Алгоритм определения координат БПЛА по двум дальностям до наземных станций

Авторы

Шалунов С. Б.

Специальный технологический центр (СТЦ), Санкт-Петербург, Россия

e-mail: sshalunov@stc-spb.ru

Аннотация

Развитие беспилотных летательных аппаратов требует создания надёжных средств навигации, обеспечивающих точное определение координат в условиях ограниченной инфраструктуры, включая зоны с недоступностью или затруднённым приёмом сигналов глобальных навигационных спутниковых систем. Такие условия могут возникать при полётах в городской застройке, горной местности, внутри помещений или в зонах преднамеренного подавления навигационных сигналов. Одним из перспективных решений в таких условиях является использование локальных навигационных систем, основанных на измерении расстояний до фиксированных наземных станций.
Известен метод определения положения беспилотного летательного аппарата по двум наклонным дальностям и барометрической высоте, обеспечивающий возможность позиционирования в плоскости при наличии всего двух наземных опорных пунктов. Данный подход характеризуется минимальными требованиями к инфраструктуре по сравнению с традиционными многопозиционными системами и может быть реализован на базе относительно простого оборудования. Однако для практической реализации данного метода требуется разработка эффективного алгоритма, способного функционировать в реальном времени, учитывать погрешности измерений, разрешать геометрическую неоднозначность решений и обеспечивать устойчивость в условиях внешних возмущений. Особую важность приобретает возможность реализации алгоритма на вычислительных платформах с ограниченными ресурсами, характерных для бортовых систем управления беспилотного аппарата.
Статья посвящена построению и исследованию алгоритма реализации дальномерного метода определения координат беспилотного летательного аппарата. В отличие от классических вероятностных подходов, оперирующих эллипсоидами ошибок, предлагаемый метод использует детерминированную геометрическую модель с последующей фильтрацией выбросов. Такой подход позволяет получить точечное решение с контролем достоверности через механизмы проверки физической реализуемости, что особенно важно для систем реального времени с ограниченными вычислительными ресурсами. Модульная архитектура алгоритма обеспечивает возможность его адаптации к различным аппаратным платформам и условиям эксплуатации без существенной переработки базовых вычислительных процедур.

Ключевые слова:

БПЛА, локальная навигационная система, определение координат, дальномерный метод, позиционирование, устойчивость, фильтрация выбросов

Список источников

1. Щербинин В. В. и др. Автономный навигационный комплекс для роботизированных наземных и летательных аппаратов //Известия Южного федерального университета. Технические науки. – 2014. – №. 3 (152). – С. 234-243.
2. Waheed, A., Goyal, M., Gupta, D., Khanna, A., Hassanien, A. E., & Pandey, H. M. (2020). An optimized dense convolutional neural network model for disease recognition and classification in corn leaf. Computers and Electronics in Agriculture, 175, 105456. doi:10.1016/j.compag.2020.105456
3. Пат. RU 2258242 C2 Российская Федерация. Способ определения местоположения подвижного объекта / В. И. Еремеев, Е. С. Киселёв, Е. А. Алексеев; заявитель и патентообладатель ОАО «НПП "Радиосвязь"». – № 2003123840; заявл. 11.08.2003; опубл. 27.07.2005. – Бюл. № 21.
4. Пат. RU 2309420 C1 Российская Федерация. Способ определения координат подвижного объекта / С. А. Анисимов, А. А. Клёсов, В. А. Борисов; заявитель и патентообладатель Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С. М. Будённого. – № 2005129025; заявл. 22.09.2005; опубл. 27.10.2007. – Бюл. № 30.
5. Способ определения направления на источник радиоизлучения методом анализа области относительно оси симметрии двух рупорных антенн // Патент РФ № RU2593835C2 22.10.2014 / Титков И.В., Ермаков Д.О.
6. Логинов Ю. И. и др. ДАЛЬНОМЕРНО-РАЗНОСТНО-ДАЛЬНОМЕРНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ И РЕАЛИЗУЮЩЕЕ ЕГО УСТРОЙСТВО. – 2014.
7. Алешечкин А. М. и др. Исследование методов определения относительных координат группы объектов //Сибирский аэрокосмический журнал. – 2013. – №. 3 (49). – С. 114-118.
8. Липанов И. Д., Хомоненко А. Д., Молодкин И. А. Сравнительный анализ методов точного позиционирования беспилотных летательных аппаратов //Интеллектуальные технологии на транспорте. – 2025. – №. 1 (41). – С. 27-36.
9. Groves P. D. Principles of GNSS, Inertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems / P. D. Groves. – 2nd ed. – Norwood : Artech House, 2013. – xxii, 800 p. : ill. – ISBN 978-1-60807-005-3.
10. Селятыцкий А. А., Гомма М. А. Влияние несоответствия принятой модели реальному объекту измерения на достоверность результатов координатного. – 2024.
11. Khattak S., Papachristos C. Energy-and-perception-aware planning and navigation framework for unmanned aerial vehicles // Advances in Mechanical Engineering. - April 2023. - Vol. 15, no. 4. - DOI: 10.1177/16878132231169688.

Скачать статью