А.Б. Борзов1, Ю.А. Сидоркина2, С.В. Микаэльян3, А.В. Колесников4, Д.А. Власенко5

1–5 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Несмотря на долгую историю работ, посвященных созданию корреляционно-экстремальных навигационных систем (КЭНС), и большой объем накопленных результатов данная технология пока не достигла уровня, обеспечивающего возможность ее повсеместного применения. Основным сдерживающим фактором развития здесь является технология измерительной подсистемы локальных аномалий естественных физических полей, что стимулирует дальнейшее проведение исследований как в области разработки методов и средств реализации конкретных КЭНС, так и в области изучения ее потенциальных возможностей. Последний аспект имеет не только теоретическое значение, но и позволяет делать важные практические выводы, касающиеся особенностей применения, принципов построения и реализации подобных навигационных систем, а также их измерительных подсистем.

Цель. Провести исследование влияния на точность определения местоположения системы навигации по геомагнитному полю особенностей работы измерителя информационных параметров – типа и состава применяемых в настоящее время датчиков.

Результаты. Приведено определение потенциально достижимой точности поправок к показаниям опорной инерциальной навигационной системы с помощью корреляционно-экстремальных алгоритмов по геомагнитному полю на основе небайесовского подхода с использованием неравенства Крамера–Рао для измерителей модуля и компонент вектора индукции магнитного поля. Проведен анализ целесообразности использования датчиков компонент вектора, модуля и комбинации обоих
типов измерителей индукции магнитного поля для целей навигации.

Практическая значимость. Результаты данного исследования могут быть использованы для проектирования навигационных систем высокой точности.

1. Красовский А.А., Белоглазов И.Н., Чигин Г.П. Теория корреляционно – экстремальных навигационных систем. М.: Наука. 1979.
2. Белоглазов И.Н., Джанджгава Г.И., Чигин Г.П. Основы навигации по геофизическим полям. М.: Наука. 1985.
3. Джанджгава Г.И., Августов Л.И. Навигация по геополям. Научно-методические материалы. М.: ООО «Научтехлитиздат». 2018.
4. Каршаков Е.В., Павлов Б.В., Тхоренко М.Ю., Папуша И.А. Перспективные системы навигации летательных аппаратов с использованием измерений потенциальных физических полей // Гироскопия и навигация. 2021. Т. 29. № 1 (112). С. 32–51. DOI 10.17285/0869-7035.0055.
5. Пешехонов В.Г. Высокоточная навигация без использования информации глобальных навигационных спутниковых систем // Гироскопия и навигация. 2022. Т. 30. № 1 (116). С. 3–11.
6. Вязьмин В.С., Голован А.А., Папуша И.А., Попеленский М.Ю. Информативность измерений векторного магнитометра и глобальных моделей магнитного поля Земли для коррекции БИНС летательного аппарата // Сб. материалов XXIII Санкт-Петербургской междунар. конф. по интегрированным навигационным системам. СПб: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2016. С. 340–344.
7. Степанов О.А., Носов А.С., Торопов А.Б. Навигационная информативность геофизических полей и выбор траекторий в задаче уточнения координат с использованием карты // Известия ТулГУ. Технические науки. 2018. № 5. С. 74–92.
8. Копытенко Ю.А., Петрова А.А., Августов Л.И. Анализ информативности магнитного поля земли для автономной глобальной навигации // Фундаментальная и прикладная геофизика. 2016. Т. 9. № 4.
9. Степанов О.А., Торопов А.Б. Методы нелинейной фильтрации в задаче навигации по геофизическим полям. Ч. 1. Обзор алгоритмов // Гироскопия и навигация. 2015. № 3 (23). C. 102–125.
10. Степанов О.А. Приближенные методы анализа потенциальной точности в нелинейных навигационных задачах. Ленинград.: ЦНИИ «Румб». 1986.
11. Балакришнан А.В. Теория фильтрации Калмана. М.: Мир. 1988.
12. Степанов О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Ч. 1. Введение в теорию оценивания / Изд. 3-е, исправл. и доп. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2017.
13. Степанов О.А., Соколов А.И., Долнакова А.С. Анализ потенциальной точности оценивания параметров случайных процессов в задачах обработки навигационной информации // Материалы XII Всеросс. совещания по проблемам управления. М: ИПУ им. В.А.Трапезникова РАН, 16–19 июня 2014. С. 3730–3740.
14. Волковицкий А.К., Каршаков Е.В., Харичкин М.В. Система аэромагнитной съемки аномалий магнитного поля // Датчики и системы. 2007. № 8. С. 17– 21.
15. Каршаков Е.В., Тхоренко М.Ю., Павлов Б.В. Аэромагнитная градиентометрия и ее применение в навигации // Проблемы управления. 2016. № 2. С. 72–80.
16. Foley C.P., Tilbrook D.L., Leslie K.E., Binks R.A. and etc. Geophysical exploration using magnetic gradiometry based on HTS SQUIDs // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2001. № 11 (1). P. 1375–1378.
17. Stolz R., Zakosarenko V., Schulz M., Chwala A. and etc. Magnetic full-tensor SQUID gradiometer system for geophysical applications, Leading Edge, 2006. № 25. P. 178–180.
18. Schiffler M., Queitsch M., Stolz R., Chwala A. and etc. Calibration of SQUID vector magnetometers in full tensor gradiometry systems. Geophys. J. Int. 2014. № 198. P. 954–964.