|сгенерировать QR код
Открытый доступ
Только для подписчиков
Алгоритм длиннобазовой навигации автономного необитаемого подводного аппарата при отсутствии априорных данных о его местоположении и разреженном расположении маяков
https://doi.org/10.17586/0021-3454-2024-67-12-1052-1064
Аннотация
Разработан рекуррентный алгоритм определения координат автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА) с использованием разномоментных измерений дальностей до гидроакустических маяков и данных относительного лага и курсоуказателя. Предполагается, что априорные координаты АНПА неизвестны, а из-за разреженного расположения маяков по одномоментным измерениям невозможно получить однозначное навигационное решение. Алгоритм запускается при первом получении одновременных измерений от двух маяков. Предусматривается совместная обработка текущих и сохраненных до запуска алгоритма измерений с помощью фильтра Калмана. Неоднозначность местоположения АНПА разрешается согласно отношению апостериорных вероятностей альтернатив. Представлены результаты моделирования и обработки натурных данных, а также оценки быстродействия, подтверждающие эффективность разработанного алгоритма.
Ключевые слова
автономный необитаемый подводный аппарат,
метод длинной базы,
система счисления,
фильтр Калмана,
разрешение неоднозначности
При поддержке: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-19-00626, https://rscf.ru/project/23-19-00626/.
Об авторах
Д. А. Кошаев
Концерн «ЦНИИ „Электроприбор“»; Университет ИТМО
Россия
Россия
Дмитрий Анатольевич Кошаев - докт. техн. наук; вед. науч. сотр.
Санкт-Петербург
В. В. Богомолов
Концерн «ЦНИИ „Электроприбор“»; Университет ИТМО
Россия
Россия
Владимир Валентинович Богомолов - начальник сектора
Санкт-Петербург
Список литературы
1. Paull L., Saeedi S., Seto M., Li H. AUV Navigation and Localization: A Review // IEEE Journal of Oceanic Engineering. 2014. Vol. 39, N 1. P. 131–149. DOI 10.1109/JOE.2013.2278891.
2. Кебкал К. Г., Машошин А. И. Гидроакустические методы позиционирования автономных необитаемых подводных аппаратов // Гироскопия и навигация. 2016. № 3. C. 115–130. DOI 10.17285/0869-7035.2016.24.3.115-130.
3. Матвиенко Ю. В., Инзарцев А. В., Киселев Л. В., Щербатюк А. Ф. Перспективы повышения эффективности автономных подводных роботов // Изв. ЮФУ. Технические науки. 2016. № 1(174). С. 123–141.
4. Степанов О. А. Методы обработки навигационной измерительной информации. СПб: Университет ИТМО, 2017. 196 с.
5. Sigiel N. Methods of autonomous underwater vehicles positioning // Scientific Journal of Polish Naval Academy. 2019. Vol. 1. P. 31–43. DOI 10.2478/sjpna-2019-0003.
6. González-García J., Gómez-Espinosa A., Cuan-Urquizo E., García-Valdovinos L. G., Salgado-Jiménez T., and Cabello J. A. E. Autonomous Underwater Vehicles: Localization, Navigation, and Communication for Collaborative Missions // Applied science. 2020. Vol. 10, N 4. Р. 1256. DOI 10.3390/app10041256.
7. Кошаев Д. А. Многоальтернативный алгоритм одномаяковой навигации автономного необитаемого подводного аппарата без априорных данных о его местоположении. Ч. 1. Математическое описание // Гироскопия и навигация. 2020. Т. 28, № 2(109). С. 109–130. DOI 10.17285/0869-7035.0035.
8. Щербатюк Д. А. Алгоритм навигационного обеспечения работы группы АНПА на основе фильтра частиц и разностно-дальномерной гидроакустической системы // Подводные исследования и робототехника. 2021. № 4(38). C. 50–57. DOI: 10.37102/1992-4429_2021_38_04_05.
9. Кошаев Д. А. Относительное позиционирование и определение ориентации автономного необитаемого подводного аппарата по данным от гидроакустических маяков // Гироскопия и навигация. 2022. № 4. С. 122–141. DOI 10.17285/0869-7035.00107.
10. Машошин А. И., Пашкевич И. В. Алгоритмы позиционирования автономного необитаемого подводного аппарата в процессе приведения и причаливания к подводному причальному устройству // Гироскопия и навигация. 2023. Т. 31, № 1(120). C. 103–119.
11. Грузликов А. М., Караулов В. Г., Мухин Д. А., Шалаев Н. А. Результаты апробации алгоритма позиционирования и определения ориентации подводного аппарата по данным от гидроакустических маяков // Изв. ЮФУ. Технические науки. 2023. № 1. С. 265–274. DOI 10.18522/2311-3103-2023-1-265-274.
12. Пашкевич И. В., Мартынова Л. А. Метод уменьшения погрешности определения местоположения АНПА при посадке на подводное причальное устройство // Сб. матер. XVIII Всерос. науч.-практ. конф. „Перспективные системы и задачи управления“. 2023. С. 334–343.
13. Дмитриев В. И., Рассукованый Л. С. Навигация и лоция, навигационная гидрометеорология, электронная картография. М.: Моркнига, 2016. 457 с.
14. Богомолов В. В. Анализ эффективности нелинейных решений задачи навигации подводных аппаратов // Матер. ХXIII конф. молодых ученых с международным участием. СПб, 2021. С. 223–227.
15. Медич Дж. Статистически оптимальные линейные оценки и управление. М.: Энергия, 1977. 440 с.
16. Богомолов В. В. Оценка эффективности нелинейных навигационных решений по разномоментным измерениям дальности до гидроакустических маяков // Матер. ХXIV конф. молодых ученых с международным участием. СПб, 2022. С. 120–123.
17. Богомолов В. В., Кошаев Д. А. Алгоритм позиционирования подводного аппарата по измерениям дальности до маяков при их недостаточном для одномоментного навигационного решения количестве // Матер. ХХХIII конф. памяти выдающегося конструктора гироскопических приборов Н.Н. Острякова. СПб, 2022. С. 66–69.
18. Богомолов В. В. Позиционирование автономного необитаемого подводного аппарата с одновременной обработкой текущих и сохраненных измерений дальностей от менее чем трех гидроакустических маяков // Подводные исследования и робототехника. 2024. № 2(48). С. 58–67. DOI: 10.37102/1992-4429_2024_48_02_07. EDN: TGEOGR.
19. Bogomolov V. AUV Positioning By The Ranges to Less than Three Acoustic Beacons Based on Recursive Bayesian Estimation // Proc. of the 2023 Intern. Conf. on Ocean Studies (ICOS). Vladivostok, Russian Federation, 2023. P. 037–040. DOI 10.1109/ICOS60708.2023.10425637.
20. Кошаев Д. А. Метод фиктивных измерений для многоальтернативного оценивания процессов в линейной стохастической системе // Автоматика и телемеханика. 2016. № 6. С. 81–108. DOI 10.1134/S0005117916060060.
21. Степанов О. А., Исаев А. М. Методика сравнительного анализа рекуррентных алгоритмов нелинейной фильтрации в задачах обработки навигационной информации на основе предсказательного моделирования // Гироскопия и навигация. 2023. Т. 31, № 3(122). С. 48–65.
Рецензия
Для цитирования:
Кошаев Д.А., Богомолов В.В. Алгоритм длиннобазовой навигации автономного необитаемого подводного аппарата при отсутствии априорных данных о его местоположении и разреженном расположении маяков. Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2024;67(12):1052-1064. https://doi.org/10.17586/0021-3454-2024-67-12-1052-1064
For citation:
Koshaev D.A., Bogomolov V.V. Algorithm of long baseline navigation of an autonomous underwater vehicle in the absence of a priori data on its location under conditions of sparse beacon placement. Journal of Instrument Engineering. 2024;67(12):1052-1064. (In Russ.) https://doi.org/10.17586/0021-3454-2024-67-12-1052-1064
Просмотров:
14
Послать статью по эл. почте 