Комплекс локальной радионавигации и позиционирования мобильных беспилотных объектов

Постановка проблемы. Современные мобильные беспилотные объекты в значительной степени зависят от сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). Однако в условиях радиоэлектронного подавления, отсутствия спутникового покрытия или эксплуатации в ограниченных пространствах применение ГНСС становится затруднительным либо невозможным. Существующие альтернативные методы локальной навигации, основанные на инерциальных измерениях или системах технического зрения, обладают ограничениями, связанными с накоплением ошибок, высокой вычислительной сложностью и зависимостью от условий окружающей среды. В связи с этим актуальной является разработка устойчивого и высокоточного комплекса локальной радионавигации для мобильных беспилотных объектов.

Цель. Разработать и экспериментально исследовать комплекс локальной радионавигации и позиционирования мобильных беспилотных объектов на основе сверхширокополосной технологии связи, обеспечивающий определение координат объектов с высокой точностью в режиме реального времени в условиях отсутствия или подавления сигналов ГНСС.

Результаты. Представлены результаты разработки и испытаний экспериментального образца комплекса локальной радионавигации и позиционирования мобильных беспилотных объектов, предназначенного для определения координат объектов с высокой точностью в режиме реального времени и в условиях отсутствия или подавления сигналов ГНСС. Проведен анализ существующих методов навигации мобильных объектов, включая инерциальные системы, системы технического зрения и радионавигационные методы, основанные на обработке радиосигналов. По результатам сравнительного анализа в качестве реализуемого метода выбран радионавигационный с использованием сверхширокополосной (СШП) технологии связи стандарта IEEE 802.15.4z-2020 и алгоритма Double Sided Two Way Ranging (DS-TWR). Рассмотрены особенности применения СШП-технологии для решения задач локального позиционирования. Приведено математическое описание алгоритма DS-TWR и метода мультилатерации, используемого для вычисления координат объекта. Разработан экспериментальный образец комплекса локальной радионавигации и позиционирования и проведены его исследования.

Практическая значимость. Полученные результаты подтверждают возможность применения экспериментального образца комплекса локальной радионавигации и позиционирования для обеспечения локальной навигации мобильных беспилотных объектов в условиях отсутствия сигналов ГНСС, в том числе при эксплуатации объектов в ограниченных и заранее определенных зонах, а также при решении задач мониторинга и координации движения беспилотных платформ.