unmanned aircraft capture and control via GPS spoofing, Journal of Field Robotics, 2014, vol. 31, no. 4, pp. 617—636, DOI 10.1002/ rob.21513.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Kucherenko P. A., Sokolov S. V. Analytical Solution of the Navigation Problem on the Orthodromic Trajectory in the Greenwich Coordinate System // Mechanics of Solids. 2018. Vol. 53, Suppl. 2. P. 133—134. DOI 10.3103/S0025654418050114.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kucherenko P. A., Sokolov S. V. Analytical Solution of the Navigation Problem on the Orthodromic Trajectory in the Greenwich Coordinate System, Mechanics of Solids, 2018, vol. 53, Suppl. 2, pp. 133—134, DOI 10.3103/S0025654418050114.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Lukasevich V. I., Pogorelov V. A., Sokolov S. V. Nonlinear filtering of vehicle motion parameters in an integrated navigation system using electronic map data // Russian Aeronautics. 2015. Vol. 58, N. 3. P. 338—344. DOI 10.3103/S1068799815030150.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lukasevich V. I., Pogorelov V. A., Sokolov S. V. Nonlinear filtering of vehicle motion parameters in an integrated navigation system using electronic map data, Russian Aeronautics, 2015, vol. 58, no. 3, рр. 338—344, DOI 10.3103/S1068799815030150.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Kos S., Zec D., Vrani@ D. Differential Equation of a Loxodrome on a Sphere // Journal of Navigation. 1999. Vol. 52, N. 3. P. 418—420. DOI 10.1017/S0373463399008395.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kos S., Zec D., Vrani@ D. Differential Equation of a Loxodrome on a Sphere, Journal of Navigation, 1999, vol. 52, no. 3, рр. 418—420, DOI 10.1017/S0373463399008395.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit21"><label>21</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018666659 Российская Федерация. Программный комплекс для определения параметров ортодромических траекторий: № 2018663785: заявл. 03.12.2018: опубл. 19.12.2018 / Е. В. Жилина, С. В. Соколов, Е. Н. Тищенко; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)".</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Certificate of state registration of the computer program No. 2018666659 Russian Federation. Software package for determining the parameters of orthodromic trajectories: No. 2018663785: application 03.12.2018: publ. 19.12.2018 / E. V. Zhilina, S. V. Sokolov, E. N. Tishchenko; applicant Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Rostov State University of Economics (RINH)" (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
