creexpCrede Experto: транспорт, общество, образование, языкCrede Experto: transport, society, education, language2312-1327Иркутский филиал ФГБОУ ВО «МГТУ ГА»10.51955/2312-1327_2024_1_113creexp-93Research ArticleСИСТЕМЫ АВИАЦИОННОЙ РАДИОСВЯЗИ, РАДИОЛОКАЦИИ, РАДИОНАВИГАЦИИ И МЕТОДЫ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИУправление траекторией полета беспилотного летательного аппарата при различной конфигурации источников навигационной информацииControl of the Flight Path of an Unmanned Aerial Vehicle with Different Configurations of Navigation Information Sourceshttps://orcid.org/0000-0001-5504-0884ЛежанкинБорис ВалентиновичLezhankinBoris V.

Борис Валентинович Лежанкин, кандидат технических наук, доцент,

3, ул. Коммунаров, Иркутск, 664047.

Boris V. Lezhankin, Candidate of Technical Sciences,

3, Kommunarov str., Irkutsk, 664047.

lezhbor@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5549-3952ЕрохинВячеслав ВладимировичErokhinVyacheslav V.

Вячеслав Владимирович Ерохин, доктор технических наук,

3, ул. Коммунаров, Иркутск, 664047.

Vyacheslav V. Erokhin, Doctor of Technical Science,

3, Kommunarov str., Irkutsk, 664047.

ww_erohin@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9398-2028МалисовНиколай ПавловичMalisovNikolay P.

Николай Павлович Малисов, старший преподаватель,

3, ул. Коммунаров, Иркутск, 664047.

Nikolay P. Malisov, Senior Lecturer,

3, Kommunarov str., Irkutsk, 664047.

malisovnik@mail.ruМосковский государственный технический университет гражданской авиации (Иркутский филиал)РоссияMoscow State Technical University of Civil Aviation (Irkutsk Branch)Russian Federation20242711202501113127Copyright © Лежанкин Б.В., Ерохин В.В., Малисов Н.П., 20252025Лежанкин Б.В., Ерохин В.В., Малисов Н.П.Lezhankin B.V., Erokhin V.V., Malisov N.P.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ce.if-mstuca.ru/jour/article/view/93

В реальных условиях применения для высокоточного позиционирования и управления траекторией беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) при полете по маршруту проявляется недостаточная помехозащищенность и точность функционирования приемников спутниковых навигационных систем. В связи с этим актуальным является исследование возможных методов и средств обеспечения высокоточных навигационных определений, в том числе на основе комплексной обработки сигналов от различных источников навигационной информации при решении задачи вывода БПЛА в терминальное множество. 

В статье представлены результаты разработки алгоритма управления траекторией БПЛА на основе методов статистической теории оптимального управления, реализация которого позволит повысить точность выдерживания заданного маршрута полета. Рассмотрены характеристики для анализа ошибок выдерживания траектории полета.

Приведены результаты моделирования и исследования характеристик алгоритма управления траекторией при различных конфигурациях источников навигационной информации (ИНИ) и показана зависимость точности выдерживания заданного маршрута полета БПЛА от ошибок оценок навигационных параметров.

In real conditions of application for high-precision positioning and trajectory control of unmanned aerial vehicles (UAVs) when flying along a route, insufficient noise immunity and operating accuracy of satellite navigation system receivers are manifested. In this regard, it is relevant to study possible methods and means of providing high-precision navigation definitions based on complex processing of signals from various sources of navigation information when solving the problem of displaying a UAV in a terminal set.

The article presents the results of developing a UAV trajectory control algorithm based on methods of statistical optimal control theory, the implementation of which will improve the accuracy of maintaining a given flight route. The characteristics for analyzing errors in maintaining the flight path are considered.

The results of modeling and research of the characteristics of the trajectory control algorithm for various configurations of navigation information sources (NIS) are presented and the dependence of the accuracy of maintaining a given UAV flight route on errors in estimating navigation parameters is shown.

управление траекториейбеспилотный летательный аппараталгоритм Летова-Калманаисточники навигационной информацииавтоматическое зависимое наблюдениеtrajectory controlunmanned aerial vehicleLetov-Kalman algorithmsources of navigation informationautomatic dependent surveillanceReferencesАрефьев Р. О. Применение помехоустойчивого кодирования при обработке сообщений локальной корректирующей станции / Р. О. Арефьев, С. В. Туринцев, М. С. Туринцева // Актуальные проблемы и перспективы развития гражданской авиации: сборник трудов X Международной научно-практической конференции, Иркутск, 14–15 октября 2021 года. Том 2. Иркутск: Иркутский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный технический университет гражданской авиации», 2021. С. 22-32. EDN YMDPPC.Arefyev R. O., Turintsev S. V., Turintseva M. S. (2021). The use of noise-resistant coding in the processing of messages from a local correction station. Aktual'nye problemy i perspektivy razvitiya grazhdanskoj aviacii : sbornik trudov X Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. Irkutsk: Irkutskij filial federal'nogo gosudarstvennogo byudzhetnogo obrazovatel'nogo uchrezhdeniya vysshego obrazovaniya «Moskovskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet grazhdanskoj aviacii». pp. 22-32. EDN YMDPPC. (in Russian)Воронов Е. М. 77-30569/280873 Обеспечение траекторной безопасности в задаче облета динамической круговой зоны / Е. М. Воронов, А. А. Карпунин // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2011. № 12. С. 5. EDN OOZGRX.Erokhin V. V., Lezhankin B. V., Bolelov E. A. (2023). Estimation of UAV trajectory parameters with different configuration of navigation information sources. Uspekhi sovremennoj radioelektroniki-Peterburg: Koncern "Central'nyj nauchno-issledovatel'skij institut "Elektropribor". 77(6): 35-49. DOI: 10.18127/j20700784-202306-04. EDN MVHGGW. (in Russian)Гончаренко В. И. Задача оперативной двумерной маршрутизации группового полета беспилотных летательных аппаратов / В. И. Гончаренко, Г. Н. Лебедев, Д. А. Михайлин // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2019. № 1. С. 153-165. DOI 10.1134/S0002338819010074. EDN YWYDVB.Goncharenko V. I., Lebedev G. N., Mikhaylin D. A. (2019). The task of operational twodimensional routing of a group flight of unmanned aerial vehicles. Izvestiya Rossijskoj akademii nauk. Teoriya i sistemy upravleniya. 1: 153-165. DOI: 10.1134/S0002338819010074. EDN YWYDVB. (in Russian)Емельянцев Г. И. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации / Г. И. Емельянцев, А. П. Степанов; Под общей редакцией В. Г. Пешехонова. Государственный Центр Российской Федерации АО «Концерн «Центральный научно-исследовательский институт «Электроприбор» национальный исследовательский университет ИТМО. Санкт-Петербург: Концерн «Центральный научно-исследовательский институт «Электроприбор», 2016. 394 с. EDN XSSBEF.Huttunen M. (2019). Civil unmanned aircraft systems and security: The European approach. J Transp Secur. 12: 83–101. DOI: 10.1007/s12198-019-00203-0.Ерохин В. В. Оценка параметров траекторного движения БПЛА при различной конфигурации источников навигационной информации / В. В. Ерохин, Б. В. Лежанкин, Э. А. Болелов // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. Т. 77, № 6. С. 35-49. DOI: 10.18127/j20700784-202306-04. EDN MVHGGW.Maryukhnenko V. S., Mukhopad Yu. F., Antipin E. I., Turintsev S. V. (2012). Evaluation of the effectiveness of a typical aviation integrated navigation system. Polet. Obshcherossijskij nauchnotekhnicheskij zhurnal. 2: 25-35. EDN OYXKML. (in Russian)Межетов М. А. Перспективы использования системы передачи данных LDACS для задач управления воздушным движением / М. А. Межетов, Е. С. Григорьева, П. Т. Никитич // Актуальные проблемы и перспективы развития гражданской авиации: Сборник трудов IX Международной научно-практической конференции, Иркутск, 15–22 октября 2020 года. Иркутск: Иркутский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный технический университет гражданской авиации», 2020. С. 176-182. EDN GFCDDC.Merkulov V. I., Verba V. S., Ilchuk A. R. (2018). Automatic tracking of targets in the radar of integrated aviation complexes. Theoretical foundations. Radar as part of an integrated aviation complex. Moscow: Radiotekhnika, 2018. 320 p. (in Russian)Меркулов В. И. Автоматическое сопровождение целей в РЛС интегрированных авиационных комплексов. Теоретические основы. РЛС в составе интегрированного авиационного комплекса / В. И. Меркулов, В. С. Верба, А. Р. Ильчук. М.: Радиотехника, 2018. 320 с.Mezhetov M. A., Grigorieva E. S., Nikitich P. T. (2020). Prospects for using the LDACS data transmission system for air traffic control tasks Sbornik trudov IX Mezhdunarodnoj nauchnoprakticheskoj konferencii, Irkutsk, 15–22 oktyabrya 2020 goda. Irkutsk: Irkutskij filial federal'nogo gosudarstvennogo byudzhetnogo obrazovatel'nogo uchrezhdeniya vysshego obrazovaniya "Moskovskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet grazhdanskoj aviacii". pp. 176-182. EDN GFCDDC. (in Russian)Оценка эффективности типовой авиационной комплексной системы навигации / В. С. Марюхненко, Ю. Ф. Мухопад, Е. И. Антипин, С. В. Туринцев // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2012. № 2. С. 25-35. EDN OYXKML.Mezhetov M. A., Tikhova A. I., Vakhrusheva U. S., Fedorov A. V. (2021). Application of LoRa technology in unmanned aircraft systems. Aktual'nye problemy i perspektivy razvitiya grazhdanskoj aviacii : sbornik trudov X Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. Irkutsk: Irkutskij filial federal'nogo gosudarstvennogo byudzhetnogo obrazovatel'nogo uchrezhdeniya vysshego obrazovaniya «Moskovskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet grazhdanskoj aviacii». 2: 180-185. EDN UZUCLT. (in Russian)Пешехонов В. Г. Высокоточная навигация без использования информации глобальных навигационных спутниковых систем // Гироскопия и навигация. 2022. Т. 30, № 1(116). С. 311. DOI 10.17285/0869-7035.0084. EDN WRZXAM.Peshekhonov V. G. (2022). High-precision navigation without using information from global navigation satellite systems. Giroskopiya i navigaciya. 1(116): 3-11. DOI 10.17285/0869-7035.0084. EDN WRZXAM. (in Russian)Применение технологии LoRa в беспилотных авиационных системах / М. А. Межетов, А. И. Тихова, У. С. Вахрушева, А. В. Федоров // Актуальные проблемы и перспективы развития гражданской авиации: сборник трудов X Международной научно-практической конференции, Иркутск, 14–15 октября 2021 года. Том 2. Иркутск: Иркутский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный технический университет гражданской авиации», 2021. С. 180-185. EDN UZUCLT.Serebrennikov E. A., Turintsev S. V. (2017). Software model of the VDL digital communication line of mode 2. Aktual'nye problemy aviacii i kosmonavtiki. 13: 119-121. (in Russian)Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016617951 Российская Федерация. Расчет характеристик навигационного сеанса системы ГЛОНАСС: № 2016615402: заявл. 26.05.2016: опубл. 19.07.2016 / О. Н. Скрыпник, Р. О. Арефьев, Н. Г. Арефьева. EDN JODKFV.Shestakov I. N., Kryzhanovsky G. A. (2014). Expansion of the SRNS field with the help of AZNV ground stations. Nauchnyj vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta grazhdanskoj aviacii. 210: 114-117. EDN TBUBMV. (in Russian)Серебренников Е. А. Программная модель линии цифровой связи VDL режима 2 / Е. А. Серебренников, С. В. Туринцев // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2017. Т. 2, № 13. С. 119-121. EDN YQWFIF.Skrypnik O. N., Arefyev R. O. (2020). Optimization of the trajectory of a mobile pseudo-satellite to improve the accuracy of the integrated GLONASS navigation and time field. Sovremennye naukoemkie tekhnologii. 2: 51-58. DOI 10.17513/snt.37914. EDN KZCVNA. (in Russian)Скрыпник О. Н. Оптимизация траектории мобильного псевдоспутника для повышения точности интегрированного навигационно-временного поля ГЛОНАСС / О. Н. Скрыпник, Р. О. Арефьев // Современные наукоемкие технологии. 2020. № 2. С. 51-58. DOI: 10.17513/snt.37914. EDN KZCVNA.Skrypnik O. N., Arefyev R. O., Arefyeva N. G. (2016). Calculation of the characteristics of the navigation session of the GLONASS system. Svidetel'stvo o gosudarstvennoj registracii programmy dlya EVM № 2016617951 Rossijskaya Federaciya. EDN JODKFV. (in Russian)Формирование радиолокационной карты подстилающей поверхности путем фильтрации случайных полей / О. Н. Скрыпник, Б. В. Лежанкин, Б. М. Миронов, Н. П. Малисов // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2008. № 133. С. 60-66. EDN KVVEYT.Skrypnik O. N., Lezhankin B. V., Mironov B. M., Malisov N. P. (2008). Formation of a radar map of the underlying surface by filtering random fields. Nauchnyj vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta grazhdanskoj aviacii. 133: 60-66. EDN KVVEYT. (in Russian)Шестаков И. Н. Расширение поля СРНС с помощью наземных станций АЗН-В / И. Н. Шестаков, Г. А. Крыжановский // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2014. № 210. С. 114-117. EDN TBUBMV.Voronov E. M., Karpunin A. A. (2011). 77-30569/280873 Ensuring trajectory safety in the task of overflying a dynamic circular zone. Elektronnoe nauchno-tekhnicheskoe izdanie «Nauka i obrazovanie». 12: 5. (in Russian)Huttunen M. Civil unmanned aircraft systems and security: The European approach // J Transp Secur. 2019. № 12. P. 83-101. DOI: 10.1007/s12198-019-00203-0.Yemelyantsev G. I., Stepanov A. P. (2016). Integrated inertial-satellite orientation and navigation systems. Saint Petersburg: Koncern «Central'nyj nauchno-issledovatel'skij institut «Elektropribor». 2016. 394 p. EDN XSSBEF. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.