Задача навигации беспилотной сельскохозяйственной техники при помощи инерциальных датчиков, спутниковых систем и одометрии

05 ноября 2025 года
Смольянов Данил Ильич
(аспирант 4-го г. о., научный руководитель д.ф.-м.н. Голован А.А., рецензенты к.ф.-м.н. Вавилова Н. Б., асп. 4 г. о. Подоприхин М.А.)

Доклад посвящен задаче построения интеграционного навигационного решения в приборном комплексе, состоящем из бескарданной инерциальной навигационной системы (БИНС), одометра, датчика угла поворота (ДУП) колеса или рамной конструкции объекта. Последние два датчика объединённо будем называть одометрией. Данная задача обусловлена необходимостью построения системы автономной беспилотной навигации сельскохозяйственной техники — тракторов, комбайнов и т.п.         

Задача навигации в системе «БИНС-одометр» хорошо известна, различным аспектам её решения посвящено значительное число статей. В докладе рассматривается расширение постановки задачи под сочетание «БИНС-одометрия» в части привлечения показаний датчика угла поворота.  

В докладе предлагаются и обосновываются способы объединения двух традиционных, исторических подходов к решению задачи навигации сельскохозяйственной техники:   

   1. инерциального, когда БИНС является основным источником навигационной информации, а данные одометрии служат средством коррекции первой;  

    2. инерциального-одометрического, когда реализуются два относительно независимых параллельных решения задачи интегрированной навигации. 

Выделенные два подхода будем называть, соответственно, тесносвязанной интеграцией БИНС с одометрией для первого варианта и слабосвязанной интеграцией для второго.              

Кроме того, в докладе будут описаны алгоритмы калибровки одометрических параметров наземных колесных сельскохозяйственных машин. Оценки этих параметров получаются в результате решения задачи навигации. Точные оценки параметров необходимы для решения задачи автоматического управления, поскольку напрямую влияют на качество выполнения сельскохозяйственных операций. Рассматриваются две наиболее распространенных конструктивных компоновки сельскохозяйственных  машин: классическая и шарнирно-сочленённая. Показано, что калибровка одометрических параметров может выполняться как при наличии сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, так и в условиях их отсутствия. Приведены результаты ковариационного анализа наблюдаемости оценок калибровочных параметров в зависимости от характера движения. Предложенные подходы проверены на имитационных и реальных данных и применяются на большом наборе сельскохозяйственных машин, включающем тракторы, комбайны, самоходные косилки и самоходные опрыскиватели.