Стратегия алгоритмического повышения точностных характеристик и информационной надежности инерциально-спутниковых навигационных систем в составе беспилотных летательных аппаратов

Авторы

Грошев А. В.

Арзамасское научно-производственное предприятие «Темп-Авиа», АНПП «Темп-Авиа», ул. Кирова, 26, Арзамас, Нижегородская обл., 607220, Россия

e-mail: groshev_andrew@mail.ru

Аннотация

Повышение информационной надежности инерциально-спутниковых навигационных систем (ИСНС), а также конкуренция за повышение точности коррекции и наведения, в настоящее время, являются важнейшими задачами для разработчиков специальных типов перспективных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

Объектом исследований в данной работе являются безызбыточные ИСНС для высокодинамичных БПЛА, испытываемые в натурных и полунатурных условиях, а также на комплексах имитационного и математического моделирования.

Целью исследований является разработка идеологии и программно-алгоритмических решений для повышения точности и информационной надежности высокоточных ИСНС для БПЛА, непрерывного обеспечения достоверной навигационной информацией систем управления высокодинамичных БПЛА в условиях нестабильной работы аппаратуры потребителей спутниковых навигационных систем (АП СНС) или радиоэлектронного противодействия (РЭП).

В процессе выполнения работы, на основе математических моделей БИНС, АП СНС и программно-математического обеспечения комплексной системы, а также на основе результатов полунатурных и летно-конструкторских испытаний, разработаны стратегия и эффективные программно-алгоритмические решения по идентификации и исключению из совместной обработки сбойной информации в ИСНС, повышающие устойчивость управления, точность и информационную надежность системы.

В работе приведены алгоритмы идентификации сбойной информации на основе анализа невязок фильтра Калмана (ФК), сохраняющие тактико-технические характеристики системы в изменяющихся условиях эксплуатации и результаты их отработки на математическом и имитационном комплексах. Освещен подход к коррекциям по АП СНС после «информационной тени» для высокоточных систем, а также приведены результаты отработки с математических, имитационных и полунатурных испытаний.

Предложенные методы и алгоритмы использованы при формировании идеологии применения некоторых типов БПЛА.

Ключевые слова

инерциально-спутниковая система, сбоезащита, помехозащищенность, информационная надежность

Библиографический список

1. Абукраа А.С., Вилькоцкий М.А., Лыньков Л.М. Влияние на помехоустойчивость и точность абонентских приемников спутниковых навигаторов близкорасположенных экранов с учетом условий распространения радиоволн на реальной местности // Доклады БГУИР. 2017. № 3 (105). С. 85 – 92.

2. Кореванов С.В., Казин В.В. Анализ проблем эксплуатации навигационных систем беспилотных летательных аппаратов на высоких широтах // Научный вестник МГТУ ГА. 2014. № 201. С. 31 – 34.

3. Мухортов В.В., Королев И.Д., Шкуринский С.В. Защита систем спутниковой навигации от внешних программно-аппаратных воздействий // LV Международная научно-практическая конференция «Инновации в науке». (Новосибирск, 30 марта 2016). Сборник статей. – Новосибирск: СибАК, 2016. № 3(52). Ч.II. С. 102 – 108.

4. Филиппов А.А, Бажин Д.А., Хлобыстов А.Н. Повышение эффективности управления беспилотного летательного аппарата в условиях помех // Информационно-управляющие системы. 2014. № 6. С. 45 – 50.

5. Осипов А.С. Военно-техническая подготовка. Военно-технические основы построения средств и комплексов РЭП. – Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2013. – 344 с.

6. Psiaki M.L., Humphreus T.E. Protecting GPS From Spoofers Is Critical to the Future of Navigation // IEEE Spectrum. Telecommunication. Security, 29 July 2016, available at: https://spectrum.ieee.org/telecom/security/protecting-gps-from-spoofers-is-critical-to-the-future-of-navigation.

7. Дворников С.В., Духовницкий О.Г. Оценка помехозащищенности профессионального радионавигационного оборудования системы ГЛОНАСС // Информация и космос. 2015. № 4. С. 73 – 77.

8. Тяпкин В.Н., Дмитриев Д.Д., Мошкина Т.Г. Потенциальная помехоустойчивость навигационной аппаратуры потребителей спутниковых радионавигационных систем // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. 2012. № 3 (43). С. 113 – 119.

9. Антонов Д.А., Жарков М.В., Кузнецов И.М., Чернодубов А.Ю. Методы повышения точности и помехозащищенности навигационного обеспечения транспортного средства // Труды МАИ. № 90. 2016. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=74758

10. Богданов М.Б., Прохорцов А.В., Савельев В.В. Способ борьбы с помехами СНС // Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. № 1. С. 292 – 298.

11. Востриков О.В. Обоснование облика навигационной системы ударного беспилотного летательного аппарата // Труды МАИ. 2011. № 48. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=26757

12. Степанов О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Введение в теорию оценивания. – СПб.: Электроприбор, 2009. Ч. 1. – 496 с.

13. Бабич О.А. Обработка информации в навигационных комплексах. – М.: Машиностроение, 1991. – 512 с.

14. Кузовков Н.Т., Салычев О.С. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация. – М.: Машиностроение, 1982. – 216 с.

15. Чернодаров А.В. Контроль и адаптивно-робастная оценка состояния интегрированных навигационных систем на базе квантово-оптических измерителей // Научный вестник МГТУ ГА. 2012. № 185(11). С. 5 – 12.

16. Дмитриев С.П., Колесов Н.В., Осипов А.В. Информационная надежность, контроль и диагностика навигационных систем. – СПб.: Электроприбор, 2004. – 208 с.

17. Грошев А.В., Фролова О.А. Помехоустойчивый адаптивно-робастный алгоритм контроля данных в комплексной инерциально-спутниковой навигационной системе // Управление большими системами. 2018. № 74. С. 63 – 80.

18. Бухалёв В.А., Болдинов В.А. Фильтрация сигналов при низкочастотных помехах в измерительно-информационных системах беспилотных летательных аппаратов // Труды МАИ. 2017. № 97. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=87283

19. Лонер Р.Л., Уилкинсон Г.Н. Устойчивые статистические методы оценки данных. – М.: Машиностроение, 1984. – 232 с.

20. Грошев А.В., Фролова О.А. Алгоритм контроля достоверности измерений инерциально-спутниковой навигационной системы // Материалы XVIII конференции молодых ученых «Навигация и управление движением» с международным участием (Санкт-Петербург, 15-18 марта 2016). – СПб.: Электроприбор, 2016. – 691 с.

21. Бокс Дж. Дженкинс Г. Анализ временных рядов. Прогноз и управление. – М.: «Мир», 1974. Кн.1 – 406 с. Кн. 2 – 197 с.

22. Макаров И.В. Имитационное моделирование полета комплекса беспилотного летательного аппарата // Сибирский журнал науки и технологий. 2010. № 6 (32). С. 78 – 82.

Скачать статью