Представлен обзор современного состояния разработок в области бесплатформенных инерциальных аэрогравиметров, которые обладают значительными преимуществами перед гиростабилизированными гравиметрами в части габаритов, энергопотребления и стоимости и существенно расширяют возможности гравиметрической съемки. Описаны технические решения, позволяющие реализовать бесплатформенные аэрогравиметры. Обсуждены тенденции их развития, включая вопросы комплексирования данных бесплатформенных и гиростабилизированных гравиметров.

С ростом точности и детальности современных глобальных моделей гравитационного поля Земли появляется больше возможностей их использования для решения региональных гравиметрических задач. При этом большее значение приобретают оценки имеющихся моделей в зависимости от региона и геоморфологии, а также способы прогнозирования достоверности данных в моделях с учетом масштаба и характера решаемой задачи. Статья посвящена новым оценкам современных моделей гравитационного поля в различных регионах Мирового океана и над различными геоморфологическими структурами. Оценки получены путем сравнения данных наиболее актуальных моделей гравитационного поля с данными высокоточных морских площадных и маршрутных съемок, выполненных во всех основных акваториях Мирового океана. Полученные результаты характеризуют модельное поле как перспективное и позволяют оценить пространственное распределение его погрешностей в Мировом океане. Предложен способ эффективного предварительного районирования модельного поля в океане. Рассмотрены особенности развития моделей гравитационного поля Земли с учетом их фактических точностей и разрешающих способностей, а также вопрос общей достоверности современных модельных данных в высокоширотной Арктике.

Предложен метод калибровки бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС), в котором удалось совместить преимущества подходов, основанных на применении фильтра Калмана, с одной стороны, и на оценках изменения кажущегося ускорения в плоскости горизонта до и после вращения поворотного стенда – с другой.

В отличие от известных методов калибровки БИНС, осуществляемой по изменению кажущегося ускорения в плоскости горизонта с модельной матрицей измерения при итерационных расчетах поправок к смещениям нулей, масштабным коэффициентам и углам рассогласования акселерометров и гироскопов, предложенный подход позволяет учитывать не заданные для поворотного стенда углы одноосного вращения и положения БИНС, а фактические вращения и положения с учетом предыдущих итераций.

Проведено сравнение на одних и тех же экспериментальных данных предлагаемого метода и метода с модельной матрицей измерений. Показано, что результирующая погрешность БИНС, откалиброванной с помощью предлагаемого метода, меньше погрешности, полученной методом с модельной матрицей измерений, а число необходимых итерационных уточнений меньше.

Предложенный метод позволяет проводить калибровку БИНС навигационного класса точности на грубых стендах, в том числе с учетом неточности вращения модуля чувствительных элементов БИНС в амортизаторах.

В статье рассматривается задача оценки ориентации космического аппарата и ее решение путем комплексирования измерительной информации информационно-избыточного гироприбора и астросистемы. Традиционные методы решения основаны на использовании фильтра Калмана порядка n + 3, где n > 3 – количество измерительных каналов (гироскопов или датчиков угловой скорости). Численная реализация соответствующего алгоритма на бортовом вычислителе требует значительных вычислительных затрат. Предлагается способ декомпозиции фильтра порядка n + 3 на три фильтра второго порядка и n − 3 фильтра 1 порядка, позволяющий существенно сократить вычислительную сложность алгоритма без потери точности.

В статье анализируются работы, посвященные навигации беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в условиях пропадания сигнала спутниковых навигационных систем с использованием систем технического зрения (камер оптического диапазона). Рассматриваемые алгоритмы основаны на сравнении изображений, сформированных БПЛА, с имеющимися геопривязанными изображениями местности, выступающими в качестве эталона. Изображения сопоставляются либо попиксельно, либо по ключевым точкам, либо с использованием нейронных сетей. Описываются этапы реализации алгоритмов, приводятся достигнутые с их помощью точности, а также используемые для апробации данные. В заключительной части статьи делаются выводы о возможностях и ограничениях рассматриваемых подходов.

В последнее время сети автономных донных сенсоров все шире применяются для сбора различной информации в придонной области океана. Актуальной является задача передачи накопленных при этом больших массивов данных в пункт их сбора и обработки. Перспективный метод – извлечение данных из сенсорных узлов автономной подводной сети с помощью групп автономных необитаемых подводных аппаратов. Качество выполнения подводных миссий при этом определяется точностью навигации каждого подводного аппарата из состава группы. В статье предложен новый, экономичный метод организации навигационного обеспечения групповой работы аппаратов для решения современной актуальной проблемы – обслуживания автономной сети донных сенсорных станций. Метод не требует использования штатных маяков гидроакустической навигационной системы (ГАНС) с длинной базой (ДБ) и привлечения надводных средств. В процессе работы одна часть группы подводных аппаратов находится в состоянии движения к намеченным сенсорным узлам, а другая состыкована с узлами сенсорной сети, считывает накопленную в них информацию и выполняет процедуры их обслуживания. Основная идея рассматриваемого метода заключается в том, что подводные аппараты из общей группы, состыкованные с узлами сенсорной сети, используются как временные маяки разностно-дальномерной (РД) ГАНС для других движущихся аппаратов. Рассмотрены алгоритмы, обеспечивающие работу предложенного метода.

Предлагается пригодный для использования в реальном времени алгоритм относительного позиционирования и определения ориентации автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА) по дальномерным измерениям до гидроакустических маяков, расположенных на небольших расстояниях друг от друга на единой платформе. Взаимное расположение АНПА и маяков априорно неизвестно, а их шкалы времени не синхронизированы. Предлагаемый алгоритм позволяет учесть нелинейный характер измерений с меньшими по сравнению с методом максимального правдоподобия вычислительными затратами. Приводятся результаты моделирования и камеральной обработки натурных данных при различных положениях АНПА относительно маяков.

В статье экспериментально доказана значимость учета дифференциальных кодовых задержек (ДКЗ) (Differential Code Bias) при определении координат методом Precise Point Positioning (PPP) по данным многосистемных ГНСС-измерений (GPS, ГЛОНАСС, Galileo). Благодаря учету ДКЗ существенно сокращается время сходимости навигационного решения. Описаны потребовавшиеся для проведения эксперимента изменения в программном обеспечении RTKLIB, позволяющие учитывать ДКЗ в реальном времени.

В сложных условиях навигации, например в городе и в геологически опасных районах, может происходить блокировка сигналов ГНСС, а длительный период сходимости решения навигационной задачи способен значительно ограничивать применение динамического высокоточного абсолютного позиционирования (precise point positioning – PPP) в режиме реального времени. C учетом того что в течение периодов сходимости скорость определяется точнее, чем местоположение, мы предлагаем метод быстрого определения местоположения в реальном времени за счет учета различного рода ограничений по скорости в динамическом PPP-позиционировании. В зависимости от состояний и условий движения адаптивно используются различные данные о скорости. Например, модель с нулевой скоростью применяется в неподвижном положении, измерения доплеровской скорости – при временной блокировке большинства видимых спутников, данные о скорости от других датчиков – при частой блокировке спутникового сигнала. Поскольку неточная динамическая модель способна влиять на результаты динамического позиционирования, ограничение по скорости может постепенно ослабляться при возобновлении приема сигналов ГНСС и постепенного сокращения неопределенности. Результаты статических и кинематических экспериментов демонстрируют, что при значительном снижении количества видимых спутников из-за блокировки сигналов применение нового метода определения местоположения может оперативно ускорить сходимость решения навигационной задачи при PPP-позиционировании, обеспечить высокую точность и непрерывность динамического позиционирования в реальном времени.

Благодаря увеличению количества навигационных спутниковых систем и расширению номенклатуры их сигналов с помощью аппаратуры спутниковой навигации стало возможным выполнять заход на посадку в условиях отсутствия визуального контакта с Землей до высоты принятия решения 200 футов (61 м), т.е. в соответствии с процедурой LPV-200. Необходимый для этого уровень надежности навигационных решений обеспечивает алгоритм расширенного автономного контроля целостности спутниковых данных – Advanced Receiver Autonomous Integrity Monitoring (ARAIM). В статье рассматривается АRAIM для двухчастотных безыоносферных комбинаций псевдодальностей BeiDou второго и третьего поколений (BDS-2 и BDS-3). Для расчета уровня безопасности по высоте (vertical protection level – VPL) в ARAIM использовалось гипотетическое сообщение для поддержки контроля целостности (integrity support message – ISM). Выполнена оценка влияния различных параметров ISM на доступность ARAIM в зависимости от места расположения потребителя. Результаты показывают, что географическая доступность ARAIM для BDS-2+BDS-3 несколько выше по сравнению с одной BDS-3 главным образом благодаря большему числу видимых спутников. Доступность системы BeiDou в Северной и Южной Америке зависит от точности измерения дальности от спутника до потребителя (user range accuracy – URA). При сокращении URA с 2,0 до 0,5 м доступность ARAIM для BDS-2+BDS-3 в Северной и Южной Америке увеличивается с 50 до 99,9%.

Одним из ключевых компонентов волоконно-оптических гироскопов является источник оптического излучения. Характеристики волоконно-оптических гироскопов, в том числе стабильность масштабного коэффициента и смещение нуля, напрямую связаны с параметрами выходного излучения источника. Хотя в настоящее время на рынке представлено множество моделей источников излучения, потенциально пригодных для применения в волоконно-оптических гироскопах, в свете необходимости импортозамещения задача выбора источника представляется достаточно актуальной. Цель данной работы – проведение сравнительных исследований образцов источников оптического излучения различных производителей, включая измерение и анализ формы и ширины спектра, средневзвешенной длины волны, выходной оптической и потребляемой мощности.

6 октября 2022 г. состоялось 52-е Общее собрание международной общественной организации «Академия навигации и управления движением» (АНУД). 

Со 2 по 4 октября в АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» состоялась 15-я Мультиконференция по проблемам управления (МКПУ-2022).