студент с 01.01.2023 по настоящее время
студент с 01.01.2023 по настоящее время
Россия
В работе рассматривается задача повышения точности автономной навигации бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), функционирующей без внешних коррекций. Представлен адаптивный алгоритм компенсации накопления ошибок, возникающих при длительной работе МЭМС-акселерометров и гироскопов, включая случайный шум, нестабильность нуля, случайное блуждание смещения и медленные дрейфы чувствительности. Алгоритм основан на динамической подстройке ковариаций модели ошибок по статистике инноваций фильтра Калмана, что позволяет изменять параметры процесса в зависимости от текущего уровня неопределенности и характеристик измерительного шума. Выполнено численное моделирование трехосевой БИНС с реалистичными параметрами датчиков и сформирован сравнительный анализ работы базового и адаптивного вариантов фильтрации. Приведены метрики оценки стабильности и качества адаптации, включающие значения NIS, вариации нормализованных инноваций и динамику расширенных ковариаций. Результаты демонстрируют значительное снижение накопленных ошибок при длительности автономного режима и подтверждают применимость методики для навигационных модулей малых беспилотных летательных аппаратов. Дополнительно рассмотрено, что использование адаптивной компенсации дрейфа позволяет применять более доступные по стоимости МЭМС-датчики без существенного ухудшения точности, что снижает цену навигационного модуля, уменьшает потребность во внешней инфраструктуре коррекции и повышает экономическую эффективность проектов, основанных на массовом применении автономных беспилотных систем
бесплатформенная инерциальная навигационная система, адаптивная компенсация дрейфа, фильтр Калмана, автономная навигация, МЭМС-датчики, снижение стоимости навигационного модуля, уменьшение потребности во внешней коррекции, экономическая эффективность
1. Селиванова Л. М., Шевцова Е. В. Инерциальные навигационные системы. Ч. 1: Одноканальные инерциальные навигационные системы: учеб. пособие. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012. — 46 с. — URL: https://library.bmstu.ru/DigitalResources/Download/41148 (дата обращения: 10.11.2025).
2. Матвеев В. В. Инерциальные навигационные системы: учеб. пособие. — Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. — 198 с. — URL: https://rusneb.ru/catalog/000200_000018_RU_NLR_bibl_2038305/ (дата обращения: 10.11.2025).
3. Емельянцев Г. И., Степанов А. П., Медведков А. А. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации: учеб. пособие. — СПб.: Университет ИТМО, 2019. — 146 с. — URL: https://djvu.online/file/YBDwwLfLUQQVX (дата обращения: 10.11.2025).
4. Микрин Е. А., Михайлов М. В. Ориентация, выведение, сближение и спуск космических аппаратов по измерениям от глобальных спутниковых навигационных систем: учеб. пособие. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2017. — 357 с. — ISBN 978-5-7038-4778-7. — URL: https://library.bmstu.ru/Catalog/Details/492278.
5. Шахтарин Б. И. Фильтры Винера и Калмана: учеб. пособие. — М.: Горячая линия — Телеком, 2016. — 396 с.
6. Степанов О. А. Фильтр Калмана: история и современность // Гироскопия и навигация. — 2010. — № 2 (69). — С. 107–121. — URL: http://bias.ipiran.ru/database/article/view/id/7705.html (дата обращения: 03.11.2025).
7. Sage A. P., Husa G. W. Adaptive filtering with unknown prior statistics // Proceedings of the Joint Automatic Control Conference. — Boulder, CO, 1969. — P. 760–769.
8. Шведенко В. Н., Викторов А. С. Совершенствование алгоритма визуальной одометрии для решения задачи одновременной навигации БПЛА и построения карты земной поверхности // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. — 2017. — Т. 17, № 3. — С. 475–482. — DOI:https://doi.org/10.17586/2226-1494-2017-17-3-475-482. — URL: https://ntv.ifmo.ru/file/article/16763.pdf (дата обращения: 03.11.2025).
9. Ковалёв М. А., Хабло И. И., Золотарёв А. Л., Велижанин С. П., Елуфимов Д. С. Радиотехнические навигационные средства самолётовождения и посадки. Ч. 1: Учеб. пособие. — Самара: СГАУ, 2011. — 76 с. — URL: https://repo.ssau.ru/handle/Uchebnye-posobiya/Radiotehnicheskie-navigacionnye-sredstva-samoletovozhdeniya-i-posadki-ucheb-posobie-Ch-1-Radiotehnicheskie-navigacionnye-sredstva-samoletovozhdeniya-i-posadki-ucheb-posobie-55178 (дата обращения: 03.11.2025).
10. Маликов Р. Ф. Метод Монте-Карло: учебник для вузов. — 2-е изд. — М.: Юрайт, 2025. — 96 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-19869-0. — URL: https://urait.ru/book/metod-monte-karlo-581016 (дата обращения: 10.11.2025).
11. Клименко М. Подавление узкополосных помех в сигналах ГНСС с помощью КИХ-фильтров // Электроника: наука, технология, бизнес. — 2016. — № 2. — С. 112–119. — URL: https://www.electronics.ru/journal/article/5142 (дата обращения: 03.11.2025).
12. Кащеев А. А., Кошелев В. И. Оценка эффективности подавления сигналов спутниковых радионавигационных систем преднамеренными помехами // Журнал радиоэлектроники. — 2012. — № 7. — С. 1–12.
