Исследование методов и разработка алгоритмов комплексирования навигационной информации


Авторы

Овакимян Д. Н.*, Зеленский В. А.**, Капалин М. В.***, Ерескин И. С.****

Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Московское шоссе, 34, Самара, 443086, Россия

*e-mail: dd55@bk.ru
**e-mail: vaz-3@yandex.ru
***e-mail: no95typem@yandex.ru
****e-mail: sergeyeldoradotlt@gmail.com

Аннотация

Рассмотрены вопросы повышения точности и достоверности навигационной информации путем комплексирования сигналов, получаемых от разных источников. Решить проблему предлагается с помощью модифицированного фильтра Калмана, выбранного в результате сравнительного анализа известных реализаций по точности и вычислительной сложности. Программная реализация алгоритма выполнена в среде MAVROS.

Ключевые слова:

беспилотный летательный аппарат, полетный контроллер, комплексирование навигационной информации, калмановская фильтрация

Библиографический список

  1. Алешин Б.С., Афонин А.А., Веремеенко К.К. и др. Ориентация и навигация подвижных объектов: современные информационные технологии. – М.: Физматлит, 2006. - 421 с.

  2. Алешин Б.С., Антонов Д.А., Веремеенко К.К. и др. Малогабаритный интегрированный навигационно-посадочный комплекс // Труды МАИ. 2012. № 54. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=29692

  3. Кузнецов А.Г. Автоматизация процесса посадки малогабаритного беспилотного летательного аппарата в особых ситуациях // Труды МАИ. 2011. № 45: URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=25425

  4. Лунев Е.М. Исследование сходимости нового алгоритма определения навигационных параметров беспилотного аппарата на базе фотоизображения // Труды МАИ. 2010. № 45. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=25431&PAGEN_2=2

  5. Алхаддад Мухаммад. Моделирование и управление ориентацией квадрокоптера с использованием линейного квадратического регулятора // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2016. Т. 1. № 12. С. 883-886.

  6. Saied M. BFA fuzzy logic based control allocation for fault-tolerant control of multirotor UAVs // Aeronautical Journal - New Series, 2019, no. 123 (1267), pp. 1356-1373. DOI:10.1017/aer.2019.58

  7. Савельев В.М., Антонов Д.А. Выставка бесплатформенной инерциальной навигационной системы беспилотного летательного аппарата на подвижном основании // Труды МАИ. 2011. № 45. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=25497&PAGEN_2=2

  8. Alex G Quinchia, Gianluca Falco, Emanuela Falletti, Fabio Dovis. A Comparison between different error modeling of MEMS applied to GPS / INS integrated systems // Sensors (Basel), 24 July 2013, vol. 13, no. 3, pp. 9549-9588. DOI:10.3390/s130809549

  9. Liu Hong Dan, Shu Xiong Ying, Li Xi Sheng. Application of Strongly Tracking Kalman Filter In MEMS Gyroscope Bias Compensation // 6th International Conference on Advanced Materials and Computer Science, ISAMCS 2017. DOI: 10.23977/icamcs.2017.1004

  10. Tang. Pham Van, Thang Nguyen Van, Duc Anh Nguyen, Trinh Chu Duc. 15 – State Extended Kalman Filter Design for INS / GPS Navigation System // Journal of Automation and Control Engineering, January 2015, vol. 3, no. 2, pp. 109-114. DOI: 10.12720/joace.3.2.109-114

  11. Yan Chen, Dan Li, Yanhai Li, Xiaoyuan Ma. Use Moving Average Filter to Reduce Noises in Wearable PPG During Continuous Monitoring // EAI International Conference on Wearables in Healthcare, Budapest, Hungary, vol. eHealth 2016, LNICST 181, pp. 193-203. DOI: 10.1007/978-3-319-49655-9_26

  12. Mushfiqul Alam, Jan Rohac. Adaptive Data Filtering of Inertial Sensors with Variable Bandwidth // Sensors, February 2015, vol. 15, no. 2, pp. 3282-3298. DOI: 10.3390/s150203282

  13. Paola Pierleoni, Alberto Belli, Lorenzo Maurizi, Lorenzo Palma. A Wearable Fall Detector for Elderly People Based on AHRS and Barometric Sensor // Sensors, September 2016, vol. 16, no. 17, pp. 1-1. DOI: 10.1109/JSEN.2016.2585667

  14. Wenjiao Xiao, Zgu, Yu. An Unconventional Multiple Low-Cost IMU and GPS-Integrated Kinematic Positioning and Navigation Method Based on Singer Model // Sensors, October 2019, vol. 19, no. 19. DOI: 10.3390/s19194274

  15. Vishal Awasthi, Krishna Raj. A Comparison of Kalman Filter and Extended Kalman Filter in State Estimation // International Journal of Electronics Engineering, 2011, vol. 3, no. 1, pp. 67-71.

  16. Сухомлинов Д.В., Медведь А.Н. О комплексировании данных в информационно-управляющей системе летательного аппарата // Двигатель. 2014. № 5 (95). C. 38-41.

  17. Долгий О.В., Жих А.И., Гришченко В.А. Комплексирование сигналов датчиков в навигационных системах на базе инерциальных элементов // Научные горизонты. 2019. № 4 (20). С. 193–198.

  18. Вовасов В.Е., Бетанов В.В., Турлыков П.Ю. Комплексирование навигационного приемника и акселерометров для оценки координат и ориентации высокодинамичных объектов // Труды МАИ. 2017. № 96. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=85834

  19. Корнилов А.В., Лосев В.В. Комплексирование измерительной информации инерциального блока и системы воздушных сигналов, входящих в состав интегрированной системы резервных приборов // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. 2017. № 52. С. 31-49.

  20. Лунев Е.М., Павлова Н.В. Программно-алгоритмическое обеспечение для определения навигационных параметров беспилотного летательного аппарата на базе фотоизображения // Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 16. № 6. С. 111-119.

  21. Watts A.C., Kobziar L.N., Percival H.F. Unmanned Aircraft Systems for Wildland Fire Monitoring and Research // Proceedings of the 24th Tall Timbers Fire Ecology Conference: The Future of Fire: Public Awareness, Health, and Safety, Tallahassee, FL, USA, 2009, рр. 86–90.

  22. Rui Xu, D. Wunsch. Survey of clustering algorithms // IEEE Transactions on neural networks and learning systems, 2005, vol. 16, no. 3, pp. 645.

  23. Шавин М.Ю. Численные методы нелинейной фильтрации для оценки состояния квадрокоптера с поворотными роторами // Труды МФТИ. 2019. Т. 11. № 3. С. 86-95.

  24. Jaroslaw Goslinski. EKF vs UKF – use case example. URL: https://jgoslinski.medium.com/ekf-vs-ukf-in-terms-of-an-ellipse-of-confidence-b51f6cb02da2

  25. Biswas S.K., Southwell B., Dempster A.G. Performance analysis of Fast Unscented Kalman Filters for Attitude Determination // IFAC-PapersOnLine, 2018, vol. 51, no. 1, pp. 697-701.

  26. Marion Pilte, Silvere Bonnabel, Frederic Barbaresco. Drone Tracking Using an Innovative UKF // 3rd conference on Geometric Science of Information (GSI 2017), Nov 2017, Paris, France.

  27. Guoshen Yu, Jean-Michel Morel. ASIFT: An Algorithm for Fully Affine Invariant Comparison // Image Processing On Line, 2011, no. 1, pp. 11–38. DOI:10.5201/ipol.2011.my-asift


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход