В.А. Погорелов – д.т.н., вед. науч. сотрудник, 

ФГУП «РНИИРС» ФНПЦ

А.О. Семилеткин – вед. инженер-программист, 

ФГУП «РНИИРС» ФНПЦ

А.В. Цицилин – инженер, 

ФГУП «РНИИРС» ФНПЦ

К.Т. Ломтатидзе – инженер, 

ФГУП «РНИИРС» ФНПЦ

Постановка проблемы. Определение параметров движения малого беспилотного летательного аппарата (МБЛА) в отсутствии сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) и при воздействии помех различной физической природы является нерешенной до настоящего времени проблемой. Поэтому поиск путей ее решения имеет важное значение как для развития теории навигации, так и практического применения МБЛА.

Цель. Разработать алгоритм фильтрации, обеспечивающий требуемую точность решения задачи автономной навигации МБЛА за счет использования современных методов теории нелинейной стохастической фильтрации без использования сигналов ГНСС.

Результаты. Построена стохастическая модель навигационно-телекоммуникационной системы (НТС) МБЛА в форме «объект–наблюдатель» и разработан алгоритм фильтрации, учитывающий наличие корреляционных связей между шумами объекта и наблюдателя. Приведены результаты имитационного моделирования, свидетельствующие о возможности использования разработанного в статье подхода в современных и перспективных НТС автономных МБЛА.

Практическая значимость. Предложенный подход к решению задачи навигации обеспечивает требуемую точность оценивания навигационных параметров МБЛА в отсутствии сигналов ГНСС, что делает целесообразным его применение в современных и перспективных МБЛА.

1. Brian L. Stevens, Frank L. Lewis, Eric N. Johnson. Aircraft Control and Simulation: Dynamics, Controls Design and Autonomous Systems. Edition 3rd. John Wiley & Sons. 2016. 749 p.
2. Reg Austin. Unmanned Aircraft Systems – UAVS Design, Development and Deployment. John Wiley & Sons. 2011. 372 p.
3. Mohinder S. Grewal, Angus P. Andrews, Chris G. Bartone. Global navigation satellite systems, inertial navigation, and integration. John Wiley & Sons. 2013. 561 p.
4. Погорелов В.А. Перспективы применения беспилотных летательных аппаратов в строительстве // Инженерный вестник Дона. 2016. № 1(40). С. 58−64.
5. Современные информационные технологии в задачах навигации и наведения беспилотных маневренных летательных аппаратов / Под ред. М.Н. Красильщикова, Г.Г. Себрякова. М.: Физматлит. 2009. 556 с.
6. Соколов С.В., Погорелов В.А. Стохастическая оценка, управление и идентификация в высокоточных навигационных системах. М.: Физматлит. 2016. 264 с.
7. Соколов С.В., Погорелов В.А. Основы синтеза многоструктурных бесплатформенных навигационных систем. М.: Физматлит. 2009. 190 с.
8. Погорелов В.А. О применении параметров Кейли-Клейна для синтеза стохастического вектора состояния бесплатформенной навигационной системы автономного летательного аппарата // Автоматика и телемеханика. 2008. № 8. С. 48−55.
9. Погорелов В.А., Соколов С.В. Решение задачи тесной интеграции спутниковой и инерциальной платформенной навигационной системы // Космические исследования. 2015. Т. 53. № 6. С. 497−508.
10. Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем / Под общ. ред. д.т.н. В.Я. Распопова. СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2009. 280 с.
11. Малютин Д.М., Малютина М.Д. Информационно-измерительная и управляющая система беспилотных летательных аппаратов на микромеханических чувствительных элементах повышенной точности // Известия ВУЗзов. Авиационная техника. 2014. № 2. С. 39−43.
12. Матвеев В.В., Распопов В.Я. Приборы и системы ориентации, стабилизации и навигации на МЭМС датчиках. Тула: Изд. ТулГУ. 2017. 225 с.
13. Salychev O.S. MEMS-based inertial navigation: expectations and reality. М.: BMSTU-Press. 2012. P. 208.
14. Розенберг И.Н. Теоретические основы тесной интеграции инерциально-спутниковых навигационных систем. М.: Физматлит. 2018. 312 с.
15. Емельянцев Г.И., Степанов А.П. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации / Под общ. ред. акад. РАН В.Г. Пешехонова. СПб.: ГНЦ РФ АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2016. 394 с.
16. Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов / Под общ. ред. акад. РАН В.Г. Пешехонова. СПб: ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор». 2003. 390 с.
17. Interface Control Document: NAVSTAR GPS Space Segment. Navigation User Interfaces (ICD-GPS-200). Rockwell Int. Corp. 1987. 3427. https://www.gps.gov/technical/icwg/.
18. Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. М.: Радиотехника. 2010.
19. Дятлов А.П., Дятлов П.А., Кульбикаян Б.Х. Радиоподавление аппаратуры потребителей спутниковой радионавигационной системы «Навстар» сигналоподобными помехами // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. 2004. № 4(128). С. 19−22.
20. 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. V. 31. № 4. P. 617−636.
21. Bhatti J., Humphreys T. Hostile control of ships via false GPS signals: Demonstration and detection, submitted to Navigation (in review). 2015.
22. Смоленцев С.В. Определение координат мобильных абонентов в сетях сотовой связи стандарта GSM // Гироскопия и навигация. 2006. № 4(55). С. 41−53.
23. Погорелов В.А., Соколов С.В., Семилеткин А.О. Решение задачи навигации БПЛА на ортодромии // Тр. ФГУП «НПЦ АП» Системы и приборы управления. 2018. № 1. С. 67−69.
24. Методы спутникового и наземного позиционирования. Перспективы развития технологий обработки сигналов / Под ред. Д. Дардари, Э. Фаллетти, М. Луизе. М.: Техносфера. 2012. 528 с.
25. Пономарев Л.И. Современные радиовысотомеры в системах управления и навигации. Состояние, проблемы, перспективы // 8-я Санкт-Петербургская Междунар. конф. по интегрированным навигационным системам. 28−30 мая 2001. СПб.: ЦНИИ «Электроприбор». 2001. С. 110−112.
26. Синицын И.Н. Фильтры Калмана и Пугачева. М.: Логос. 2006. 640 с.
27. Ишлинский А.Ю. Ориентация, гироскопы и инерциальная навигация. М.: Наука. 1976. 672 с.
28. Тихонов В.И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем. М.: Радио и связь. 1991. 608 с.
29. Соколов С.В., Ковалев С.М., Кучеренко П.А., Смирнов Ю.А. Методы идентификации нечетких и стохастических систем. М.: Физматлит. 2018. 432 с.