Под термином «позиционирование на основе отпечатка пальца» (англ. fingerprinting – метод отпечатка пальца, метод фингерпринтинга) понимается большое разнообразие методов определения местоположения приемника с использованием базы данных мощностей радиосигнала, ранее измеренных и привязанных к координатам. Непараметрические методы, напр. метод k взвешенных ближайших соседей (WKNN), невозможно использовать в крупномасштабных службах для мобильных устройств вследствие больших объемов данных и требований к передаче информации. В предлагаемой работе представлен обзор параметрических методов фингерпринтинга, которые используют представления данных на основе моделей. Рассмотрены три различные группы параметрических методов: методы, использующие области покрытия, методы, использующие потери при распространении сигнала, и методы, использующие смесь нормальных распределений. В рамках каждой группы рассматриваются различные подходы, их достоинства и недостатки. Обсуждается качество позиционирования в помещении с использованием некоторых из приведенных подходов в различных сценариях по данным беспроводных локальных сетей (WLAN). Полученные результаты сравниваются с результатами для непараметрического метода WKNN.

Рассмотрен вопрос формирования связанного с измерительным модулем бескарданной инерциальной навигационной системы опорного ортогонального трехгранника и приведения сигналов акселерометров к его началу.

Приводятся основные положения алгоритма уточнения параметров калибровки измерительного модуля бескарданной инерциальной навигационной системы на волоконно-оптических гироскопах в динамических условиях стенда с использованием алгоритма фильтра Калмана, опираясь при этом на навигационное решение системы. Особенностью рассматриваемой задачи является оценка временных запаздываний в измерительных каналах блоков волоконно-оптических гироскопов и акселерометров с точностью, обеспечивающей возможность построения навигационной системы класса 0,001 °/ч.

Совершенствование инерциальных навигационных систем (ИНС) для ракет, выводящих спутники на орбиту, идет в направлении снижения массогабаритных характеристик и стоимости при безусловном сохранении высоких показателей по точности и надежности, абсолютно необходимых в данной области их применения. Классический способ повышения надежности подразумевает дублирование. Однако по критериям цены и массогабаритных характеристик данное решение не очень удачно. Кроме того, дублирование не позволяет обнаружить возможный медленный уход параметров одной из двух ИНС. Подход, предложенный в статье, основан на мультисенсорной архитектуре, объединяющей шесть гироскопов и шесть акселерометров, с трехкратным резервированием общих функций, что позволяет использовать электронную аппаратуру без повышенной радиационной стойкости. Применение интегрированной архитектуры упрощает реализацию методов обнаружения и локализации неисправностей и позволяет парировать как единичные сбои, так и медленный уход параметров инерциальных датчиков. В этой связи применение волнового твердотельного гироскопа (ВТГ) оказывается актуальным в силу его малого размера и веса. Предлагаемая архитектура позволяет достичь высоких уровней точности, что может быть использовано и в других приложениях.

Рассматривается динамика колебаний резонатора волнового твердотельного гироскопа, выполненного в виде тонкой упругой оболочки вращения, установленной на подвижном основании. Построена новая математическая модель гироскопа, описывающая нелинейные электромагнитные и механические колебания во взаимосвязанной форме при наличии напряжения на катушках электромагнитных датчиков. Дана аналитическая и численная оценка погрешности гироскопа на подвижном основании.

На основе анализа существующих схем и алгоритмов идеальной работы различных типов современных гироинклинометров (ГИ) исследуются погрешности непрерывной съемки на вертикальных участках скважин, в том числе и для ранее отвергнутых компоновок ГИ. Предлагаются модернизированная структура и новые алгоритмы, использующие возможности структурной избыточности, специально созданной в рамках ГИ, построенного по продольной схеме. Аналитическое исследование точности синтезируемой схемы сопровождается большим объемом математического моделирования и результатов практической эксплуатации.

Рассмотрены вопросы разработки и исследования характеристик инерциального измерительного модуля волномерного буя на основе микромеханических датчиков. Разработана модель для оценки точности работы алгоритмов модуля, проведены ее исследования, обоснован выбор постоянных времени системы ориентации и вертикального канала, оценена погрешность расчета волновых ординат. Стендовые испытания модуля, созданного на основе этих исследований, подтвердили полученные выводы и значение погрешности.

Спуфинг применительно к глобальным навигационным спутниковым системам (ГНСС) – это технология умышленного искажения вырабатываемых приемником координат и времени. Показано, что ввод в состав интегрированной системы ГНСС/ИНС еще одного недорогого ГНСС-приемника позволяет эффективно обнаружить наличие спуфинга. Анализируются модели вторых разностей псевдодальности и фазы несущей при нормальных условиях и при спуфинге. С использованием инерциальной навигационной системы (ИНС), наблюдения вторых разностей рассчитываются и сравниваются с фактическими измерениями с целью создания тестовой статистики. Предлагается алгоритм обнаружения спуфинга для заданного значения вероятности ложной тревоги. Приводятся результаты его натурных испытаний на неподвижном основании.

Рассмотрен вариант построения комплексной системы навигации одноосного колесного модуля, предназначенного для решения ряда задач в аэродромной инфраструктуре. Ядром комплексной системы навигации является микромеханическая бесплатформенная инерциальная навигационная система, комплексируемая с видеокамерой и динамической моделью одноосного колесного модуля, обладающего неголономной связью с подстилающей поверхностью. Алгоритм комплексной системы навигации реализует одновременное оценивание навигационных параметров модуля и координат реперов, наблюдаемых видеокамерой. Показано, что комплексная система навигации обеспечивает определение навигационных параметров и построение структурной карты реперов на достаточно длительных интервалах времени без внешней коррекции.

Представлен алгоритм построения модели глобального геоида с точностью нулевого приближения. Алгоритм основан на быстром одномерном сферическом преобразовании Фурье и имеет преимущество по быстродействию относительно стандартного дискретного преобразования на два с половиной порядка, а относительно метода численного интегрирования – на четыре порядка. Апробация алгоритма выполнена на основе новой гравитационной модели Земли EGM2008, опубликованной национальным агентством геопространственных исследований министерства обороны США (National Geospatial-Intelligence Agency – NGA).

Предложена методика оптимизации импульсных систем на множестве цифровых регуляторов пониженного порядка. Методика основана на концепции параметрической передаточной функции и построении для полиномиального диофантова уравнения подмножества решений, порядок которых не превышает заданного числа. Применение методики рассматривается на примере оптимизации H2-нормы импульсной системы стабилизации курса подводного аппарата.

Цели работы: 1) междисциплинарный обзор современного состояния актуальной проблемы планетарной защиты от астероидов; 2) технические предложения по созданию эшелонированной системы планетарной защиты на основе современных технических средств космической техники с учетом использования астероидов-снарядов для отклонения траекторий астероидов-мишеней и возможностей распределенных интегрированных навигационных систем, подразумевающих размещение навигационных средств на многих объектах. Обсуждаются состав и требуемая точность таких навигационных систем. Развиваются результаты работ международной научно исследовательской лаборатории космических исследований, технологий, систем и процессов [1], созданной на базе МИЭМ НИУ ВШЭ в 2011 году при поддержке гранта Правительства Российской Федерации (2011–2013 гг.) [2, 3], с использованием оригинальных идей курса лекций «Модели планетарной защиты» [4], разработанного в 2014 году на кафедре «Механика и математическое моделирование» МИЭМ НИУ ВШЭ.

Грубая выставка на неподвижном основании используется для начального определения ориентации инерциальной навигационной системы (ИНС) с помощью векторов силы тяжести и угловой скорости вращения Земли. В безгироскопной ИНС используются только акселерометры, следовательно, в такой системе невозможно измерить и вычислить угол рыскания. В статье описывается процесс грубой выставки вертикали и выводятся характеристики погрешностей безгироскопной системы, сравниваются различные конфигурации акселерометров.