gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»10.17285/0869-7035.2016.24.2.003-019gyroscopy-346Research ArticleСтатьиОптимизация траекторий динамических управляемых объектов в интегрированной системе навигации на основе инерциальных и спутниковых технологийTrajectory Optimization of Dynamically Controlled Objects in INS/GNSS Integrated Navigation System.АлёшечкинА. М.AleshechkinА. М.

Алёшечкин Андрей Михайлович, доктор технических наук, профессор.

ЕрохинВ. В.ErokhinV. V.

Ерохин Вячеслав Владимирович, кандидат технических наук, доцент. 

Иркутский филиал МГТУ ГА, кафедра авиационного радиоэлектронного оборудования.РоссияIrkutsk branch of Moscow State Technical University of Civil AviationRussian Federation201602122025242319Copyright © Алёшечкин А.М., Ерохин В.В., 20252025Алёшечкин А.М., Ерохин В.В.Aleshechkin А.М., Erokhin V.V.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/346

Синтезированы алгоритмы оптимизации траектории динамического управляемого объекта на основе интегрального и локального критериев. В качестве решающего правила оптимизации предложен максимум меры наблюдаемости. Показано, что применение оптимального управления траекторией позволяет повысить точность навигационных определений по данным инерциальной и спутниковой систем навигации при автоматическом зависимом наблюдении.

Algorithms optimizing the trajectory of dynamically controlled object based on integral and local criteria are synthesized. Observability measure is proposed as a decision optimization rule. It is shown that optimal trajectory control improves the accuracy of navigation solutions by INS/GNSS navigation system data using automatic dependent surveillance.

Траекторияоптимальное управлениенавигацияспутниковая система навигацииавтоматическое зависимое наблюдение.Trajectoryoptimal controlnavigationsatellite navigation systemAutomatic Dependent SurveillanceReferencesКрыжановский Г.А. Концепция и системы CNS/ATM в гражданской авиации. - М.: ИКЦ Академкнига, 2003.Kryzhanovskii, G.A., Kontseptsiya i sistemy CNS/ATM v grazhdanskoi aviatsii (CNS/ATM Concept and Systems in Civil Aviation), Moscow: Akademkniga, 2003.Руководство по требуемым навигационным характеристикам (RNP). Doc 9613-AN/937, ICAO, 1994.Required Navigation Performance Manual. Doc 9613-AN/937, ICAO, 1994.ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова. - изд. 4-е, перераб. и доп. - М.: Радиотехника, 2010.GLONASS. Printsipy postroeniya i funktsionirovaniya (GLONASS. Design and Functioning Principles), Perov, A.I. and Kharisov, V.N., Eds, Moscow: Radiotekhnika, 2010, 4th edition.Тихонов В.И. Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем. Учебное пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1991.Tikhonov, V.I. and Kharisov, V.N., Statisticheskii analiz i sintez radiotekhnicheskikh ustroistv i sistem (Statistical Analysis and Synthesis of Radiotechnical Devices and Systems), a manual for higher educational institutions, Moscow: Radio i Svyaz, 1991.Степанов О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Часть 1. Введение в теорию оценивания. - СПб.: ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 2010. - 496 с.Stepanov, O. A., Osnovy teorii otsenivaniya s prilozheniyami k zadacham obrabotki navigatsionnoi informatsii. Part 1. Vvedenie v teoriyu otsenivaniya (Fundamentals of the Estimation Theory with Applications to the Problems of Navigation Information Processing. Part 1. Introduction to the Estimation Theory), St. Petersburg: CSRI Elektropribor, 2010.Степанов О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Часть 2 Введение в теорию фильтрации. - СПб.: ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 2012. - 517 с.Stepanov, O. A., Osnovy teorii otsenivaniya s prilozheniyami k zadacham obrabotki navigatsionnoi informatsii. Part 2. Vvedenie v teoriyu fil’tratsii (Fundamentals of the Estimation Theory with Applications to the Problems of Navigation Information Processing. Part 1. Introduction to the Filtering Theory), St. Petersburg: CSRI Elektropribor, 2012.Дмитриев С.П., Степанов О.А., Кошаев Д.А. Исследование способов комплексирования данных при построении инерциально-спутниковых систем // Гироскопия и навигация. - 1999. - N3(26). - С.36-52.Dmitriev, S.P., Stepanov, O.A., and Koshaev, D.A., Studying the methods of data integration in designing inertial-satellite system, Giroskopiya i Navigatsiya, 1999, no. 3(26), pp. 36-52.Кузовков Н.Т., Салычев О.С. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация. - М.: Машиностроение, 1982. - 216 с.Kuzovkov, N.T. and Salychev, O.S., Inertsial’naya navigatsiya i optimal’naya filtratsiya (Inertial navigation and Optimal Filtering), Moscow: Mashinostroenie, 1982.Дмитриев С.П, Степанов О.А. Неинвариантные алгоритмы обработки информации инерциальных навигационных систем // Гироскопия и навигация. - 2000. - N1(30). - С. 24-38.Dmitriev, S.P. and Stepanov, O.A., Noninvariant algorithms of processing inertial navigation system data, Giroskopiya i Navigatsiya, 2000, no. 1(30), pp. 24-38.Красовский А.А., Вавилов Ю.А., Сучков А.И. Системы автоматического управления летательных аппаратов. ВВИА им. Жуковского, 1985. - 476с.Krasovskii, A.A., Vavilov, Yu.A., and Suchkov, A.I., Sistemy avtomaticheskogo upravleniya letatel’nykh apparatov (Aircraft Automatic Control Systems), Zhukovskii Air Force Engineering Academy, 1985.Красовский, Н.Н. Управление динамической системой. - М.: Наука, 1985.Krasovskii, N.N., Upravlenie dinamicheskoi sistemoi (Dynamic System Control), Moscow: Nauka, 1985.Воронов Е.М., Репкин А.Л., Савчук А.М., Сычев С.И. ¨ Формирование структуры траекторного управления летательного аппарата и многокритериальной оптимизации ее параметров // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. - 2014. - № 5. - С. 3-39.Voronov, E.M., Repkin, A.L., Savchuk, A.M., and Sychev, S.I., Forming the structure of aircraft trajectory control system and multicriteria optimization of its parameters, Vestnik MGTU im. Baumana, Ser. Priborostroenie, 2014, no. 5, pp. 3-39.Воронов Е.М., Карпунин А.А. Обеспечение траекторной безопасности в задаче облета динамической круговой зоны // Электронное научно-техническое издание «Наука и образование». - 2011. - №12. - С. 1-12.Voronov, E.M. and Karpunin, A.A., Providing trajectory safety of flyby of dynamic circular zone, Nauka i Obrazovanie, 2011, no. 12, pp. 1-12.Лазарев Ю.Н. Управление траекториями аэрокосмических аппаратов. - Самара: Самар. науч. Центр РАН, 2007. - 275 с.Lazarev, Yu.N., Upravlenie traektoriyami aerokosmicheskikh apparatov (Spacecraft Trajectory Control), Samara: Samarski Scientific Center, Russian Academy of Sciences, 2007.Меркулов В. И., Лепин В.Н. Авиационные системы радиоуправления. ч. 1. Теоретические основы синтеза и анализа авиационных систем радиоуправления. - М.: Радио и связь, 1996.Merkulov, V.I. and Lepin, V.N., Aviatsionnye sistemy radioupravleniya, Part 1, Teoreticheskie osnovy sinteza i analiza aviatsionnykh sistem radioupravleniya (Aircraft Radio Control Systems. Part 1. Theoretical Foundations of Synthesis and Analysis), Moscow, Radio i Svyaz, 1996.Пятко С. Г., Красов А. И. Автоматизированные системы управления воздушным движением. - СПб.: Политехника, 2004. - 410 с.Pyatko, S.G. and Krasov, A.I., Avtomatizirovannye sistemy upravleniya vozdushnym dvizheniem (Automated Air Traffic Control Systems), St. Petersburg: Politekhnika, 2004.Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. О влиянии угловых колебаний объекта на точность и время выставки по курсу интегрированной системы ориентации и навигации // Гироскопия и навигация. - 1997. - №2. - С. 7-14.Anuchin, O.N. and Emel’yantsev, G.I., On the effect of the object angular oscillations on the accuracy and duration of heading alignment of integrated orientation and navigation system, Giroskopiya i Navigatsiya, 1997, no. 2, pp. 7-14.Слепченко А.П. Исследование условий навигационного сеанса группы абонентов ССОД в процессе их взаимодействия// В сб.: Актуальные проблемы развития авиационной техники и методов её эксплуатации-2009. Сборник трудов Научно-практической конференции студентов и аспирантов. 7 мая 2009 г. - Иркутск.: ИФ МГТУ ГА, 2009.Slepchenko, A.P., Studying the conditions of navigation session of a group of DCLS users during their interaction, in Aktual’nye problem razvitiya aviatsionnoi tekhniki i metodov ee ekspluatatsii - 2009 (Topical Problems of Aircraft Technology Development and Operation), Proceedings of Nauchno-prakticheskaya konferetsiya stidentov i aspirantov (Scientific and Practical Conference of Students and Postgraduates), May 7, 2009, Irkutsk, 2009.Сейдж Э.П., Уайт Ч.С. Оптимальное управление системами. - М.: Радио и связь, 1982.Sage, A.P. and White, C.C., Optimal Systems Control, Moscow: Radio i Svyaz, 1982.Черноусько Ф. Л. Колмановский В.Б.. Оптимальное управление при случайных возмущениях.- М.: Наука, 1978.Chernous’ko, F.L. and Kolmanovskii, V.B., Optimal’noe upravlenie pri sluchainykh vozmushcheniyakh (Optimal Control under Random Disturbances), Moscow: Nauka, 1978.Теория автоматического управления: Учеб. для вузов по спец. «Автоматика и телемеханика». В 2 ч. Ч. II. Теория нелинейных и специальных систем автоматического управления. / А. А. Воронов, Д. П. Ким, В. М. Лохин и др.; под ред. А. А. Воронова.- 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986.- 504 с.Voronov, A.A., Kim, D.P., and Lokhin, V.M., Teoriya avtomaticheskogo upravleniya (Theory of Automatic Control) (A manual for higher educational institutions on Automation and Remote Control), Part 2, Teoriya nelineinykh i spetsial’nykh sistem avtomaticheskogo upravleniya (Theory of Nonlinear and Special Automatic Control Systems), Voronov, A.A., Ed., Moscow: Vysshaya Shkola, 1986, second edition.Харисов В. Н., Перов А. И. Некоторые вопросы использования теорий оптимальной фильтрации и оптимального управления для синтеза информационных систем // Радиотехника. 1996. - №7.Kharisov, V.N. and Perov, A.I., Some issues of using the theories of optimal filtering and optimal control for the synthesis of information systems, Radiotekhnika, 1996, no. 7.Харисов В.Н. Аникин A.Л. Синтез алгоритмов оптимального управления выбором источников излучения // Радиотехника. -1996. - №7. - С. 67-74.Kharisov, V.N. and Anikin, A.L., Synthesis of optimal control algorithms by selecting the emission sources, Radiotekhnika, 1996, no. 7, pp. 67-74.Карапетян Р.М. Алгоритмы оценки качества и синтеза линейных систем управления. - Рига: ЛРП ВН.ОМ, 1989. - 52 c.Karapetyan, R.M., Algoritmy otsenki kachestva i sinteza lineilykh sistem upravleniya (Algorithms for Estimating the Quality and Synthesis of Linear Control Systems), Riga: LRP VN OM, 1989.Ройтенберг Я. Н., Автоматическое управление, учебное пособие, изд. 2-е, перераб. и дополн.- М.: Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1978. - 552 с.Roitenberg, Ya.N., Avtomaticheskoe upravlenie (Automatic Control), a manual, Moscow: Nauka, 1978, second edition.Беллман Р. Динамическое программирование / Р. Беллман. - М., 1960.Bellman, R., Dynamic Programming, 1957.Полак Э. Численные методы оптимизации. Единый подход. - М.: Мир, 1974.Polak, E., Computational Methods in Optimization: A Unified Approach, New York, 1971.Трифонов А.Г. Постановка задачи оптимизации и численные методы ее решения. http://matlab.exponenta.ru/optimiz/book_2.Trifonov, A.G., Postanovka zadachi optimizatsii i chislennye metody ee resheniya (Statement of Optimization Problem and Numerical Solution Methods) http://matlab.exponenta.ru/optimiz/book_2.Тятюшкин А.И. Многометодная технология оптимизации управляемых систем. - Новосибирск: Наука. 2006. - 343 с.Tyatushkin, A.Yu., Mnogometodnaya tekhnologiya optimizatsii upravlyaemykh sistem (Multimethod Technology of Controlled System Optimization), Novosibirsk: Nauka, 2006.Скрыпник О.Н., Ерохин В.В. Исследование параметров рабочего созвездия ГЛОНАСС на основе моделирования орбитальной группировки // Научный вестник МГТУ ГА № 180 (6). - М., 2012. - С. 70-78.Skrypnik, O.N. and Erokhin, V.V., Studying the parameters of GLONASS working constellation based on simulation of orbital group, Nauchnyi vestnik MGTU GA, 2012, no. 180 (6), pp. 70-78.

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