Программный комплекс алгоритмов автономного определения параметров угловой ориентации беспилотных летательных аппаратов


DOI: 10.34759/trd-2022-124-17

Авторы

Ермаков П. Г.*, Гоголев А. А.**

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: pavel-ermakov-1998@mail.ru
**e-mail: kirbizz8@yandex.ru

Аннотация

В настоящей статье рассматриваются алгоритмы автономного определения угловой ориентации беспилотных летательных аппаратов (БЛА) и приводятся результаты имитационного моделирования работы алгоритмов автономного определения параметров угловой ориентации БЛА на основе данных инерциально — измерительного модуля Xsens MTi — 10 и статистических характеристик получаемых навигационных решений.

Ключевые слова:

навигационные алгоритмы, имитационное моделирование, беспилотный летательный аппарат, акселерометры, магнитометры, датчики угловой скорости, фильтр Махони, фильтр Маджвика, комплементарный фильтр

Библиографический список

  1. Ермаков П.Г., Гоголев А.А. Сравнительный анализ схем комплексирования информации бесплатформенных инерциальных навигационных систем беспилотных летательных аппаратов // Труды МАИ. 2021. № 117. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=156253. DOI: 34759/trd-2021-117-11
  2. Jussi Collin. MEMS IMU carouseling for ground vehicles // IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2014, no. 64 (6). DOI: 1109/TVT.2014.2345847
  3. Pengfei Gui, Liqiong Tang, Subhas Mukhopadhyay. MEMS Based IMU for Tilting Measurement: Comparison of complementary and Kalman filter based data fusion // 10th Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), June 2015. DOI: 1109/ICIEA.2015.7334442
  4. Kalman R.E. A new approach to linear filtering and prediction problems // Journal of Basic Engineering, 1960, vol. 82 (1), pp. 35-45. DOI:1115/1.3662552
  5. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. — М.: Физматгиз, 1962. — 349 с.
  6. Никулин М.С. Отношения правдоподобия критерий // Математическая энциклопедия / Виноградов И.М. (гл. ред). — М.: Советская энциклопедия, 1984. Т.4. С. 151- 1216.
  7. Волков В.А., Кудрявцева И.А. Численное решение задач нелинейной фильтрации на основе алгоритмов фильтра частиц // Труды МАИ. 2016. № 89. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=73405
  8. Robert E. Mahony, T.Hamel, Jean — Michel Pfimlin. Nonlinear Complementary Filters on the Special Orthogonal Group // IEEE Transactions on Automatic Control, July 2008, vol. 53(5), pp. 1203-1218. DOI: 1109/TAC.2008.923738
  9. Sebastian O.H. Madgwick. An efficient orientation filter for inertial and inertial/magnetic sensor arrays, April 30, 2010. URL: https://x-io.co.uk/res/doc/madgwick_internal_report.pdf
  10. Simone A. Ludwig. Optimization of Control Parameter for Filter Algorithms for Attitude and Heading Reference Systems // IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC), July 2018. DOI: 1109/CEC.2018.8477725
  11. Thibaud Michel, Hassen Fourati, Pierre Genevès, Nabil Layaïda. A Comparative Analysis Estimation for Pedestrian Navigation with Smartphones // International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation, October 2015. DOI: 1109/PIN.2015.7346767
  12. Иванченко А.Я. Применение адаптивной настройки пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора для управления антенной радиолокатора // Труды МАИ. 2013. № 66. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=40821
  13. Гоголев А.А., Горобинский М.А. Определение собственного положения микробеспилотного летательного аппарата в условиях замкнутого пространства // Труды МАИ. 2018. № 101. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=97029
  14. Sebastian O.H. Madgwick, Andrew J.L. Harrison, Ravi Vaidyanathan. Estimation of IMU and MARG orientation using a gradient descent algorithm // 2011 IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics Rehab Week Zurich, ETH Zurich Science City, Switzerland, June 29 — July 1, 2011, pp. 179–185
  15. Фильтр Маджвика. 2015. URL: https://habr.com/ru/post/255661/
  16. Donghwan Kim, Jeffrey A. Fessler. Generalizing the optimized gradient method for smooth convex minimization // SLAM Journal on Optimization, 2016, vol. 28(2). DOI: 1137/17m112124x
  17. Ефимов Е.Н., Шевгунов Т.Я. Разработка и исследование методики построения нейронных сетей на основе адаптивных элементов // Труды МАИ. 2012. № 51. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=29159
  18. Parag Narkhede, Shashi Poddar, Rahee Walambe, George Ghinea, Ketan Kotecha. Cascaded Complementary Filter Architecture for Sensor Fusion in Attitude Estimation // Sensors, 2021, vol. 21(6). DOI: 3390/s21061937
  19. Зо Мьо Наин, Щагин А.В., Ле Винь Тханг, Хтин Линн У. Комплементарный фильтр для оценки угла с использованием микроэлектромеханической системы гироскопа и акселерометра // Инженерный вестник Дона. 2020. № 3. URL: http://www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_7__2_Zaw_MyoNaing_Shchagin.pdf_6749b2a99a.pdf
  20. Relationship Between Euler — Angle Rates and Body — Axis Rates. URL: http://www.stengel.mycpanel.princeton.edu/Quaternions.pdf
  21. Буч Г., Рамбо Дж., Джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя. — M.: ДМК Пресс, 2007. — 496 с.
  22. StarUML — The Open Source UML/MDA Platform. URL: https://staruml.io/
  23. MTI User Manual. MTI 10 — series and MTI 100 — series 5th URL: https://www.xsens.com/hubfs/Downloads/usermanual/MTi_usermanual.pdf
  24. Gomes L.L., Leal L., Oliveira T.R., Cunha J.P.V.S., Revoredo T.C. Unmanned Quadcopter Control Using a Motion Capture System // IEEE Latin America Transactions, 16 December 2016. DOI: 1109/TLA.2016.7786340
  25. Masiero A., Fissore F., Antonello R., Cenedese A. A Comparison of UWB and Motion Capture UAV Indoor Positioning // The International Archives Of The Photogrammetry, Remote Sensing And Spatial Informational Sciences, 2019. DOI: 5194/isprs-archives-XLII-2-W13-1695-2019
  26. Delameare M., Duval F., Boutteau R.. A New Dataset of People Flow in an Industrial Site with UWB and Motion Capture Systems // Sensors, 2020, vol. 20 (16). DOI: 3390/s20164511


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход