gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»10.17285/0869-7035.2016.24.2.095-106gyroscopy-355Research ArticleСтатьиОценка навигационной информативности аномального гравитационного поля ЗемлиEstimating the Navigation Quality of the Earth’s Anomalous Gravity FieldКонешовВ. Н.KoneshovV. N.

Конешов Вячеслав Николаевич, доктор технических наук, заместитель директора.Действительный член общественного объединения «Академия навигации и управления движением».

НепоклоновВ. Б.NepoklonovV. B.

Непоклонов Виктор Борисович, доктор технических наук, проректор по научной работе. 

АвгустовЛ. И.AvgustovL. I.

Августов Лев Иванович, кандидат технических наук, главный специалист.

Институт физики Земли им. О. Ю. Шмидта Российской академии наук по научной работе (г. Москва).РоссияSchmidt Institute of Physics of the Earth (IFZ), Russian Academy of SciencesRussian FederationМосковский государственный университет геодезии и картографии.РоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationАО «Раменское приборостроительное конструкторское бюро», г. РаменскоеРоссияRamenskoye Design BureauRussian Federation20160212202524295106Copyright © Конешов В.Н., Непоклонов В.Б., Августов Л.И., 20252025Конешов В.Н., Непоклонов В.Б., Августов Л.И.Koneshov V.N., Nepoklonov V.B., Avgustov L.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/355

Рассмотрено применение современных глобальных моделей геопотенциала для оценки информативности аномального гравитационного поля Земли (АГПЗ) с точки зрения его использования в автономной (корреляционно-экстремальной) навигации. Описаны различные алгоритмы расчета маршрутных и площадных показателей информативности, в качестве которых используются дисперсия и радиус корреляции измеряемого параметра АГПЗ. Представлены результаты экспериментальных исследований по оценке навигационной информативности АГПЗ на примере анализа уклонений отвесных линий и вторых производных возмущающего потенциала в акватории Охотского моря по данным модели EGM-2008 до 2190-й степени.

Application of modern global geopotential models to estimate the navigation quality of the Earth’s anomalous gravity field (EAGF) is considered from the viewpoint of its use in autonomous (correlation-extreme) navigation. Various algorithms for calculating route and area navigation quality characteristics, for which the authors used the variance and correlation radius of a measured EAGF parameter, are presented. The results of the experimental studies on estimation of the EAGF navigation quality are discussed by analyzing vertical deflections and second derivatives of the perturbing potential in the Sea of Okhotsk with the use of the model EGM-2008 to degree 2190. It is shown that second derivatives of the geopotential demonstrate a higher quality as applied to navigation purposes.

Гравитационное поле Землиглобальная модельавтономная навигацияинформативностьдисперсиярадиус корреляции.Gravitational field of the Eartha global modelautonomous navigationinformativenessvariancecorrelation radiusReferencesБелоглазов И.Н., Джанджгава Г.И., Чигин Г.П. Основы навигации по геофизическим полям. М.: Наука, 1985. – 328 с.Beloglazov, I.N., Dzhandzhgava, G.I., and Chigin, G.P., Osnovy navigatsii po geofizicheskim polyam (Fundamentals of navigation by geophysical fields), Moskva: Nauka, 1985.Джанджгава Г.И., Герасимов Г.И., Августов Л.И. Навигация и наведение по пространственным геофизическим полям //Известия ЮФУ. Технические науки. - 2013. - № 3 (140). - С. 74-84.Dzhandzhgava, G.I., Gerasimov, G.I., and Avgustov, L.I., Navigation and guidance by spatial geophysical fields, Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki, 2013, no. 3 (140), pp. 74-84.Степанов О.А., Торопов А.Б. Методы нелинейной фильтрации в задаче навигации по геофизическим полям. Часть 1. Обзор алгоритмов //Гироскопия и навигация. - 2015. №3. - С. 102-125.Stepanov, О.А. and Toropov, А.B., Nonlinear filtering for map-aided navigation. Part 1. An overview of algorithms, Gyroscopy and Navigation, 2015, vol. 6, no. 4, pp. 324-337.Степанов О.А., Торопов А.Б. Методы нелинейной фильтрации в задаче навигации по геофизическим полям. Часть 2. Современные тенденции развития //Гироскопия и навигация. - 2015. - №4. – С. 147-159Stepanov, О.А. and Toropov, А.B., Nonlinear filtering for map-aided navigation. Part 2. Trends in the algorithm development. Gyroscopy and Navigation, 2016, vol. 6, no. 1, pp.82-89.Степанов О.А. Применение теории нелинейной фильтрации в задачах обработки навигационной информации. – СПб.: ГНЦ РФ «ЦНИИ «Электроприбор», 2003.- 370 с.Stepanov, О.А., Primenenie teorii nelineinoi fil’tratsii v zadachakh obrabotki navigatsionnoi informatsii (Application of Nonlinear Filtering Theory for Navigation Data Processing), St. Petersburg: Elektropribor, 1998.Степанов О.А., Соколов А.В., Торопов А.Б. и др. Выбор информативных траекторий в задаче корреляционно-экстремальной навигации с учетом погрешностей карты и измерителей // Материалы XXIX конференции памяти выдающегося конструктора гироскопических приборов Н.Н.Острякова. - СПб: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»., 2014. - С. 217-225.Stepanov, О.А., Sokolov, А.V., and Toropov, А.B., et al., Choosing informative trajectories in correlation-extreme navigation taking into account the errors in maps and sensors, Materialy 29 konferentsii pamyati vydayushchegosya konstruktora giroskopicheskikh priborov N.N. Ostryakova (Proceedings of the 29th Conference in Memory of N.N. Ostryakov), St. Petersburg: Elektropribor, 2014, pp. 217-225.Wang F. Observability Analysis and Simulation of Passive Gravity Navigation System/ F. Wang X. Wen D. Sheng// Journal of Computers. - Vol. 8 No 1. - 2013. P - 248-255.Wang, F., Wen, X., and Sheng, D. Observability analysis and simulation of passive gravity navigation system, Journal of Computers, 2013, vol. 8, no 1, pp. 248–255.Richeson J. A. Gravity gradiometer aided inertial navigation within non-GNSS environments: Dissertations. - USA Washington: University of Maryland. - 2008. - 438 P.Richeson, J.A., Gravity gradiometer-aided inertial navigation within non-GNSS environments: Dissertations. USA, Washington: University of Maryland, 2008.Калиновский А.А., Ковалев В.А., Дмитрук А.А. и др. Поиск информативных участков на космических снимках для уточнения координат беспилотных летательных аппаратов // Материалы 8-й Всероссийской мультиконференции: в 3 т . – Ростов-на-Дону : Издательство Южного федерального университета, 2015. – C. 203-205.Kalinovski, AA, Kovalev, V.A, Dmitruk, A.A. et al., Searching for informative sections on satellite images to refine the coordinates of UAVs, Materialy 8 Vserossiiskoi mul’tikonferentsii (The Materials of the 8th All-Russian Multiconference in 3 volumes), Rostov-na-Donu: Izdatel’stvo Yuzhnogo federal’nogo universiteta, 2015, pp. 203–205.International Centre for Global Earth Models (ICGEM) [Электронный ресурс] URL: http://icgem.gfz-potsdam.de.International Centre for Global Earth Models (ICGEM) URL: http://icgem.gfz-potsdam.de.The development and evaluation of the Earth Gravitational Model 2008 (EGM2008) /N. K. Pavlis, S. A. Holmes, S. C. Kenyon, J. K. Factor // Journal of geophysical research. – 2012. –Vol. 117. – b04406 ???, doi:10.1029/2011jb008916.Pavlis, N. K., Holmes, S.A., Kenyon, S.C., and Factor, J.K., The development and evaluation of the Earth Gravitational Model 2008 (EGM2008), Journal of Geophysical Research, 2012, vol. 117, b04406, doi:10.1029/2011jb008916.Левицкая З.Н. Статистические модели аномальных характеристик гравитационного поля Земли // Гравиметрические исследования на море. – М., 1988. – С. 26 - 47.Levitskaya, Z.N., Statistical models of anomalous characteristics of the Earth’s gravitational field, in Gravimetricheskie issledovaniya na more (Marine gravimetric surveys), Moskva, 1988, pp. 26-47.Пеллинен Л.П., Нейман Ю.М. Физическая геодезия // Геодезия и аэрофотосъемка. Итоги науки и техники ВИНИТИ – 1980. – Т. 18. – 132 с.Pellinen, L.P. and Neiman, Yu.M., Physical geodesy, in Itogi nauki i tekhniki. Ser. Geodeziya i aerofotos”emka (The results of science and technology), Series Geodesy and aerial photography, Moskva: VINITI, 1980, vol. 18.Демьянов В.В., Савельева Е.А. Геостатистика: теория и практика /Ин-т проблем безопасности развития атомной энергетики РАН – М.: Наука, 2010. – 327 с.Dem’yanov, V.V. and Savel’eva, E.A., Geostatistika: teoriya i praktika (Geostatistics: theory and practice), Moskva: Nauka, 2010.Серкеров С.А. Корреляционные методы анализа в гравиразведке и магниторазведке. – М.: Недра, 1986.Serkerov, S.А., Korrelyatsionnye metody analiza v gravirazvedke i magnitorazvedke (Correlation methods of analysis in gravity and magnetic surveys), Moskva: Nedra, 1986.Непоклонов В.Б. Компьютерные модели аномального гравитационного поля Земли // Изв. вузов. Геодезияиаэрофотосъемка. – 1998. - № 6. – С. 104 - 106.Nepoklonov, V.B., Computer models of the Earth’s anomalous gravity field, Izvestiya vuzov. Ser. Geodeziya i aerofotos”emka, 1998, no. 6, pp. 104-106.Barthelmes F. Definition of functional of the geopotential and their calculation from spherical harmonic models /Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungs Zentrum.Barthelmes, F. Definition of functional of the geopotential and their calculation from spherical harmonic models /Helmholtz-Zentrum Potsdam - DeutschesGeoForschungsZentrum – Scientific Technical Report STR09/02, 2009.Scientific Technical Report STR09/02. – 2009. – 32 pp.Neiman, Yu.M., Variatsionnyi metod fizicheskoi geodezii (The variational method of physical geodesy), Moskva: Nedra, 1979.Нейман Ю.М. Вариационный метод физической геодезии. М.: Недра, 1979. 200 с.Нейман Ю.М. Вариационный метод физической геодезии. М.: Недра, 1979. 200 с.

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