Анализ влияния траектории движения динамического управляемого объекта на точность определения навигационных параметров

Авторы

  • Вячеслав Владимирович Ерохин Иркутский государственный университет путей сообщения
  • Виталий Анатольевия Караченцев Иркутский филиал Московского государственного технического университета гражданской авиации
  • Николай Павлович Малисов Иркутский филиал Московского государственного технического университета гражданской авиации

Ключевые слова:

динамический управляемый объект, оптимизация, наблюдаемость, управление траекторией, фильтр Калмана, погрешность навигационных определений, траектория, геометрический фактор

Аннотация

Для реализации требований международной организации гражданской авиации по увеличению пропускной способности и эффективности использования воздушного пространства разработана стратегия зональной навигации и ее составляющая – свободная маршрутизация полетов. Целью исследований является анализ влияния траектории динамического управляемого объекта на точность определения координат при зональной навигации и свободной маршрутизации полетов. В статье проведен анализ влияния выбранного маршрута полета на точность определения навигационных параметров в рамках использования алгоритма расширенного фильтра Калмана. Показано, что существует однозначная зависимость радиальной погрешности, геометрического фактора и меры наблюдаемости от угла поворота траектории. На основе проведенного анализа предложено использовать меру наблюдаемости для формирования критерия оптимизации при реализации зональной навигации. Методами имитационного статистического моделирования подтверждена однозначная зависимость между геометрическим фактором, мерой наблюдаемости и следом ковариационной матрицы ошибок фильтрации для различных траекторий движения динамического управляемого объекта. Предложенный подход представляется более рациональным по сравнению с вычислением ковариационной матрицы ошибок оценивания при практической реализации алгоритмов оптимального управления в навигационном процессоре благодаря уменьшению объема вычислений. Результаты проведенного анализа позволяют в дальнейшем рассматривать максимум меры наблюдаемости в качестве решающего правила в задачах оптимизации траектории, в том числе и в алгоритмах управления наблюдениями.

Библиографические ссылки

Maolaaisha A. Free-Flight Trajectory Optimization by Mixed Integer Programming : а thesis submitted to fulfillment of the requirements for the degree of master in science. Applied Mathematics and Optimization Series (AMOS). Hamburg, 2015. 74 p.

Toratani D. Study on Simultaneous Optimization Method for Trajectory and Sequence of Air Traffic Management : doctoral Thesis. Yokohama National University, 2016. 101 p.

Rub´en Ant´on Guijarro. Commercial aircraft trajectory optimization using optimal control : bachelor Thesis. Universidad Carlos III de Madrid, 2015. 64 p.

Multiphase Mixed-Integer Optimal Control Approach to Aircraft Trajectory Optimization / M. Soler, A. Olivares, E. Staffetti, P. Bonami // Journal of Guidance, Control and Dynamics. 2013.Vol. 36(5). P. 1267–1277.

Wickramasinghe N.K., Harada A., Miyazawa Y. Flight trajectory optimization for an efficient air transportation system // Proceedings of the 28th International Congress of the Aeronautical Sciences. 2012. Pp. 1–12.

Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации / Г.И. Емельянцев, А.П. Степанов. СПб. : Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2016. 394 с.

ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова. Изд. 4-е, перераб. и доп. М. : Радиотехника, 2010. 800 с.

Шестаков И.Н., Крыжановский Г.А. Расширение поля СРНС с помощью наземных станций АЗН-В // Науч. вестн. МГТУ ГА. 2014 (210). С. 114–117.

Investigation and realisation of integrated navigation system using optimal pseudo sensor enhancement method / Ya.M. Madany, El-Sayed A. El-Badawy, Nour Eldin H. Ismail et al. // IET Radar, Sonar & Navigation. 2019. Vol. 13. DOI: 10.1049/iet-rsn.2018.5295.

Cho T., Lee C., Choi. S. Multi-Sensor Fusion with Interacting Multiple Model Filter for Improved Aircraft Position Ac-curacy // Sensors. 2013. Vol. 13. P. 4122–4137. DOI: 10.3390/s130404122.

Strohmeier M., Lenders V., Martinovic I. On the Security of the Automatic Dependent Surveillance-Broadcast // Protocol IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2014. Vol. 17 (2). P. 1065–1087.

Методы траекторного управления наблюдением в интегрированных многодатчиковых двухпозиционных системах радиомониторинга воздушного базирования / В.И. Меркулов, Д.А. Миляков, О.Е. Радоминов и др. // Журнал радио-электроники. 2016. № 4. С. 1–64.

Aleshechkin A.M., Erokhin V.V. Trajectory optimization of dynamically controlled objects in INS/GNSS integrated nav-igation system // Gyroscopy and Navigation. 2017. Vol. 8. Iss. 1. P. 15–23.

Монаков А.А., Киселев В.Ю. Предсказание траектории воздушного судна в автоматизированных системах управления воздушным движением // Информационно-управляющие системы. 2015. № 4. С. 33–40.

User Manual for the Base of Aircraft Data (BADA). Revision 3.12 [Electronic resource]. Access mode: URL: https://www.eurocontrol.int/sites/default/files/field_tabs/content/documents/sesar/user-manual-bada-3-12.pdf (accessed date: 06/05/2017).

Bruce P., A Gibbs. Advanced Kalman filtering, least-squares and modeling: a practical handbook. John Wiley & Sons, Inc., publication, 2011. 605 p.

Тятюшкин А.И. Многометодная технология оптимизации управляемых систем. Новосибирск : Наука, 2006. 343 с.

Карапетян Р.М. Алгоритмы оценки качества и синтеза линейных систем управления. Рига : ЛРП ВНТОМ, 1989. 52 c.

Опубликован

2021-07-25

Как цитировать

Ерохин, В. В., Караченцев, В. А., & Малисов, Н. П. (2021). Анализ влияния траектории движения динамического управляемого объекта на точность определения навигационных параметров. Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, (2(70), 145-153. извлечено от http://ojs.irgups.ru/index.php/stsam/article/view/170