Позиционирование беспилотных транспортных средств при движении с огибанием рельефа местности на основе сильносвязанной навигационной системы
https://doi.org/10.17587/mau.27.97-105
Аннотация
В настоящее время комплексирование спутниковых навигационных систем (СНС) и корреляционно-экстремальных навигационных систем (КЭНС) беспилотных транспортных средств (БТС) осуществляется на принципах раздельной или, в лучшем случае, слабой интеграции, когда их измерения обрабатываются различными навигационными алгоритмами на основе методов стохастической фильтрации с последующей коррекцией неизбежных рассогласований различными методами оптимизации. Для подобного подхода характерны как большие вычислительные затраты, ввиду необходимости параллельной реализации алгоритмов обработки измерений СНС и КЭНС и последующего решения задачи оптимизации, так и критичность точности позиционирования к возрастанию уровня интенсивности помех радиоизмерений. В связи с этим предлагается решение задачи повышения точности позиционирования БТС на основе принципа сильносвязанной интеграции, предполагающего представление вектора координат БТС и высоты рельефа подстилающей поверхности в виде единого навигационного вектора, динамическая оценка которого осуществляется общим стохастическим фильтром. Подобная обработка измерений помимо резкого сокращения вычислительных затрат обеспечивает устойчивое и высокоточное оценивание навигационных параметров БТС в условиях интенсивных помех как естественного, так и искусственного происхождения. Приведены результаты численного эксперимента, иллюстрирующие эффективность предложенного подхода.
Об авторах
С. В. СоколовРоссия
С. В. Соколов, д-р техн. наук, проф.
Москва
В. А. Погорелов
Россия
В. А. Погорелов, д-р техн. наук, доц.
г. Ростов-на-Дону
Список литературы
1. Jin S., Xu G. Global Navigation Satellite Systems: Signal, Theory and Applications. Cham: Springer, 2022. 426 p.
2. Groves P. D. Principles of GNSS, Inertial, and Multisensor Integrated Navigation System (3rd ed.). London: Artech House, 2013. 776 p.
3. Bevly D. M., Cobb J. A. GNSS for Vehicle Control. Hoboken: Artech House, 2009. 320 p.
4. Баклицкий В. К. Корреляционно-экстремальные методы навигации и наведения. Тверь: ТО "Книжный клуб", 2009. 360 с.
5. Nebylov A., Watson J. Aerospace Navigation Systems: Correlation-Extremal Methods and Applications. Hoboken, NJ: Wiley, 2016. 392 p.
6. Сырямкин В. И., Шидловский В. С. Корреляционноэкстремальные радионавигационные системы. Томск: Том. ун-та, 2010. 316 с.
7. Огородников К. О. Анализ точности нахождения координат местоположения в корреляционно экстремальных навигационных системах по рельефу местности // Управление большими системами. 2019. Вып. 80. С. 116—134.
8. Psiaki M. L., O’Hanlon B. W., Bhatti J. A., Shepard D. P., Humphreys T. E. GPS Spoofing Detection via Dual-Receiver Correlation of Military Signals // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2013. Vol. 49, N. 4. Р. 2250—2267.
9. Borio D. Robust Signal Processing for GNSS // Proc. of the 2017 European Navigation Conference (ENC). Lausanne, Switzerland, 2017. Р. 150—158.
10. Baziar A. R., Moazedi M., Mosavi M. R. Analysis of single frequency GPS receiver under delay and combining spoofing algorithm // Journal of Wireless Personal Communications. 2015. Vol. 83, N. 3. Р. 1955—1970.
11. Psiaki M. L., Humphreys T. E. GNSS spoofing and detection // Proceedings of the IEEE, 2016. Vol. 104, N. 6. Р. 1258—1270.
12. Schmidt G. T. GPS based navigation systems in difficult environments // Gyroscopy and Navigation. 2019. Vol. 10, N. 2. P. 41—53.
13. Schmidt G., Phillips R. INS/GPS Integration Architectures // NATO RTO Lecture Series, RTO-EN-SET-116, Low-Cost Navigation Sensors and Integration Technology, 2011.
14. Емельянцев Г. И., Степанов А. П. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации / Под общей редакцией В. Г. Пешехонова. СПб.: Изд-во Концерна "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор", 2016. 394 с.
15. Соколов С. В., Погорелов В. А. Стохастическая оценка, управление и идентификация в высокоточных навигационных системах. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2016. 264 с.
16. Розенберг И. Н., Соколов С. В., Уманский В. И., Погорелов В. А. Теоретические основы тесной интеграции инерциально-спутниковых навигационных систем. М.: Физматлит, 2018. 312 с.
17. Noureldin A., Karamat T. B., Georgy J. Fundamentals of Inertial Navigation, Satellite-based Positioning and their Integration. Berlin: Springer, 2012. 412 p.
18. Pritchett J. E., Pue А. J. Robust Guidance and Navigation for Airborne Vehicles Using GPS/ Terrain Aiding // Position Location and Navigation Symposium, IEEE 2000, San Diego, CA, USA. P. 457—463.
19. Mayer A., Kiesel C., Trommer G. F. Performance analysis of federated filter for radar, terrain-referenced navigation, GPS and INS integration // Gyroscopy and Navigation. 2011. Vol. 3, N. 74. P. 12—23.
20. Tang J., Li P. Airborne Integrated Navigation System Based on SINS/GPS/TAN/EOAN // Mathematical Problems in Engineering. 2020. Vol. 5. P. 1—9.
21. Gao S., Xue L., Zhong Y. Random weighting method for estimation of error characteristics in SINS/GPS/SAR integrated navigation system // Aerospace Science and Technology. 2015. Vol. 46. P. 22—29.
22. Pogorelov V. A. Multi-structural estimation of an integrated navigation system of a reusable spacecraft // Cosmic Research. 2008. N. 46(3). P. 238—243.
23. Lee J., Chang-Ky Sung, Oh J., Han K., Lee S., MyeongJong Yu. А Pragmatic Approach to the Design of Advanced Precision Terrain-Aided Navigation for UAVs and Its Verification // Remote Sens. 2020. N. 12. P. 1396
24. Pogorelov V. A., Sokolov S. V. Algorithmic Support for Integrated Navigation Systems // Journal of Computer and Systems Sciences International. 2008. Vol. 47, N. 2. P. 308—320.
25. Lee J., Sung C., Park B., Lee Н. Design of INS/GNSS/ TRN Integrated Navigation Considering Compensation of Barometer Error // J. Korea Inst. Mil. Sci. Technol. 2019. N. 22. Р. 197—206.
26. Krempasky J. J. Тerminal area navigation using relative GPS bias states with a terrain scene // Navigation, Journal of the Institute of Navigation. Vol. 46, N. 2. Р. 139—146.
27. Rusnak I. Optimal State Estimation of Nonlinear Dynamic Systems, Nonlinear Systems // Nonlinear Systems — Modeling, Estimation, and Stability. In Tech. 2018. P. 159—178.
28. Krishnan W. Nonlinear Filtering and Smoothing: An Introduction to Martingales, Stochastic Integrals and Estimation. N.-Y.: Dover Publications, 2005. 336 p.
Рецензия
Для цитирования:
Соколов С.В., Погорелов В.А. Позиционирование беспилотных транспортных средств при движении с огибанием рельефа местности на основе сильносвязанной навигационной системы. Мехатроника, автоматизация, управление. 2026;27(2):97-105. https://doi.org/10.17587/mau.27.97-105
For citation:
Sokolov S.V., Pogorelov V.A. Guaranteed-Accuracy Positioning of Terrain-Following Unmanned Vehicles Using Tightly Coupled Integration of Satellite and Correlation-Extremal Navigation Systems. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2026;27(2):97-105. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.27.97-105
JATS XML

















.png)






