gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya / Gyroscopy and Navigation0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»10.17285/0869-7035.2016.24.1.116-132gyroscopy-341Research ArticleСтатьиКомплексная система навигации и локального картографирования для одноосного колесного модуляIntegrated navigation and local mapping system for a single-axis wheeled moduleМаксимовВ. Н.MaksimovV. N.

Максимов Владимир Николаевич, научный сотрудник

ЧерноморскийА. И.ChernomorskiiA. I.

Черноморский Александр Исаевич, кандидат технических наук, профессор, заместитель заведующего кафедрой. Действительный член общественного объединения «Академия навигации и управления движением».

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет).РоссияMoscow Aviation InstituteRussian Federation201601122025241116132Copyright © Максимов В.Н., Черноморский А.И., 20252025Максимов В.Н., Черноморский А.И.Maksimov V.N., Chernomorskii A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gyroscopy.ru/jour/article/view/341

Рассмотрен вариант построения комплексной системы навигации одноосного колесного модуля, предназначенного для решения ряда задач в аэродромной инфраструктуре. Ядром комплексной системы навигации является микромеханическая бесплатформенная инерциальная навигационная система, комплексируемая с видеокамерой и динамической моделью одноосного колесного модуля, обладающего неголономной связью с подстилающей поверхностью. Алгоритм комплексной системы навигации реализует одновременное оценивание навигационных параметров модуля и координат реперов, наблюдаемых видеокамерой. Показано, что комплексная система навигации обеспечивает определение навигационных параметров и построение структурной карты реперов на достаточно длительных интервалах времени без внешней коррекции.

The paper considers a design of integrated navigation system of a single-axis wheeled module used to perform various functions in airdrome infrastructure. The core of the integrated navigation system is a strapdown inertial navigation system integrated with a video camera and dynamic model of a single-axis wheeled module with nonholonomic constraints. The integrated navigation system simultaneously estimates the module navigation parameters and the coordinates of the references observed by the video camera. The system is shown to determine the navigation parameters nd to construct the structural map of references over rather long periods without external aiding.

Комплексная система навигацииодноосный колесный модульлокальное картографирование.Integrated navigation systemsingle-axis wheeled modulelocal mappingReferencesАлешин Б.С., Черноморский А.И., Фещенко С.В., Сачков Г.П., Плеханов В.Е., Максимов В.Н., Вереемеенко К.К. Ориентация, навигация и стабилизация одноосных колесных модулей. -М.: Изд-во МАИ, 2012.Алешин Б.С., Черноморский А.И., Фещенко С.В., Сачков Г.П., Плеханов В.Е., Максимов В.Н., Вереемеенко К.К. Ориентация, навигация и стабилизация одноосных колесных модулей. -М.: Изд-во МАИ, 2012.Пешехонов В.Г., Несенюк Л.П., Грязиин Д.Г., Некрасов Я.А., Евстифеев М.И., Блажнов Б.А., Аксененко В.Д. Инерциальные модули на микромеханических датчиках. Разработка и результаты испытаний // Юбилейная XV Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. - ЦНИИ «Электроприбор», 2008. - С. 9-15.Пешехонов В.Г., Несенюк Л.П., Грязиин Д.Г., Некрасов Я.А., Евстифеев М.И., Блажнов Б.А., Аксененко В.Д. Инерциальные модули на микромеханических датчиках. Разработка и результаты испытаний // Юбилейная XV Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. - ЦНИИ «Электроприбор», 2008. - С. 9-15.Peshekhonov V.G., Nesenyuk L.P., Gryazin D.G., Nekrasov Y.A., Yevstifeev M.I., Blazhnov B.A., Aksenenko V.D. Inertial Measurement Units on Micromechanical Sensors // IEEE Aerospace and Electronics Systems Magazine. - 2008. - Vol. 23, N10. pp. 26-31.Peshekhonov V.G., Nesenyuk L.P., Gryazin D.G., Nekrasov Y.A., Yevstifeev M.I., Blazhnov B.A., Aksenenko V.D. Inertial Measurement Units on Micromechanical Sensors // IEEE Aerospace and Electronics Systems Magazine. - 2008. - Vol. 23, N10. pp. 26-31.Dissanayeke M., Newman P., Clark S., Durrant-Whyte H., Csorba M., A solution to the simultaneous localization and map building (SLAM) problem // IEEE Transactions on Robotics and Automation, Vol. 17, 2001, pp. 229-241.Dissanayeke M., Newman P., Clark S., Durrant-Whyte H., Csorba M., A solution to the simultaneous localization and map building (SLAM) problem // IEEE Transactions on Robotics and Automation, Vol. 17, 2001, pp. 229-241.Jones E., Soatto S., Visual-inertial Navigation, Mapping and Localization // The International Journal of Robotics Research, Vol. 30, 2011, p. 407.Jones E., Soatto S., Visual-inertial Navigation, Mapping and Localization // The International Journal of Robotics Research, Vol. 30, 2011, p. 407.Kleinert M., Stilla U., A Sensor-centric EKF for Inertial-aided Visual Odometry //Proceedings of IPIN, 2013, pp. 771-778.Kleinert M., Stilla U., A Sensor-centric EKF for Inertial-aided Visual Odometry //Proceedings of IPIN, 2013, pp. 771-778.George M., Sukkareih S. Inertial Navigation Aided by Monocular Camera Observations of Unknown Features // IEEE International Conference on Robotics and Automation, ICRA, 2007.George M., Sukkareih S. Inertial Navigation Aided by Monocular Camera Observations of Unknown Features // IEEE International Conference on Robotics and Automation, ICRA, 2007.Максимов В.Н., Черноморский А.И. Система управления неголономным одноосным колесным модулем для мониторинга геометрических параметров аэродромных покрытий // Известия РАН. ТиСУ. - 2015. - №3. - C. 200-211.Максимов В.Н., Черноморский А.И. Система управления неголономным одноосным колесным модулем для мониторинга геометрических параметров аэродромных покрытий // Известия РАН. ТиСУ. - 2015. - №3. - C. 200-211.Durrant-Whyte H., Rye D., Nebot E. Localisation of automatic guided vehicles // Robotics Research: The 7th International Symposium, 1996, pp. 613-625Durrant-Whyte H., Rye D., Nebot E. Localisation of automatic guided vehicles // Robotics Research: The 7th International Symposium, 1996, pp. 613-625Thrun S., Burgard W., Fox D. Probabilistic Robotics. Cambridge, MA. The MIT Press. 2005.Thrun S., Burgard W., Fox D. Probabilistic Robotics. Cambridge, MA. The MIT Press. 2005.Durrant-Whyte H., Bailey T., Simultaneous Localization and Mapping: Part 1 // Robotics & Automation Magazine,2006, pp. 99-110Durrant-Whyte H., Bailey T., Simultaneous Localization and Mapping: Part 1 // Robotics & Automation Magazine,2006, pp. 99-110Rosten E., Drummond T. Fusing Points and Lines for High Performance Tracking // Proceedings of the IEEE International Conference on Computer Vision, 2005, Vol. 2, pp 1508-1511Rosten E., Drummond T. Fusing Points and Lines for High Performance Tracking // Proceedings of the IEEE International Conference on Computer Vision, 2005, Vol. 2, pp 1508-1511Gelb A., Applied Optimal Estimation, Analytic Sciences Corporation, 1974.Gelb A., Applied Optimal Estimation, Analytic Sciences Corporation, 1974.Titterton D., Weston J. Strapdown Inertial Navigation Technology, Institution of Engineering and Technology, 2005.Titterton D., Weston J. Strapdown Inertial Navigation Technology, Institution of Engineering and Technology, 2005.Koifman M., Bar-Itzhack I.Y. Inertial Navigation System Aided by Aircraft Dynamics // IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol. 7, 1999.Koifman M., Bar-Itzhack I.Y. Inertial Navigation System Aided by Aircraft Dynamics // IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol. 7, 1999.Crocoll P., Seibold J., Scholz G., Trommer G.F. Model-Aided Navigation for a Quadrotor Helicopter: A Novel Navigation System and First Experimental Results // Navigation, Journal of the Institute of Navigation, Vol. 61, No. 4, 2014, pp. 253-217.Crocoll P., Seibold J., Scholz G., Trommer G.F. Model-Aided Navigation for a Quadrotor Helicopter: A Novel Navigation System and First Experimental Results // Navigation, Journal of the Institute of Navigation, Vol. 61, No. 4, 2014, pp. 253-217.Черноморский А.И., Максимов В.Н., Плеханов В.Е. Математическая модель измерительного одноосного колесного модуля в матричной форме // Вестник МАИ. - 2013. - 20, №2,Черноморский А.И., Максимов В.Н., Плеханов В.Е. Математическая модель измерительного одноосного колесного модуля в матричной форме // Вестник МАИ. - 2013. - 20, №2,Civera J., Davison A., Montiel J., Inverse Depth Parametrization for Monocular SLAM // TRO, Vol. 24, 2008, pp 932-945.Civera J., Davison A., Montiel J., Inverse Depth Parametrization for Monocular SLAM // TRO, Vol. 24, 2008, pp 932-945.Челноков Ю.Н. Кватернионные и бикватернионные модели и методы механики твердого тела и их приложения, - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006.Челноков Ю.Н. Кватернионные и бикватернионные модели и методы механики твердого тела и их приложения, - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006.Степанов О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Часть 2. Введение в теорию фильтрации. - СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2012.Степанов О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Часть 2. Введение в теорию фильтрации. - СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2012.Степанов О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Часть 1. Введение в теорию оценивания. - СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2010.Степанов О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Часть 1. Введение в теорию оценивания. - СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2010.Степанов О.А. Интегрированные инерциально-спутниковые системы навигации // Гироскопия и навигация. - 2002. - №1. - С. 23-45.Степанов О.А. Интегрированные инерциально-спутниковые системы навигации // Гироскопия и навигация. - 2002. - №1. - С. 23-45.Julier S., Uhlmann J.K. A counter example to the Theory of Simultaneous Localization and Map Building // in proceedings of IEEE ICRA, Vol. 4, 2001.Julier S., Uhlmann J.K. A counter example to the Theory of Simultaneous Localization and Map Building // in proceedings of IEEE ICRA, Vol. 4, 2001.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.