Навигационные измерения глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) служат важными данными для аэрогравиметрии [1, 2]. В коммерческом программном обеспечении ГНСС основное внимание уделяется выработке координат, а задача вычисления ускорения при помощи первичных спутниковых измерений – доплеровских и фазовых – практически не ставится. В настоящей работе представлено ее решение в режиме постобработки с использованием первичной спутниковой и эфемеридной информации. Основная идея состоит в дифференцировании первых разностей доплеровских и фазовых измерений. Приводится качественный анализ результатов обработки экспериментальных данных. Статья написана в развитие подхода, изложенного в [2] для задачи определения скорости.

В статье приведены основные принципы, по которым формируются расширения стационарных моделей данных, актуальные для задач контроля навигационной аппаратуры.

Рассматриваются две группы расширенных моделей данных. К первой относятся стационарные случайные процессы с наложенными систематическими составляющими погрешностей; ко второй – случайные процессы со стационарными приращениями.

Перечислены особенности описанных нестационарных моделей данных. Анализируются методы оценивания параметров в расширенных моделях и условия сходимости оценок, которые в свою очередь сопоставляются с аналогичными условиями сходимости в рамках стационарных моделей.

В статье представлена модульная трехуровневая гибридная навигационная система, объединяющая генеральное и так называемое реактивное локальное планирование (reactive local planning) траектории и ее оптимизацию путем управления по прогнозирующим моделям. Система обеспечивает плавную, энергоэффективную и надежную навигацию наземных роботов с дифференциальным приводом. В основу ее структуры положены алгоритм А* для расчета генеральных траекторий с обходом препятствий, метод динамических окон для реактивного обхода препятствий и метод управления по прогнозирующим моделям для уточнения команд, сформированных в рамках метода динамических окон с учетом неголономности и ограничений исполнительного механизма. Различные уровни системы функционируют по каскадному принципу (А* – запускается периодически, метод динамических окон – в режиме реального времени, управление по прогнозирующим моделям – в непрерывном режиме корректировки команд). При этом осуществляется конечный контроль положения колес с помощью PID-регулятора. Проведены моделирование и проверка работоспособности системы TriLayer-Nav в условиях внешних воздействий с использованием платформы MuJoCo, которая позволяет детально воспроизвести динамику твердого тела с учетом силы трения и обратной связи привода. В протоколе моделирования основной акцент сделан на иерархической структуре команд для всей системы в целом при сохранении требуемого объема вычислений в режиме реального времени. Результаты показывают, что система TriLayer-Nav генерирует плавные траектории, уменьшает разрывы непрерывности кривых и повышает устойчивость управления. Кроме того, она гарантирует более точное определение курса и потребляет меньше энергии по сравнению с известными решениями, а ее КПД составляет 96,6%. При этом TriLayer-Nav позволяет строить траектории с большей точностью, чем системы на базе только алгоритма A* или метода динамических окон. Взаимодействие уровней обеспечивает ускоренную реакцию системы на изменения окружающих условий и инструментальный шум. Помимо прочего, благодаря нелинейному алгоритму управления по прогнозирующим моделям платформа производит вычисления в режиме реального времени, а модульная иерархическая структура дает возможность ее полномасштабной реализации в структурированных и полуструктурированных средах. Таким образом, полученные результаты убедительно доказывают, что сочетание генерального и реактивного локального планирования, а также оптимизация траектории с помощью прогнозирующих моделей значительно повышает надежность, устойчивость и энергоэффективность автономной навигации. Система TriLayer-Nav представляет собой универсальное и действенное в вычислительном отношении навигационное решение, которое может быть применено к широкому спектру наземных роботизированных систем, работающих в динамично меняющихся и неопределенных условиях.

Точность определения местоположения пользователя по данным спутниковых навигационных часов зависит главным образом от точности бортовых часов. Любое отклонение от нормы в их работе приводит к погрешности вычисления координат, поэтому функционирование бортовых часов требует непрерывного контроля. В статье представлен метод обнаружения аномалий работы бортовых часов по измерениям фазы несущей, который применяется в спутниковой группировке NavIC. При этом оценивается скорость ухода бортовых часов и учитывается наличие целочисленной неоднозначности измерений фазы несущей. Предлагаемая методика построена на новом алгоритме обнаружения аномалий в работе часов, таких как выбросы, скачки фазы и частоты. При их выявлении запускается процесс оценки и обновления параметров коррекции часов, которые затем транслируются пользователю.

В статье описывается быстрый блочный фильтр Калмана (ББФК) для визуально-инерциальной навигации. Этот фильтр позволяет рекуррентно оценить вектор состояния, включающий навигационные параметры подвижного объекта и координаты N визуальных признаков, с вычислительной сложностью, сниженной до O(N) за счет декомпозиции алгоритма оценивания. При этом сложность O(N) обеспечивается при одновременном наблюдении всех N признаков в течение произвольного времени. За счет специальной процедуры расширения исходного вектора состояния, производимой с использованием метода главных компонент, оценки блочного фильтра приближены к оценкам обобщенного фильтра Калмана (ОФК). Ранее показано, что ОФК обладает в данной задаче высокой точностью при адекватности моделей погрешностей. Сравнение с ОФК по времени вычислений и точности оценок выполнено путем моделирования работы БИНС, корректируемой на основе информации о визуальных признаках. Полученные результаты показали, что пренебрежимо малые отклонения от оценок ОФК имеют место при размерностях расширения исходного вектора состояния, незначительно влияющих на объем вычислений. Продемонстрирована также возможность обработки сотен признаков в реальном времени в однопоточном режиме.

В статье описываются определенные путем моделирования условия, при которых позиционирование приемников донной линейной гидроакустической антенны осуществляется со среднеквадратической погрешностью, не превышающей 1 м. Результаты моделирования подтверждены экспериментально.

В статье предложен алгоритм выработки координат и параметров движения подводной цели при бистатической гидролокации, в котором не используются данные о пространственной ориентации приемной антенны, свободно вращающейся вокруг вертикальной оси. Новизна алгоритма заключается в том, что пеленг и дистанция до цели вычисляются с привлечением измеренного приемником угла между направлениями прямого и отраженного от объекта сигналов излучателя, а также разности моментов прихода этих сигналов. Для применения алгоритма приемная антенна оборудуется датчиком угловой скорости.

Путем моделирования проверена корректность алгоритма и определена точность расчета координат и параметров движения цели с учетом различных факторов.