АНАЛІЗ ТОЧНОСНИХ ХАРАКТЕРИСТИК НАВІГАЦІЙНИХ СИСТЕМ МІКРОКЛАСУ БЕЗПІЛОТНИХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ

Анотація

У статті проведено аналіз впливу шумів основних видів, які виникають у процесі обміну навігаційною інформацією між GPS-приймачем мікрокласу безпілотного літального апарата та глобальною системою супутникової навігації за допомогою вдосконаленої розширеної імітаційної моделі в програмному середовищі Matlab – Simulink, що дозволяє побудувати репрезентативну статистичну модель у процесі проєктування алгоритмів навігаційної системи безпілотних літальних апаратів.

За допомогою моделювання процесу вибору коефіцієнта підсилення антени приймача безпілотного літального апарата та дослідження впливу якості прийому та обробки навігаційних сигналів під час збільшення відстані відносно супутникового сигналу глобальної навігаційної супутникової системи було встановлено, що зі збільшенням коефіцієнта підсилення антени рівень шуму зменшується. Однак підвищення коефіцієнта підсилення призводить до збільшення габаритних параметрів антени, а також, відповідно, підвищення енергоспоживання, що не задовольняє вимогам щодо масо-габаритних показників мікрокласу безпілотних літальних апаратів.

Також, у статті було досліджено процес роботи мікроелектромеханічних систем безплатформних інерційних навігаційних систем, а саме в момент зникнення глобальних супутникових систем на часовому інтервалі до 300 секунд, для визначення похибки обчислення параметра вертикальної компоненти (висоти) та вертикальної швидкості безпілотного літального апарата. За результатом моделювання було встановлено: орієнтація і навігація безпілотних літальних апаратів в автономному польоті істотно залежать від випадкових похибок мікроелектромеханічних систем безплатформних інерційних навігаційних систем, до них відносяться випадкове блукання кута (шумовий дрейф нуля);вплив лінійного прискорення датчика акселерометра, шляхом дослідження шумової моделі похибок мікроелектромеханічних систем на визначення параметра нeight velocity в автономному режимі польоту, який має суттєвий характер.

Посилання

1. Класифікація UAVs URL: http://helpiks.org/6-70010.html.
2. Бєляков Р. О. Моделювання системи розрахунку потреб підрозділів із забезпечення безпілотними літальними апаратами // Системи і технології зв’язку, інформатизації та кібербезпеки. Київ, 2022. Вип. 1 (1). С. 133–138.
3. GPS Signals Are Being Disrupted in Russian Cities 2022. URL: https://www.wired.com/story/
   gps-jamming-interference-russia-ukraine.
4. Desta Ekaso, Francesco Nex. Accuracy assessment of real-time kinematics (RTK) measurements on unmanned aerial vehicles (UAV) for direct geo-referencing Geo-spatial Information Science Volume 23,
   2020 - Issue 2 PP(99):1-15.
5. Ögütçü and İ. Kalaycı, “Accuracy and precision of network-based RTK techniques as a function of baseline distance and occupation time,” Arabian Journal of Geosciences, vol. 11, no. 13, 2018.
6. Krzykowska, K.; Siergiejczyk, M.; Rosiński, A. Influence of selected external factors on satellite navigation signal quality. In Safety and Reliability — Safe Societies; Haugen, S., Barros, A., van Gulik, C., Kongsvik, T., Vinnem, J.E., Eds.; Taylor & Francis Group: London, UK, 2018; pp. 701–705. [Google Scholar] [CrossRef].
7. Aggarwal and Kumar. Path planning techniques for unmanned aerial vehicles: A review, solutions, and challenges. Computer Communications, 149 (2020), pp.270–299, 1016/j.comcom.2019.10.014.
8. Xiaoji Niu, Sameh Nassar, Naser El-Sheimy. An accurate land-vehicle MEMS IMU/GPS navigation system using 3D auxiliary velocity updates. September 2017 Navigation 54(3): 177– DOI: 10.1002/j.2161-4296.2007.tb00403.x.
9. Yonghui, Y. Yong, L. Jianhong and W. Lijuan, "A miniature low-cost MEMS AHRS with application to posture control of robotic fish", IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), pp. 192-1395, 2018.
10. Sharat Chandra Bhardwaj, Shekhar. Satellite Navigation and Sources of Errors in Positioning: Computer Science 2020 International Conference on Advances in Computing, Communication & Materials (ICACCM).
11. GNSS Error Sources. URL: (PDF) GNSS Error Sources (researchgate.net).
12. Yueyan Zhi, Zhangjie Fu, Xingming Sun,Jingnan Yu. Security and Privacy Issues of UAV: ASurvey Mobile Networks and Applications volume 25, pages 95–101 (2020).
13. Add GPS Sensor Noise to Multirotor Guidance Model. URL: https://www.mathworks.com/
    help/uav/ug/add-gps-sensor-noise-to-guidance-model.html.
14. Pengda Huang, Ilir F. Progri / GPS Signal Detection under Multiplicative and Additive Noise. July 2013.Journal of Navigation 66 (04).
15. Gongmin Yan, Qiang wen Fu, Jun Weng. Special Issue "Accuracy Improvement Methods and New Applications of Inertial-Based Navigation System". A special issue of Sensors (ISSN 1424-8220), "Navigation and Positioning". (31 December 2022) Viewed by 8539.
16. Henry Martin, Paul Groves, Mark Newman. The Limits of In-Run Calibration of MEMS Inertial Sensors and Sensor Arrays/First published: 23 June 2016.
17. Principles of GNSS. URL: Principles of GNSS, Inertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems | Artech books | IEEE Xplore.
18. Fakharian, T. Gustafsson, M. Mehrfam, “Adaptive kalman filtering based navigation: an IMU/GPS integration approach” IEEE conference on networking, sensing and control 2018,
    pp. 181–185.
19. Фесенко О., Бєляков Р., Радзівілов Г. Імітаційне моделювання безплатформної інерціальної навігаційної системи БПЛА на основі нейромережевих алгоритмів // Системи і технології зв’язку, інформатизації та кібербезпеки. Київ, 2022. Вип. 2 (2). С. 63–69.