Исследование метода вычисления текущей характеристики точности в задаче навигации по картам геофизических полей

В статье исследуется предложенный ранее метод вычисления текущей характеристики точности поискового корреляционно-экстремального алгоритма решения задачи навигации по геофизическим полям. Предложенный метод основан на анализе отношения экстремальных значений используемого в поисковом алгоритме функционала сопоставления измеренного фрагмента поля и фрагментов, полученных из эталонной карты, и определении диаметра множества заданного уровня этого функционала. Исследование проводится на примере данных о трех пространственных геофизических полях: поле глубин моря, поле аномалий силы тяжести и аномальном магнитном поле – и ориентировано на их применение для навигации подводного движущегося объекта. Описываются особенности информационно-измерительных систем, применяемых при съемке этих полей с использованием подводного робота, и процедура, имитирующая процесс получения карты с учетом этих особенностей. Приводятся полученные путем моделирования задачи навигации в условиях подводного движущегося объекта результаты сравнения предложенного метода вычисления текущей характеристики точности и метода, используемого в байесовском алгоритме решения задачи навигации.

1. Белоглазов И.Н., Джанджгава Г.И., Чигин Г.П. Основы навигации по геофизическим полям. М.: «Наука», 1985. 328 с.

2. Степанов О.А., Торопов А.Б. Методы нелинейной фильтрации в задаче навигации по геофизическим полям. Ч. 1: Обзор алгоритмов // Гироскопия и навигация, 2015. № 3 (90). С. 102–125.

3. Степанов О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Часть 1. Введение в теорию оценивания. СПб: ГНЦ РФ АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2017. 509 с.

4. Nygren, I., Terrain Navigation for Vehicles, Dissertation, Sweden: Stockholm Royal Institute of Technology, 2005, 270 p.

5. Feder, H.J.S., Leonard, J.J., and Smith, C.M., Adaptive mobile robot navigation and mapping, Int. J. of Robotics Research, Special Issue on Field and Service Robotics, July 1999, vol. 18, no. 7, pp. 650–668.

6. Melo, J., Matos, A., Survey on advances on terrain based navigation for autonomous underwater vehicles, Ocean Engineering, 2017, vol. 139, pp. 250–264.

7. Степанов О.А., Носов А.С. Алгоритм коррекции навигационной системы по данным карты и измерителя, не требующий предварительного оценивания значений поля вдоль пройденной траектории // Гироскопия и навигация, 2020. Т. 28. №2 (109). С. 70–90.

8. Джанджгава Г.И., Августов Л.И. Навигация по геополям. Научно-методические материалы. М.: ООО «Научтехлитиздат», 2018. 296 с.

9. Августов Л.И., Сазонова Т.В. Контроль точности позиционных оценок в корреляционно- экстремальных навигационных системах // Авиакосмическое приборостроение, 2007. №2. С. 39–42.

10. Бердышев В.И., Костоусов, В.Б. Экстремальные задачи и модели навигации по геофизическим полям. Екатеринбург: УрО РАН, 2007. С. 270.

11. Киселев Л.В., Костоусов В.Б., Дунаевская К.В., Тарханов А.Е. Оценка ошибок корреляционно-экстремальной навигации по карте аномалий силы тяжести на основе траекторных измерений с борта автономного подводного робота // Подводные исследования и робототехника. 2020. №1 (31). C. 13–20.

12. Kiselev, L.V., Kostousov, V.B., Medvedev, A.V., Tarkhanov, A.E., Dunaevskaya, K.V., Computational models of trajectory investigation of marine geophysical fields and its implementation for solving problems of map-aided navigation, Advances in Systems Science and Applications, 2020, vol. 20, no. 4, pp. 45–49. DOI: 10.25728/assa.2020.20.4.972. Published online at https://ijassa.ipu.ru.

13. Пешехонов В.Г., Степанов О.А., Августов Л.И. и др. Современные методы и средства измерения параметров гравитационного поля Земли / под общей ред. В.Г. Пешехонова; науч. редактор О.А. Степанов. Санкт-Петербург: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2017.

14. Киселев Л.В., Костоусов В.Б., Медведев А.В., Тарханов А.Е. О гравиметрии с борта автономного подводного робота и оценках ее информативности для навигации по карте // Подводные исследования и робототехника. 2019. 1(27). С. 21–30.

15. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. В 3 книгах. Книга 2. Изд. 2-е, перераб. и дополнен. М.: «Сов. радио», 1975. 392 с.

16. Киселев Л.В., Медведев А.В. Модели динамики и алгоритмы управления движением автономного подводного робота при траекторном обследовании аномальных физических полей // Подводные исследования и робототехника. 2011. №1 (11). С. 24–31.

17. Михайлов Д.Н., Сенин Р.Н., Дубровин Ф.С., Борейко А.А., Стыркул Р.И., Храмов О.А. Применение автономного необитаемого подводного аппарата для гидрографических исследований в Охотском море // Подводные исследования и робототехника. 2017. №2 (24). C. 4–13.

18. Коноплин А.Ю., Михайлов Д.Н., Щербатюк А.Ф. и др. Технология использования АНПА для исследования глубоководных экосистем Атлантического сектора Антарктики // Подводные исследования и робототехника. 2020. 2 (32). C. 13–21.

19. Степанов О.А. Методы оценки потенциальной точности в корреляционно-экстремальных навигационных системах. Санкт-Петербург: ЦНИИ «Электроприбор», 1993. 85 с.

20. EvoLogics S2C M Mini Modems [Электронный ресурс]. URL: 17.08.2017. https://www.evologics.de/ en/products/acoustics/s2cm_series.html (дата обращения: 17.08.2017).

21. EvoLogics S2CR18/34 USBL Underwater Acoustic USBL System [Электронный ресурс]. URL: https://www.evologics.de/en/products/USBL/s2cr_18_34_usbl.html (дата обращения: 20.01.2021).

22. Applanix POS MV V5 – Position and Orientation System for Marine Vessels [Электронный ресурс]. URL: https://www.applanix.com/products/posmv.html (дата обращения: 20.01.2021).

23. Parzen, E., On the estimation of a probability density function and mode, Annals of Mathematical Statistics, 1962, vol. 33, pp. 1065–1076.