Задача диагностики сбоев в первичных измерениях глобальных спутниковых навигационных систем
10 декабря 2025 года
Сафин Данияр Айратович
(аспирант 1-го г. о., научный руководитель д.ф.-м.н. Голован А.А.)
В работе приводятся результаты исследования и построения алгоритмов информационной интеграции БИНС и одометра в задаче трехмерной навигации наземного транспортного средства – задачи определения координат, составляющих вектора скорости и параметров ориентации корпуса объекта.
Первичными данными являются показания акселерометров, датчиков угловой скорости (ДУС) БИНС, измерение одометром пройденного пути. Выделяются значимые для повышения точности интеграционного решения факторы: неизвестные юстировочные углы, характеризующие ориентацию продольной оси объекта по отношению к приборным осям БИНС, линейные смещения приведенного центра БИНС относительно точки привязки данных одометра, погрешность масштабного коэффициента одометра, а также возможная рассинхронизация во времени регистрируемых первичных данных БИНС и одометра. Приводятся математические модели алгоритма комплексной обработки информации (КОИ), где указанные выше параметры включаются в состав оцениваемых переменных.
Разрабатывается алгоритм для детектирования и компенсации проскальзывания и подпрыгивания колес транспортного средства.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Горбачев А.Ю. Применение одометров для коррекции интегрированных навигационных систем. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. "Приборостроение" №4. Стр. 37-53, 2009.
[2] Кузнецов И.М., Пронькин А.Н., Веремеенко К.К. Навигационный комплекс аеропортового транспортного средства. Электронный журнал "Труды МАИ", выпуск №47. 2011
[3] Андропов А.В. Повышение точности определения местоположения внутритрубных инспекционных снарядов за счет использования спутниковых радионавигационных систем: дис. канд. техн. наук. Красноярск, 2006.
[4] Вавилова Н.Б., Голован А.А., Сафин Д.А., Назаров В.Г. Результаты тестирования на геополигоне навигационного обеспечения подвижных навигационно-геодезических комплексов. // XXXIV конференция памяти выдающегося конструктора гироскопических приборов Н.Н. Острякова. Сборник докладов. — ГНЦ РФ АО Концерн ЦНИИ Электроприбор, Санкт-Петербург: 2024. — С. 63–67.
[5] Голован А.А., Никитин И.В. Задачи интеграции БИНС и одометра с точки зрения механики корректируемых инерциальных навигационных систем. Часть 1. «Вестник московского университета. Математика. Механика.» №2, стр. 69-72, Москва, 2015.
[6] Голован А.А., Никитин И.В. Задачи интеграции БИНС и одометра с точки зрения механики корректируемых инерциальных навигационных систем. Часть 2. с №4, стр. 68-72, Москва, 2015.
[7] Никитин И.В. Задача навигации наземного объекта на основе данных БИНС и одометра. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. 2015.
[8] Голован А.А. Интеграционное решение «БИНС–одометр»: позиционный вариант // Гироскопия и навигация. 2021. Т. 29. №2. С. 110–125. DOI 10.17285/0869-7035.0066.
[9] Н.Б. Вавилова, А.А. Голован, Н.А. Парусников. Математические основы навигационных систем. Математические модели инерциальной навигации. М.: Издательство Московского университета, Москва 2020, 162 с.
[10] Jacques Georgy, Tashfeen Karamat, Umar Iqbal, Aboelmagd Noureldin. Enhanced MEMS-IMU/odometer/GPS integration using mixture particle filter. GPS Solutions, Volume 15, Issue3, pp 239-252. 2011.
[11] Dragan Obradovic, Henning Lenz, Markus Schupfner, and Kai Heesche. Multimodal Fusion for Car Navigation Systems. Signal Processing Techniques for Knowledge Extraction and Information Fusion, part II, pp 141-158. Springer US, 2008.
[12] M. Wankerl and G. F. Trommer. Evaluation of a Segmented Navigation Filter Approach for Vehicle Self-Localization in Urban Environment. Gyroscopy and Navigation, Vol. 5, No. 2, pp. 98–107. 2014.
[13] Jianchen Gao. GPS/INS/G Sensors/Yaw Rate Sensor/Wheel Speed Sensors Integrated Vehicular Positioning System. ION 2006, Fort Worth TX 26-29 Sep, Session E3. 2006.
[14] Libin Zhu, Wei Wang. CDGPS-Based Calibration of Odometer's Scale Factor with Temperature for Vehicle Navigation System. Proceedings of the 2010 International Conference on Optoelectronics and Image Processing. Volume 01. November 2010 Pages 317–320.
[15] Qinghai Wang , Peihui Yan, Jinguang Jiang , Dongpeng Xie, Yuying Li, Qiyuan Zheng, Hongbin Tan and Jiaji Wu. Online Estimation of the Mounting Angle and the Lever Arm for a Low-Cost Embedded Integrated Navigation Module. Remote Sens. 2024, 16, 3064. https://doi.org/10.3390/rs16163064
[16] Yuanxin Wu, Naser El-Sheimy. Self-calibration for IMU/Odometer Land Navigation: Simulation and Test Results. ION 2010 International Technical Meeting January 25-27, 2010, San Diego, CA.
[17] В. С. Вязьмин, а. А. Голован, а. Д. Говоров. Начальная и конечная выставки бескарданного аэрогравиметра с определением смещений нулевых сигналов акселерометров. Гироскопия и навигация. Том 31. №1 (120), 2023
[18] Wei Jia, XuanXiao and Zhihong Deng; Self-calibration of INS/Odometer Integrated System via Kalman Filter; DOI:10.1109/ICACI.2012.6463156; Conference: Advanced Computational Intelligence (ICACI), 2012 IEEE Fifth International Conference on
[19] A. Mirabadi (Iran University of Science and Technology), Ali Khodadadi (University of California, Davis) Slip and Slide Detection and Compensation for Odometery System, Using Adaptive Fuzzy Kalman Filter; DOI:10.1166/sl.2009.1014
[20] Alexander Brunker, Thomas Wohlgemuth, Michael Frey and Frank Gauterin, Odometry 2.0: A Slip-Adaptive EIF-Based Four-Wheel-Odometry Model for Parking; Citation information: DOI 10.1109/TIV.2018.2886675, IEEE Transaction on intelligent vehicles.
[21] Mengxue. Mu; Long. Zhao; A Data Fusion Algorithm of GNSS/INS/ Odometer Integrated System In Consideration of Total Odometer Errors; 2021 21st International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS); DOI: 10.23919/ICCAS52745.2021.9649816
[22] М. Эль-тохеи, м. Эльхабиби, т. Хассан; калибровка интегрированной системы «одометр – лидар – гироскоп» в режиме реального времени для определения местоположения с использованием карт в отсутствие сигналов гнсс; гироскопия и навигация. Том 32. №2 (125), 2024
[23] N. Vasilyuk, D. Tokarev; GNSS+inertial+odometer navigation system for land vehicles with an extended odometer’s model identification; Inertial Sensors and Systems 2020 Braunschweig, Germany; DOI: 10.1109/ISS50053.2020.9244893
[24] Вавилова Н.Б. Голован А.А. Козлов А. В., Папуша И.А., Зорина О.А., Измайлов Е.А., Кухтевич С.Е., Фомичев А.В. Интеграция спутниковой и инерциальной навигационных систем с учетом рассинхронизации данных и смещения спутниковой антенны. Опыт практической реализации. вариант // Гироскопия и навигация. 2021. Т. 29. №3. С. 110–125. DOI 10.17285/0869-7035.0070
[25] Емельянцев Г.И., Степанов А.П. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации / под общей ред. акад. РАН В.. Пешехонова. СПб: ГНЦ РФ «ЦНИИ «Электроприбор», 2016. 394 с.