О.О. Лободинова1, А.А. Строцев2

1,2 ФНПЦ «РНИИРС» (г. Ростов-на-Дону, Россия)

2aastrocev@gmail.com

Постановка проблемы. При выборе или разработке новых алгоритмов оценки пространственного положения объектов на основе данных навигационной аппаратуры потребителя (НАП) глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) и данных инерциальных микроэлектромеханических систем (МЭМС) (модулей) возникает задача формирования тестовых модельных входных данных, соответствующих определённым условиям. К таким условиям можно отнести, например, требования ограниченности приращений по времени элементов пространственно-временных траекторий и простоты формирования их характерных участков. В качестве характерных участков пространственно-временных траекторий могут выступать участки неподвижного положения – участки «Покоя» или участки прямолинейного движения. Важность формирования этих участков обусловлена необходимостью проверки потенциальных возможностей сравниваемых или разрабатываемых алгоритмов оценки пространственного положения объектов на предмет обеспечения улучшения их точностных характеристик при наличии таких участков в различных условиях.

Цель. Обеспечение выбора алгоритма оценки пространственного положения объектов, эффективного по критерию пригодности. Для достижения цели требуется решить задачу: разработать модель формирования данных для сравнения алгоритмов оценки пространственного положения объектов, обеспечивающую выполнение требования ограниченности приращений по времени элементов пространственно-временных траекторий и простое формирование их характерных участков.

Результаты. Предложена модель формирования данных для сравнения алгоритмов оценки пространственного положения объектов, которая обеспечивает выполнение требования ограниченности приращений по времени элементов пространственно-временных траекторий и простое формирование их характерных участков. В основе модели лежит выбор набора таких задаваемых параметров, которые бы позволяли с одной стороны формировать характерные участки пространственно-временных траекторий, а с другой стороны получать модельные выходные данные НАП ГНСС и инерциальных МЭМС-модулей. Выбранный набор задаваемых параметров модели определяется посредством набора аналитически задаваемых функций с последовательным вычислением их параметров, что значительно проще, по сравнению с традиционными подходами, подразумевающими решение краевых задач оптимального управления с ограничениями на вид функций управления или построение и применение генетических моделей и алгоритмов.

Практическая значимость. Применение разработанной модели позволяет формировать тестовые модельные входные данные для выбора или разработки новых алгоритмов оценки пространственного положения объектов, реализуемых в устройствах, включающих НАП ГНСС и инерциальные МЭМС-модули, и выдающие результаты как в условиях реального времени, так и в условиях отложенного времени. Эффективность предложенного решения подтверждена по критерию пригодности в рассмотренных условиях.

Лободинова О.О., Строцев А.А. Модель формирования данных навигационных датчиков для оценки пространственного положения объектов // Успехи современной радиоэлектроники. 2024. T. 78. № 7. С. 37–48. DOI: https://doi.org/10.18127/ j20700784-202407-04

1. Селезнёв В.П. Навигационные устройства: учебное пособие для втузов. М.: Оборонгиз. 1961. 615 с.
2. Белавин О.В. Основы радионавигации: Учебное пособие для вузов. М.: Сов. радио. 1977. 320 с.
3. Ярлыков М.С. Статистическая теория радионавигации. М.: Радио и связь. 1985. 344 с.
4. Кузовков Н.Т., Салычев О.С. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация. М.: Машиностроение. 1982. 216 с.
5. Миков А.Г. Алгоритмы навигации автотранспорта с использованием МЭМС-датчиков грубого класса точности / Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.13.18 – «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ». Петрозаводск. 2021. 24 с.
6. Грошев А.В., Фролова О.А. Помехоустойчивый адаптивно-робастный алгоритм контроля данных в комплексной инерциально-спутниковой навигационной системе // Управление большими системами: сб. трудов. 2018. Вып. 74. С. 63–80.
7. Алехова Е.Ю. Некоторые задачи бесплатформенных инерциальных навигационных систем / Диссертация на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.02.01 – «Теоретическая механика». Москва. 2016. 102 с.
8. Ван Ю., Цзяо Ч.-Ш., Шкель А.М. Пешеходная инерциальная навигация с коррекцией по нулевой скорости и комплексированием датчиков // Гироскопия н навигация. 2021. Т. 29. № 1. С. 3–32.
9. Щербатюк Д.А. Алгоритм навигационного обеспечения работы группы АНПА на основе фильтра частиц и разностно-дальномерной гидроакустической системы // Подводные исследования и робототехника. 2021. № 4. С. 50–57.
10. Аль-Мансур М., Шуаиб И., Джафар А., Потапов А.А. Аналитический алгоритм оценки пространственного положения и курса объекта // Гироскопия н навигация. 2019. Т. 27. № 1. С. 72–92.
11. Лободинова О.О. Алгоритм определения пространственного положения объекта по данным инерциальных МЭМС-модулей на основе выявления характерных участков его пространственно-временной траектории // Радиолокация, навигация, связь: сборник трудов XXX Междунар. научно-техн. конф. Т. 3. Воронеж: Издательский дом ВГУ. 2024. С. 114–123.
12. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А.А. Красовского. М.: Гл.ред. физ.-мат. лит. 1987. 712 с.
13. Abu-Dakka F.J., Valero F.J., Suner J.L., Mata V.A. Adirect approach to solving trajectory planning problems using genetic algorithms with dynamics in complex environments // Robotica. 2015. V. 33. № 3. P. 669–683.
14. Акиншин Н.С., Есиков О.В., Агафонов Д.О. Применение генетического алгоритма для получения модели траектории летательного аппарата // Известия Тул.ГУ. Технические науки. 2021. Вып. 9. С. 19–24.
15. Антонов В.О., Гурчинский М.М., Петренко В.И., Тебуева Ф.Б. Метод планирования траектории движения точки в пространстве с препятствиями на основе итеративной кусочно-линейной аппроксимации // Системы управления, связи и безопасности. 2018. № 1. С. 168–182.
16. Машимов М.М. Волноводный. Геодезия. Теоретическая геодезия: Справочное пособие / Под ред. В.П. Савиных и В.Р. Ященко. М.: Недра. 1991. 268 с.
17. Елисеев А.В., Погорелов В.А., Строцев А.А., Хуторцев В.В. Теоретические основы телекоммуникационных радиотехнических систем и устройств. Учебник / Под ред. А.А. Косогора. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2023.