Алгоритмы управления и обработки информации в навигационных системах высокоавтоматизированных транспортных средств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Бойков Дмитрий Валерьевич

• Бойков Дмитрий Валерьевич
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Бойков Дмитрий Валерьевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ОБОСНОВАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ ЗАДАЧИ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ЕЕ РЕШЕНИЯ

1.1 Системный анализ навигационных систем высокоавтоматизированных

транспортных средств, их состава и характеристик

1.2 Контроль целостности навигационного обеспечения в навигационных системах высокоавтоматизированных транспортных средств

1.3 Пути повышение точности определения координат местоположения

и параметров движения высокоавтоматизированных транспортных средств в условиях возникновения аномальных измерений в аппаратуре приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых

систем

1.4 Обеспечение автономного контроля целостности глобальных навигационных спутниковых систем в навигационных системах высокоавтоматизированных транспортных средств

1.5 Постановка задачи диссертационного исследования

1.6 Выводы по главе

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СИГНАЛОВ

2.1 Построение математических моделей

2.2 Математические модели сигналов на выходе аппаратуры приема сигналов глобальных навигационных спутниковых систем

2.3 Математические модели сигналов на выходе не радиотехнических измерителей

2.3.1 Математическая модель сигналов на выходе бесплатформенной инерциальной навигационной системы

2.3.2 Математическая модель сигналов на выходе датчика скорости

2.3.3 Математическая модель сигналов на выходе барометрического высотомера

2.4 Математическая модель движения высокоавтоматизированного транспортного средства

2.4.1 Математическая модель движения высокоавтоматизированного транспортного средства в горизонтальной плоскости

2.4.2 Математическая модель движения высокоавтоматизированного транспортного средства в вертикальной плоскости

2.5 Выводы по главе

ГЛАВА 3 ПОСТАНОВКИ ЗАДАЧ, АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ ВЫСОКОАВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

3.1 Алгоритмы управления и обработки информации в автономных системах контроля целостности навигационных данных глобальных навигационных спутниковых систем

3.1.1 Алгоритм управления и обработки информации в автономной системе контроля целостности навигационных данных глобальных навигационных спутниковых систем по информации от бесплатформенной инерциальной навигационной системы

3.1.2 Алгоритм управления и обработки информации в автономной системе контроля целостности навигационных данных глобальных навигационных спутниковых систем по информации от механического и доплеровского датчиков

3.2 Постановка задачи, алгоритм обработки информации в вертикальном канале навигационной системы высокоавтоматизированного транспортного средства и алгоритм управления и обработки информации в автономной системе контроля целостности глобальных

навигационных спутниковых систем, разработанный методом суммирования в скользящем окне невязок измерений

3.2.1 Постановка задачи обработки информации в вертикальном канале навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного средства, управления и обработки информации в автономной системе контроль целостности глобальных навигационных спутниковых систем

3.2.2 Алгоритмы обработки информации в вертикальном канале навигационной системы высокоавтоматизированного транспортного средства, управления и обработки информации в автономной системе контроля целостности глобальных навигационных спутниковых систем

3.3 Постановка задачи, алгоритмы управления и обработки информации в навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного средства, позволяющие, помимо оценивания координат и параметров движения, выявлять аномальные измерения на выходе аппаратуры приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем и исключать их из обработки, а также соответствующая этим алгоритмам структурная схема обработки информации

3.3.1 Постановка задачи управления и обработки информации в навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного средства требующая помимо оценивания координат и параметров движения, выявлять аномальные измерения на выходе аппаратуры приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем и исключать их из обработки

3.3.2 Алгоритмы управления и обработки информации в навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного средства, позволяющие, помимо оценивания координат и параметров движения, выявлять аномальные измерения на выходе аппаратуры приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем и исключать их из

обработки, а также соответствующая этим алгоритмам структурная

схема

3.3.3 Структурная схема управления и обработки информации в навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного

средства на основе разработанных алгоритмов

3.4 Выводы по главе

ГЛАВА 4 АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ ВЫСОКОАВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

4.1 Анализ эффективности функционирования алгоритма обработки информации в вертикальном канале навигационной системы высокоавтоматизированного транспортного средства и алгоритма управления и обработки информации в автономной системе контроля целостности глобальных навигационных спутниковых систем, разработанный методом суммирования в скользящем окне невязок измерений

4.2 Анализ эффективности функционирования разработанных алгоритмов управления и обработки информации в навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного средства, позволяющие, помимо оценивания координат и параметров движения, выявлять аномальные измерения на выходе аппаратуры приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем и исключать их из обработки

4.2.1 Анализ эффективности функционирования адаптивного алгоритма обработки информации в вертикальной плоскости движения высокоавтоматизированного транспортного средства

4.2.2 Анализ эффективности функционирования адаптивного алгоритма обработки информации в горизонтальной плоскости движения

высокоавтоматизированного транспортного средства

4.3 Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙИ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Листинг программы «Модель автономного контроля

целостности навигационных данных ГНСС методом невязок измерений»

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Патенты на изобретения

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Акты об использовании и внедрении результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Алгоритмы управления и обработки информации в навигационных системах высокоавтоматизированных транспортных средств»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Важной задачей на сегодняшний день является удовлетворение потребностей в навигационном обеспечении высокоавтоматизированных транспортных средств, при обеспечении безопасности дорожного движения. Понятие высокоавтоматизированное транспортное средство (ВАТС) включает в себя автономные или беспилотные транспортные средства. Основное направление развитие технологий автоматизированного вождения сосредоточен на пассажирских перевозках в городах и грузовых перевозки по автомагистралям. [72]

Устройства точного позиционирования обеспечивают передвижение ВАТС по дорогам при условии наличия разметки и хорошей видимости. При условии плохой видимости, а также при отсутствии разметки на дорогах или отсутствия самих дорог обеспечение передвижения ВАТС осуществляется по сигналам навигационной системы (НС). В этом случае НС должна обеспечивать точность позиционирования в пределах от 3,3 см до 0,33 м. [72]

В состав современных навигационных систем, для определения координат местоположения и параметров движения ВАТС, включены: аппаратура приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем (АП ГНСС) и инерциальная навигационную систему (ИНС). [18] Кроме этих систем в состав НС могут дополнительно входить датчики и измерители скорости ВАТС, датчики определения высоты, радиотехнические системы определения пространственного положения. [62]

Основной системой всех существующих на сегодняшний день НС, обеспечивающей высокоточное определение координат местоположения ВАТС, является АП ГНСС.

Однако применение АП ГНСС приводит к двум существенным проблемам. Первая связана с тем, что в произвольный момент времени на точность выходных данных АП ГНСС существенное влияние оказывают ошибки, возникающие при выполнении процедуры измерений. В результате измерения оказываются аномальными (искаженными). Аномальные измерения возникают вследствие

захвата следящей системой шумовых выбросов радиосигнала. Это возможно, при малых отношениях сигнал/шум на входе приемного устройства, и обуславливается следующими причинами: затенением приемной антенны; влиянием канала распространения на радиосигнал (ионосферные задержки сигнала; тропосферные задержки сигнала); возникновением многолучевости распространения радиосигнала. Аномальные измерения приводят к существенным ошибкам определения текущих координат местоположения BATC. Величина дисперсия ошибки определения псевдодальности АП ГНСС до навигационного космического аппарата (НКА) может составлять до 7500 м2, а максимальная ошибка радиальной погрешности определения координат местоположения BATC, при пересечении линий положения под углом девяносто градусов, имеет значение порядка 245 м [26].

Вторая проблема связана с тем, что навигационные данные, передаваемые с помощью радиосигналов ГНСС, могут быть искажены под влиянием преднамеренных помех. Если АП ГНСС является совмещенной и может работать по радиосигналам американской ГНСС типа GPS, то существует возможность передачи ложной информации потребителям на определенных территориях о координатах НКА. Влияние преднамеренных помех или искусственный ввод неточных данных о координатах НКА приводит также к существенным ошибкам определения текущих координат местоположения. В целях выявления передачи недостоверных данных необходимо осуществлять автономный контроль целостности ГНСС [26].

Учитывая изложенное, актуальной научной задачей является -обеспечение автономного контроля целостности глобальных навигационных спутниковых систем и повышение точности определения координат местоположения и параметров движения высокоавтоматизированных транспортных средств в условиях возникновения аномальных измерений в аппаратуре приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем.

Решение данной научной задачи возможно путем разработки:

- алгоритмов управления и обработки информации в автономных системах контроля целостности ГНСС;

- алгоритмов управления и обработки информации в навигационных системах высокоавтоматизированных транспортных средств, позволяющие выявлять аномальные измерения на выходе АП ГНСС и исключать их из обработки.

Степень разработанности темы.

Методы марковской теории оценивания случайных процессов нашли широкое применение для разработки алгоритмов управления и обработки информации в радиоэлектронных комплексах и системах. Применение данных методов рассматривалось в работах Ю.Г. Сосулина, Р.Л. Стратоновича, В.И. Тихонова, В.Н. Харисова, М.С. Ярлыкова. Автором с применением метода марковской теории оценивания случайных процессов были синтезированы комплексные алгоритмы управления и обработки информации в НС ВАТС. Алгоритмы позволяют выявлять аномальные измерения на выходе АП ГНСС и исключать их из обработки [98, 26].

Алгоритмы управления и обработки информации в навигационной системе, позволяющие осуществлять автономный контроль целостности ГНСС на основе метода невязок измерений в скользящем окне рассматривалось в работах А.В. Иванова, Кай Шэнь, Б.И. Шахтарина. В отличие от известных алгоритмов автором в работе [95, 99] было, создано не один, а два независимых канала определения недостоверных данных, что позволило повысить вероятность их обнаружения.

Обеспечение автономного контроля целостности ГНСС рассматривалось в работах Р.Г. Брауна, К.К. Веремеенко, А.В. Иванова, В.Н. Харисова. Алгоритмы управления и обработки информации в автоматизированных навигационных системах, осуществляющие автономный контроль целостности ГНСС по информации от бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), механического и доплеровского датчиков скорости (МДС и ДДС) были впервые предложены в работах [65, 66].

Объект исследования - навигационные системы

высокоавтоматизированных транспортных средств на основе глобальных навигационных спутниковых систем.

Предмет исследования - алгоритмы управления и обработки информации в навигационных системах высокоавтоматизированных транспортных средств.

Цель исследования - обеспечение автономного контроля целостности глобальных навигационных спутниковых систем и повышение точности определения координат местоположения и параметров движения высокоавтоматизированных транспортных средств в условиях возникновения аномальных измерений на выходе аппаратуры приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем за счет разработки новых алгоритмов управления и обработки информации.

Задачи исследования:

1. Провести системный анализ принципов построения, алгоритмов управления и обработки информации в навигационных системах высокоавтоматизированных транспортных средств.

2. Разработать алгоритмы управления и обработки информации, осуществляющие автономный контроль целостности глобальных навигационных спутниковых систем по данным: бесплатформенной инерциальной навигационной системы; механического и доплеровского датчиков скорости, а также структурные схемы автоматизированных навигационных систем, использующие автономный контроль целостности на основе созданных алгоритмов.

3. Разработать постановку задачи обработки информации в вертикальном канале навигационной системы высокоавтоматизированного транспортного средства, управления и обработки информации в автономной системе контроля целостности глобальных навигационных спутниковых систем с применением метода суммирования в скользящем окне невязок измерений.

4. Разработать алгоритм обработки информации в вертикальном канале навигационной системы высокоавтоматизированного транспортного средства

и алгоритм управления и обработки информации в автономной системе контроля целостности глобальных навигационных спутниковых систем с применением метода суммирования в скользящем окне невязок измерений.

5. Разработать постановку задачи управления и обработки информации в навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного средства для оценивания координат и параметров движения, а также выявления аномальных измерений на выходе аппаратуры приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем и исключения их из обработки, с применением методов марковской теории оценивания случайных процессов.

6. С применением методов марковской теории оценивания случайных процессов разработать алгоритмы управления и обработки информации в навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного средства, позволяющие помимо оценивания координат и параметров движения, выявлять аномальные измерения на выходе аппаратуры приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем и исключать их из обработки, а также разработать соответствующую этим алгоритмам структурную схему навигационной системы.

7. Провести анализ эффективности функционирования разработанных алгоритмов управления и обработки информации в навигационных системах высокоавтоматизированных транспортных средств.

Научная новизна:

1. Разработана постановка задачи обработки информации в вертикальном канале навигационной системы высокоавтоматизированного транспортного средства, управления и обработки информации в автономной системе контроля целостности глобальных навигационных спутниковых систем. В отличие от известных постановок задач, методом суммирования в скользящем окне невязок измерений, необходимо было создать не один, а два независимых канала обнаружения недостоверных навигационных данных глобальных навигационных спутниковых систем, что позволило повысить вероятность их обнаружения.

2. Разработана постановка задачи управления и обработки информации

в навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного средства. В отличие от известных постановок задач, помимо оценивания координат и параметров движения, методами марковской теории оценивания случайных процессов, необходимо было выявлять аномальные измерения на выходе аппаратуры приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем и исключать их из обработки, что позволило повысить точности определения координат местоположения и параметров движения высокоавтоматизированного транспортного средства в условиях возникновения аномальных измерений.

3. Разработаны алгоритмы управления и обработки информации в системах автономного контроля целостности навигационных данных глобальных навигационных спутниковых систем. В отличие от известных алгоритмов управления и обработки информации использовалась избыточная информация от бесплатформенной инерциальной навигационной системы или от механического и доплеровского датчиков скорости соответственно, что позволяет обеспечить автономный контроль целостности глобальных навигационных спутниковых систем.

4. Разработан алгоритм управления и обработки информации в автономной системе контроль целостности глобальных навигационных спутниковых систем. В отличие от известных алгоритмов управления и обработки информации для выявления недостоверных данных, на основе применения метода суммирования в скользящем окне невязок измерений, создан не один, а два независимых канала определения недостоверных данных, что позволило повысить вероятность их обнаружения.

5. Методами марковской теории оценивания случайных процессов разработаны алгоритмы управления и обработки информации в навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного средства, отличающиеся от известных тем, что помимо оценивания координат и параметров движения, позволяют выявлять аномальные измерения на выходе аппаратуры

приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем и исключать их из обработки, что позволяет повысить точности определения координат местоположения и параметров движения высокоавтоматизированного транспортного средства в условиях возникновения аномальных измерений.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Теоретическая значимость результатов, полученных в работе, заключается:

1. В постановке задачи обработки информации в вертикальном канале навигационной системы высокоавтоматизированного транспортного средства, управления и обработки информации в автономной системе контроля целостности глобальных навигационных спутниковых систем, с применением метода суммирования в скользящем окне невязок измерений, не применявшегося для решения данной задачи.

2. В постановке задачи управления и обработки информации в навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного средства, требующей помимо оценивания координат и параметров движения, выявлять аномальные измерения на выходе аппаратуры приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем и исключать их из обработки.

3. В разработке нового алгоритма управления и обработки информации

в автономной системе контроль целостности глобальных навигационных спутниковых систем, использующий метод суммирования в скользящем окне невязок измерений, а также две функции, определяющие порядок суммирования случайных величин.

4. В разработке новых алгоритмов управления и обработки информации в навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного средства, позволяющих выявлять аномальные измерения на выходе аппаратуры приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем и исключать их из обработки.

Практическая значимость результатов работы заключается:

1. В разработке структурных схем автоматизированных систем навигации с контролем целостности навигационных данных глобальных навигационных спутниковых систем по информации от бесплатформенной инерциальной навигационной системы и по информации от механического и доплеровского датчиков скорости (Пат. 2642151), (Пат. №2640312).

2. В разработке структурной схемы навигационной системы высокоавтоматизированного транспортного средства, в которой помимо оценивания координат и параметров движения выявляются аномальные измерения на выходе аппаратуры приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем и осуществляется их исключение из обработки.

Методология и методы исследований. В работе использованы методы системного анализа, марковской теории оценивания случайных процессов, суммирования в скользящем окне невязок измерений, теории автоматического управления.

Положения, выносимые на защиту:

1. Алгоритмы управления и обработки информации в автономных системах контроля целостности навигационных данных глобальных навигационных спутниковых систем и структурные схемы автоматизированных навигационных систем высокоавтоматизированных транспортных средств, в которых осуществляется автономный контроль целостности глобальных навигационных спутниковых систем по информации от бесплатформенной инерциальной навигационной системы, механического и доплеровского датчиков скорости, соответственно (соответствует п.4 паспорта специальности 2.3.1).

2. Постановка задачи обработки информации в вертикальном канале навигационной системы высокоавтоматизированного транспортного средства, управления и обработки информации в автономной системе контроля целостности глобальных навигационных спутниковых систем с применением метода суммирования в скользящем окне невязок измерений (соответствует п.2 паспорта специальности 2.3.1).

3. Алгоритм обработки информации в вертикальном канале навигационной системы высокоавтоматизированного транспортного средства и алгоритм управления и обработки информации в автономной системе контроля целостности глобальных навигационных спутниковых систем, разработанный с применением метода суммирования в скользящем окне невязок измерений (соответствует п.4 паспорта специальности 2.3.1).

4. Постановка задачи управления и обработки информации в навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного средства требующая помимо оценивания координат и параметров движения, выявлять аномальные измерения на выходе аппаратуры приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем и исключать их из обработки (соответствует п.2 паспорта специальности 2.3.1).

5. Алгоритмы управления и обработки информации в навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного средства позволяющие, помимо оценивания координат и параметров движения, выявлять аномальные измерения на выходе аппаратуры приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем и исключать их из обработки, а также соответствующая этим алгоритмам структурная схема обработки информации в навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного средства (соответствует п.4 паспорта специальности 2.3.1).

6. Результаты анализа эффективности функционирования разработанных алгоритмов управления и обработки информации в навигационных системах высокоавтоматизированных транспортных средств.

Методы научного исследования. Основные результаты работы получены на основе применения математического аппарата системного анализа, марковской теории оценивания случайных процессов, теорий вероятностей и математической статистики, а также теории автоматического управления.

Апробация полученных результатов. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на II Международной научной конференции «Технические науки: проблемы и перспективы» (Москва,

апрель 2014 г.); на III Международной научной конференции «Технические науки в России и за рубежом» (Москва, июль 2014 г.); на III Международной научной конференции «Технические науки: проблемы и перспективы» (Санкт-Петербург, июль 2015 г.); на IV Международной научной конференции «Современные тенденции технических наук» (Казань, октябрь 2015 г.) .); на IX Всероссийской научно-технической конференции "Энергосбережение и эффективность в технических системах" (Тамбов, октябрь 2022); на XLVIII Международной научной конференции «Исследования молодых ученых» (Казань, ноябрь 2022 г.).

Реализация результатов работы: результаты диссертационной работы использованы в АО «Научно-исследовательский институт авиационного оборудования»» и внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВО «ТГТУ».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 научных работ, из которых: 9 статей (1 статья в журнале индексируемого в наукометрической базе данных Russian Science Citation Index, 3 в международной базе данных SCOPUS); 2 патента на изобретение; 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, 5 материалов международных научных конференций.

Личный вклад автора.

В работах, выполненных в соавторстве, автором лично выполнено: [95, 26] разработаны новые алгоритмы управления и обработки информации в HC BATC;[98] проведена постановка задачи, разработан алгоритм управления и обработки информации в автономной системе контроль целостности ГНСС на основе метода суммирования в скользящем окне невязок измерений; [65, 66] проведен патентный поиск, разработаны формулы изобретений и структурные схемы; [74] разработана программа для ЭВМ для проведения моделирования; [97, 9, 10, 11, 12, 13, 57 , 58, 59] проведен анализ существующих методов и алгоритмов управления и обработки информации в автономных системах контроля целостности ГНСС, предложены пути повышения эффективности их работы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и четырех приложений.

Диссертация содержит 136 страницы машинописного текста, 31 рисунок и 2 таблицы.

Во введении обосновывается ее актуальность и научная новизна, определяется объект, предмет исследования, сформулированы цель и задачи диссертационной работы. Излагаются основные научные результаты, полученные в работе и выносимые на защиту, их реализация и апробация.

В первой главе проведен системный анализ принципов построения, алгоритмов управления и обработки информации в навигационных системах высокоавтоматизированных транспортных средств.

Проведенный системный анализ показывал, что в процессе функционирования НС на основе ГНСС возможна передача недостоверных навигационных данных на определенных территориях. В этом случае для обеспечения достоверности в НС необходимо иметь автономную систему контроля целостности ГНСС. Так же при малых отношениях сигнал/шум возможно возникновение аномальных измерений на выходе АП ГНСС, что приводит к существенным ошибкам навигационных определений.

Разработана постановка задачи диссертационного исследования.

Во второй главе представлены известные математические модели выходных сигналов, входящих в состав НС ВАТС радиотехнических (РТИ) и нерадиотехнических измерителей (НРТИ).

Для разработки алгоритмов обработки информации в НС ВАТС необходимо было использовать единый подход к построению математических моделей сигналов, информационных и сопутствующих параметров датчиков, устройств и систем, входящих в НС. В соответствии с данным подходом использованы известные математические модели: сигналов на выходе АП ГНСС; сигнала на выходе инерциальной навигационной системы (ИНС); сигнала на выходе ДС и сигнала на выходе барометрического высотомера (БВ).

В третьей главе Разработаны алгоритмы управления и обработки информации, осуществляющие автономный контроль целостности глобальных навигационных спутниковых систем по данным: бесплатформенной инерциальной

навигационной системы; механического и доплеровского датчиков скорости, а также структурные схемы автоматизированных навигационных систем, использующие автономный контроль целостности на основе созданных алгоритмов.

Разработана постановка задачи обработки информации в вертикальном канале навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного средства, управления и обработки информации в автономной системе контроля целостности глобальных навигационных спутниковых систем. В отличие от известных постановок задач, методом суммирования в скользящем окне невязок измерений, необходимо было создать не один, а два независимых канала обнаружения недостоверных навигационных данных глобальных навигационных спутниковых систем, что позволило повысить вероятность их обнаружения.

Разработан алгоритм управления и обработки информации в автономной системе контроль целостности глобальных навигационных спутниковых систем. В отличие от известных алгоритмов управления и обработки информации для выявления недостоверных данных, на основе применения метода суммирования в скользящем окне невязок измерений, создан не один, а два независимых канала определения недостоверных данных, что позволило повысить вероятность их обнаружения

Разработана постановка задачи управления и обработки информации в навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного средства. В отличие от известных постановок задач, помимо оценивания координат и параметров движения, методами марковской теории оценивания случайных процессов, необходимо было выявлять аномальные измерения на выходе аппаратуры приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем и исключать их из обработки, что позволило повысить точности определения координат местоположения и параметров движения высокоавтоматизированных транспортных средств в условиях возникновения аномальных измерений.

Методами марковской теории оценивания случайных процессов разработаны алгоритмы управления и обработки информации в навигационной системе высокоавтоматизированного транспортного средства, отличающиеся от известных тем, что помимо оценивания координат и параметров движения, позволяют выявлять аномальные измерения на выходе аппаратуры приема радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем и исключать их из обработки, что позволило повысить точности определения координат местоположения и параметров движения высокоавтоматизированного транспортного средства в условиях возникновения аномальных измерений.

В четвертой главе проведено компьютерное моделирование работы алгоритма управления и обработки информации в НС ВАТС, осуществляющего автономный контроль целостности ГНСС.

Проведено компьютерное моделирование разработанных алгоритмов управления и обработки информации в НС ВАТС, позволяющих выявлять аномальные измерения на выходе АП ГНСС и исключать их из обработки

В заключении сделаны выводы о проделанной работе и ее основные результаты.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ОБОСНОВАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ ЗАДАЧИ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ

ЕЕ РЕШЕНИЯ

1.1 Системный анализ навигационных систем высокоавтоматизированных транспортных средств, их состава и характеристик

Глобальный форум по безопасности дорожного движения, полноправным членом которого является Российская Федерация, принял на своей 78-й сессии резолюцию о внедрении в практику высокоавтоматизированных транспортных средств в условиях дорожного движения. Данная резолюция имеет целью служить руководством для сторон Конвенции о дорожном движении по безопасному внедрению в практику высокоавтоматизированных транспортных средств в условиях дорожного движения. Цель повышение безопасности дорожного движения, мобильность и социально-экономический прогресс.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бойков Дмитрий Валерьевич, 2024 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авиационные системы радиоуправления. В 3 т. Т.1 Принципы построения систем радиоуправления. Основы синтеза и анализа / В.И Меркулов, В.В. Дрогалин, А.И. Канащенков и др. // под общ. ред. А.И. Канащенкова, В.И. Меркулова. - М.: Радиотехника, 2003. - 192 с.

2. Авиационные системы радиоуправления. В 3 т. Т.2 Радиоэлектронные системы самонаведения / В.И Меркулов, В.В. Дрогалин, А.И. Канащенков и др. // под общ. ред. А.И. Канащенкова, В.И. Меркулова. - М.: Радиотехника, 2003. -392 с.

3. Авиационные системы радиоуправления. В 3 т. Т.3 Системы командного радиоуправления. Автономные и комбинированные системы наведения / В.И Меркулов, А.И. Канащенков, В.С. Чернов и др. // под общ. ред. А.И. Канащенкова, В.И. Меркулова. - М.: Радиотехника, 2004. - 320 с.

4. Алгоритмы принятия решений / пер. с англ. В. С. Яценкова. - М.: ДМК Пресс, 2023. - 684 с.

5. Алгоритмы. Самый краткий и понятный курс / Панос Луридас ;[перевод с английского М. А. Райтмана]. — Москва: Эксмо, 2022. —192 с.

6. Алексеев, Е.Р. Решение задач вычислительной математики в пакетах Mathcad 12, MATLAB 7, Maple 9 / Е.Р. Алексеев, О.В. Чеснокова. - М.: НТ Пресс, 2006. - 496 с.

7. Бабич, О.А. Обработка информации в навигационных комплексах / О.А. Бабич. - М.: Машиностроение, 1991. - 512 с.

8. Бобнев, М.П. Комплексные системы радиоавтоматики / М.П. Бобнев, Б.Х. Кривицкий, М.С. Ярлыков. - М.: Сов. радио, 1968. - 232 с.

9. Бойков, Д. В. Анализ потенциальной точности оценки задержки по огибающей радиосигналов с BPSK и BOC модуляцией / Д. В. Бойков. — Текст: непосредственный // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2015 г.). — Санкт-Петербург: Свое издательство, 2015. — С. 28-32.

10. Бойков, Д. В. Повышение контроля целостности навигационного обеспечения в алгоритмах обработки информации навигационных систем летательных аппаратов при использовании BOC-радиосигналов / Д. В. Бойков. — Текст: непосредственный // Современные тенденции технических наук: материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Казань, октябрь 2015 г.). — Казань: Бук, 2015. — с. 19-24.

11. Бойков, Д. В. Радиосигналы в спутниковых радионавигационных системах нового поколения / Д. В. Бойков. — Текст: непосредственный // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, апрель 2014 г.). — Т. 0. — Санкт-Петербург: Заневская площадь, 2014. — с. 19-23.

12. Бойков, Д.В. Алгоритм автономного контроля целостности навигационного поля// сборник материалов III Международной научной конференции «Технические науки в России и за рубежом» (Москва, июль2014 г.) — Т. 0. — Москва: Буки-Веди, 2014. — С. 27-32.

13. Бойков, Д.В. Алгоритм работы автономной системы контроля целостности навигационных данных на основе нечеткой логики /Д.В. Бойков, Д.В. Комраков, А.А. Волков// НТС № 34, 2021. - НИЦ (ТГНО). С. 79-84

14. Браммер, К. Фильтр Калмана-Бьюси / К. Браммер, Г. Зиффлинг. - М.: Наука, 1982. - 200 с.

15. Васильев, К. К. Математическое моделирование систем: учебное пособие / К. К. Васильев, М. Н. Служивый. // Ульяновск: УлГТУ, 2008. 170 с.

16. Веремеенко, К.К. Целостность навигационного поля / К.К. Веремеенко, Р.Ю. Зимин // Интегрированные спутниковые навигационные системы. - 2009. - №2 4. - с. 38-42.

17. Гандер, В. Решение задач в научных вычислениях с применением Maple и MATLAB / В. Гандер, И. Гржебичек. - М.: Хэлтон, 2005. - 520 с.

18. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Р.В. Бакитько, Е.Н. Болденков, Н.Т. Булавский и др. // под общ. ред. А.И. Перова, В.И. Харисова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Радиотехника, 2010. - 800 с.

19. Громаков, Ю.А. Технологии определения местоположения в GSM и UMTS: Учеб. пособие / Ю.А. Громаков, А.В. Северин, В.А. Швецов. - М.: Эко-Трендз, 2005. - 144 с.

20. Демидова Г.Л., Лукичев Д.В. Регуляторы на основе нечеткой логики в системах управления техническими объектами - СПб: Университет ИТМО, 2017. -81 с.

21. Егорушкин, А.Ю. Повышение точности автономной навигации наземных подвижных объектов / А.Ю. Егорушкин, В.И. Мкртчян // Инженерный журнал: наука и инновации. - 2016. - №4 (52). - с. 10-22.

22. Звонарев, С. В. Основы математического моделирования: учебное пособие / С. В. Звонарев. // Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2019. - 112 с.

23. Зингер, Р.А. Оценка характеристик оптимального фильтра для слежения за пилотируемой целью / Р.А. Зингер // Зарубежная радиоэлектроника. - 1971. -№8. - с. 40-57.

24. Иванов, А.В. Автономные системы контроля целостности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем / А.В. Иванов // Радиотехника. -2014. - №7. - с. 55-64.

25. Иванов, А.В. Автономный контроль целостности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем методами сравнения и невязок / А.В. Иванов, А.П. Негуляева, С.П. Москвитин // Вестник ТГТУ. - 2016. - №3. - с. 358367.

26. Иванов, А.В. Адаптивные алгоритмы обработки информации в навигационных комплексах подвижных наземных объектов / А.В. Иванов, В.Ю. Шишкин, Д.В. Бойков, А.А. Иванов // Радиотехника и электроника, 2021. - т.66. -№8. - С 760-771. (RSCI)

27. Иванов, А.В. Алгоритмы обработки информации в навигационных системах наземных подвижных объектов с контролем целостности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем / А.В. Иванов, Д.В. Комраков, В.О. Сурков // Вопросы современной науки и практики «Университет имени В.И. Вернадского». Спецвыпуск - 2014. №52. с. 53-58.

28. Иванов, А.В. Анализ работы алгоритмов обработки информации в навигационных системах высокоавтоматизированных транспортных средств с контролем целостности навигационного обеспечения путем статистического компьютерного моделирования // Радиотехника. - 2011.- №5. - С. 6-11.

29. Иванов, А.В. Комплексные оптимальные алгоритмы обработки информации в навигационных системах высокоавтоматизированных транспортных средств с контролем целостности навигационного обеспечения / А.В. Иванов // Радиотехника. - 2010. - №12. - с. 15-20.

30. Иванов, А.В. Навигация наземных объектов / А.В. Иванов, Н.А. Иванова.// LAP LAMBERT Academic Publishing, - 2013. - 120 с.

31. Иванов, А.В. Нелинейная многомерная обработка сигналов спутниковых радионавигационных систем в комплексах самолетовождения / А.В. Иванов; Радиотехника. - 2013. - 175 с.

32. Иванов, А.В. Совместная обработка информации спутниковых радионавигационных систем и наземных сетевых систем в навигационных системах подвижных наземных объектов / А.В. Иванов, А.В. Гостев, А.А. Семенов, Л.В. Соколовская // Радиотехника. - 2012. - №4. - с. 4-10.

33. Иванов, А.В. Точностные характеристики навигационных комплексов, использующих контроль целостности спутниковых радионавигационных систем для реконфигурации / А.В. Иванов, Д.В. Комраков, С.П. Москвитин // Вестник ТГТУ. - 2015. - №4. с. 572-577.

34. Иглин, С.П. Математические расчеты на базе Matlab / С.П. Иглин. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 640 с.

35. Инерциальные навигационные системы: учеб. пособие. - Ч. 1: Одноканальные инерциальные навигационные системы / Л.М. Селиванова, Е.В. Шевцова. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. - 46 с.

36. Интегрированная навигационная система «ГАЛС-Д2М» [Электронный ресурс] // ООО НПО «ПРОГРЕСС» [Офиц. сайт]. URL: http://www.mriprogress.ru/_files/G10.pdf (дата обращения: 06.10.2014).

37. Интерфейсный контрольный документ общее описание системы с кодовым разделением сигналов (редакция 1.0) // Москва 2016 г.

38. Информационные технологии в радиотехнических системах / В.А. Васин, И.Б. Власов, Ю.М. Егоров и др. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. -848 с.

39. Казаков, И.Е. Статистическая теория систем управления в пространстве состояний / И.Е. Казаков. - М.: Наука, 1975. - 432 с.

40. Казаринов, Ю.М. Радиотехнические системы/ Ю.П. Гришин, В.П. Ипатов, Ю.М. Казаринов и др. - М.: Высшая школа, 1990. - 495 с.

41. Каплин, А. Ю. Использование автономной навигационной системы высокоточного позиционирования пешехода на местности / А. Ю. Каплин, М. Г. Степанов // Информационно-управляющие системы - 2015. - №6. - с. 86-92.

42. Каплин, А. Ю. Модель и алгоритм комплексной обработки информации азимутального канала пешеходной навигационной системы / А. Ю. Каплин, М. Г. Степанов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. - 2016. - №3. - с. 181-188.

43. Комраков, Д.В. Контроль целостности навигационной информации в глобальных навигационных спутниковых системах / Д.В. Комраков // Проблемы техногенной безопасности и устойчивого развития: сборник научных статей молодых ученых, аспирантов и студентов. - Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2014. - №5. - с. 272-275.

44. Комраков, Д.В. Применение сетей сотовой связи для определения местоположения наземных подвижных объектов / Д.В. Комраков // Проблемы техногенной безопасности и устойчивого развития: сборник научных статей молодых ученых, аспирантов и студентов. - Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2013. - №4. - с. 214-217.

45. Кондратьев, В.С. Многопозиционные радиотехнические системы / В.С. Кондратьев, А.Ф. Котов, Л.Н. Марков. - М.: Радио и связь, 1986. - 269 с.

46. Красовский, А.А. Теория корреляционно-экстремальных навигационных систем / А.А. Красовский, И.Н. Белоглазов, Г.П. Чигин. - М.: Наука, 1979. - 447 с.

47. Кузовков, Н.Т. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация / Н.Т. Кузовков, О.С. Салычев. - М.: Машиностроение, 1982.

48. Курбатова, Е.А. MATLAB 7. Самоучитель / Е.А. Курбатова. - М.: Вильямс, 2006. - 256 с.

49. Майерс Г. Искусство тестирования программ / Г. Майерс, Т. Баджетт, К.Сандлер. - Диалектика-Вильямс, 2012. - 272 с.

50. Макгрегор Д. Тестирование объектно-ориентированного программного обеспечения. Практическое пособие: Пер. с англ. /Д. Макгрегор, Д.Сайкс. - К.: ООО «ТИД ДС», 2002. 432 с.

51. Медич, Дж.С. Статистически оптимальные линейные оценки и управление / Дж.С. Медич; пер. с анг. А.С. Шаталова. - М.: Энергия, 1973. - 340

52. Методология создания системы управления воздушным движением беспилотных транспортных средств [Электронный ресурс]: электронное научное издание (монография) / И.Ю. Гришин, Р.Р. Тимиргалеева, И.И. Линник - Электрон. дан. (2,6 Мб). - Майкоп: ЭлИТ, 2020.

53. Навигационная аппаратура «Азимут» для подвижных наземных объектов [Электронный ресурс] // ОАО Концерн «Созвездие» [Офиц. сайт]. URL: http://www.sozvezdie. su/catalog/navigatsionnaya_apparatura_azimut/ (дата обращения: 06.10.2014).

54. Навигационно-информационная система - «РКС Высокая точность» [Офиц. сайт] URL http://russianspacesystems.ru/bussines/navigation/rks-navigaciya-i-monitoring/rks-vysokaya-tochnost/ (дата обращения 24.05.2020).

55. Навигационный комплекс наземного транспортного средства «АВТОНАВ» [Электронный ресурс] // ООО «ТеКнол» [Офиц. сайт]. URL: http://www.teknol.ru/products/earth/avtonav (дата обращения: 06.10.2014).

56. Навигационных комплекс «ОРИЕНТИР» [Электронный ресурс] // ОАО НВП «ПРОТЕК» [Офиц. сайт]. URL: http://www.protek-vrn.ru/production/navigation/orientir.html (дата обращения: 06.10.2014).

57. Наркевич, А.В Анализ потенциальной точности оценки задержки по огибающей радиосигналов с bpsk и boc модуляцией/ А.В. Наркевич,

Д.В. Бойков// Сборник трудов ЦНИИ ВВС Минобороны России НИЦ (г. Люберцы, Московская область) № 98, 2015, с. 83-89.

58. Наркевич, А.В. Алгоритм автономного контроля целостности навигационного поля/ А.В. Наркевич, Д.В. Бойков// Сборник трудов ЦНИИ ВВС Минобороны России НИЦ (г. Люберцы, Московская область) № 98, 2015, с. 63-73.

59. Наркевич, А.В. Радиосигналы в спутниковых радионавигационных системах нового поколения / А.В. Наркевич, Д.В. Бойков// Сборник трудов ЦНИИ ВВС Минобороны России НИЦ (г. Люберцы, Московская область) № 98, 2015, с. 74-82.

60. Нартов, В. Я. Спутниковые радионавигационные системы /Нартов В. Я., Хроленко В. М // ВВИА имени Н. Е. Жуковского 1996 г. 123 с.

61. Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 52928-2010 «Система спутниковая навигационная глобальная. Термины и определения» (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 9 ноября 2010 г. N 353-ст).

62. Ориентация и навигация подвижных объектов: современные информационные технологии / Под ред. Б.С. Алешина, К.К. Веремеенко, А.И. Черноморского - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 424 с.

63. Основы спутниковой навигации [Электронный ресурс] // ООО «ТехноКом» [Офиц. сайт]. URL: http://www.tk-chel.ru/download/doc/BasicGPS.pdf (дата обращения: 06.03.2017).

64. Параев, Ю.И. Введение в статистическую динамику процессов управления и фильтрации / Ю.И. Параев. - М.: Сов. радио, 1976. - 184 с.

65. Пат. 2640312 Российская Федерация. Автоматизированная система навигации с контролем целостности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем по информации механического и доплеровского датчиков скорости / Д.В. Бойков, А.В. Иванов, А.В. Наркевич; заявитель и правообладатель: федеральное государственное бюджетное учреждение «Центральный научно-исследовательский институт Военно-воздушных сил

«Министерства обороны Российской Федерации ФГБУ «ЦНИИ ВВС» Министерства обороны РФ. - № 2016123443; заявл. 15.06.16; опубл. 27.12.17.

66. Пат. 2642151 Российская Федерация. Автоматизированная система навигации с контролем целостности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем по информации бесплатформенной инерциальной навигационной системы/ Д.В. Бойков, А.В. Иванов, А.В. Наркевич,; заявитель и правообладатель: федеральное государственное бюджетное учреждение «Центральный научно-исследовательский институт Военно-воздушных сил «Министерства обороны Российской Федерации ФГБУ «ЦНИИ ВВС» Министерства обороны РФ. - № 2016123442; заявл. 15.06.16; опубл. 24.01.18.

67. Поршнев, С.В. МА^АВ 7. Основы работы и программирования. Учебник / С.В. Поршнев. - М.: ООО «Бином-Пресс», 2011. - 320 с.

68. Пугачев, В.С. Основы статистической теории автоматических систем / В.С. Пугачев, И.Е. Казаков, Л.Г. Евланов. - М.: Машиностроение, 1974. - 400 с.

69. Пугачев, В.С. Теория случайных функций и ее применение к задачам автоматического управления / В.С. Пугачев. - М.: Физматгиз, 1962. - 883 с.

70. Пудовкин, А. П. Перспективные методы обработки информации в радиотехнических системах: монография / А. П. Пудовкин, С. Н. Данилов, Ю. Н. Панасюк. - СПб.: Экспертные решения, 2014. - 256 с.

71. Радионавигационный план Российской Федерации (утв. приказом Министерства промышленности и торговли РФ от 28 июля 2015 г. N 2123).

72. Решение Совета глав правительств СНГ от 25 октября 2019 г. «Об Основных направлениях (плане) развития радионавигации государств -участников СНГ на 2019-2024 годы».

73. Ривкин, С.С. Статистическая оптимизация навигационных систем / С.С. Ривкин, Р.И. Ивановский, А.В. Костров. - М.: Судостроение, 1976. - 280 с.

74. Свидетельство № 2020615730 Российская Федерация. Модель автономного контроля целостности навигационных данных ГНСС методом невязок измерений свидетельство о государственной регистрации программы для

ЭВМ / Д.В. Бойков; заявитель и правообладатель: Бойков Дмитрий Валерьевич -№ 2020611991; заявл. 17.02.2020; зарегистр. 30.05.2020.

75. Сейдж, Э.П. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении / Э.П. Сейдж, Дж.Л. Мелса: пер. с анг. Б.Р. Левина. - М.: Связь, 1976 с. - 496 с.

76. Система навигации ЛИО-Н [Электронный ресурс] // «Харьковское конструкторское бюро по машиностроению им. А.А. Морозова» [Офиц. сайт]. URL: http://www.morozov.com.ua/rus/body/addtius.php (дата обращения: 06.10.2014).

77. Система топографического ориентирования «Трона-1» // Обозрение армии и флота - 2007. - № 4. - с. 30-37.

78. Стратонович, Р.Л. К теории оптимальной нелинейной фильтрации случайных функций / Р.Л. Стратонович // Теория вероятностей и ее применения. -1959. - №2. - с. 239-242.

79. Стратонович, Р.Л. Применение теории процессов Маркова для оптимальной фильтрации сигналов / Р.Л. Стратонович // Радиотехника и электроника. - 1960. - №11. - с. 1751-1763.

80. Стратонович, Р.Л. Условные марковские процессы и их применение к теории оптимального управления / Р.Л. Стратонович. - М.: МГУ, 1966. - 319 с.

81. Тихонов, В.И. Нелинейная фильтрация и квазикогерентный прием сигналов / В. И. Тихонов, Н.К. Кульман. - М. : Сов. радио, 1975. - 704 с.

82. Тихонов, В.И. Оптимальный прием сигналов / В.И. Тихонов. - М.: Радио и связь, 1983. - 320 с.

83. Тихонов, В.И. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем / В.И. Тихонов, В.Н. Харисов. - М.: Радио и связь, 1991.608 с.;

84. Харисов В.Н., ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова.// - Изд. 3-е, перераб.-М.: Радиотехника, -2005.-688 с.

85. Черных, И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, Sim Power Systems и Simulink / И.В. Черных. - М.: «ДМК Пресс», 2007. - 288 с.

86. Штовба С.Д. Проектирование нечетких систем средствами МАТЛАБ. -М.: Горячая линия - Телеком, 2007.

87. Ярлыков, М.С. Марковская теория оценивания случайных процессов/ М.С. Ярлыков, М.А. Миронов. //М.: Радио и связь, - 1993. - 464 с.

88. Ярлыков, М.С. Оптимизация обработки сигналов в комплексных радионавигационных системах определения скорости и дальности / М.С. Ярлыков, Ю.Н. Моисеенко, А.В. Иванов // Радиотехника. - 1988, № 11. - с. 8-15.

89. Ярлыков, М.С. Применение марковской теории нелинейной фильтрации в радиотехнике / М.С. Ярлыков. - М.: Сов. радио, 1980. - 358 с.

90. Ярлыков, М.С. Статистическая теория радионавигации / М.С. Ярлыков. - М.: Радио и связь, 1985. - 344 с.

91. Booton R.C. Nonlinear control systems with random inputs. - Trans. IRE, 1954, v. CT-1, №1, p. 9-18.

92. Brown G., Patrik Y. C. GPS Failure Detection by Autonomous Means Within Cockpit, Electrical Engineering, Iowa State University Ames, Iowa 50011.

93. Brown R. G., Mc Burney P. W. Selfcontained GPS Integrity Chear Using Maximum Solutions Separation//Navigation, Summer 1988, vol. 35, no. 2.

94. Ivanov, A .V Study of problem solution quality for detection of discrete failure parameter by complex adaptive data processing algorithms for mobile ground object navigation systems/ A .V. Ivanov, V. O. Surkov, M. P. Belyaev, L. G. Varepo, P. S. Belyaev//Journal of Physics: Conference Series - 2019/ - Volume 1260, Issue 3, article id. 032020. c. 1-8.

95. Ivanov, A. V. Autonomous navigation data integrity monitoring of satellite radio navigation systems based on residual method / A. V. Ivanov, D V Boykov, O V Trapeznikova, A P Pudovkin1 and E V Trapeznikov// Journal of Physics: Conference Series 1546 (2020) 012016 (Scopus).

96. Ivanov, A. V. Optimal Algorithms of Data Processing in Navigation Complexes of on-Earth Mobile Objects with Autonomous Integrity Monitoring of

Navigation Data of Satellite Radio Navigation Systems / A. V. Ivanov, D. V. Komrakov // Journal of Com-munications Technology and Electronics. - 2017. - Vol. 62. -No. 4. - P. 360 - 370.

97. Ivanov, A.V Autonomous System for Monitoring the Integrity of Navigation Data Provided by Satellite Navigation Systems Based on Optimal Information Processing Algorithms for Navigation Systems of Land Moving Objects./ A.V. Ivanov, D.V. Boykov, Komrakov D.V. // In Young Scientist USA, 2015, Vol. 4, p. 71-78.

98. Ivanov, A.V. Adaptive Algorithms for Information Processing in Navigation Complexes of Mobile Ground Objects/ Ivanov, A.V., Shishkin, V.Y., Boikov, D.V., Ivanov, A.A., Lezhneva, N.A. // Journal of Communications Technology and Electronicsthis link is disabled, 2021, 66(8), с. 926-937 (Scopus)

99. Ivanov, A.V. Application of fuzzy logic for control of the integrity of navigation data of satellite radio navigation systems/ A.V. Ivanov, D.V. Boykov, S.P. Moskvitin, A.P. Neguliaeva// Proceedings - 220 2nd International Conference on Control Systems, Matematical Modeling, Automation and Energy Efficiency, SUMMA 2020, стр. 76-79, 9280789 (Scopus)

100. LN-270 INS/GPS Navigation and Pointing/Stabilization System (EGI) [Электронныйресурс] // Northrop Grumman [Офиц. сайт]. URL: http://www.northropgrumman.com/Capabilities/LN270PLANS/Documents/ln270.pdf (дата обращения: 06.10.2014).

101. Parkinson B. W., Axelrad P. Autonomous GPS Integrity Monitoring Using the Pseudorange Residual//Navigation, Summer 1988, vol. 35, no. 2

102. Young C. Lee. Analysis of Range and Position Comparison Methods as a Means to Provide GPS Integrity in the User Reseiver//The MITRE Corporation, McLean, Virginia, 1986.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Листинг программы «Модель автономного контроля целостности навигационных

данных ГНСС методом невязок измерений»

D=0;

gbv=10;

sh=5;

sbv=1;

ау0=0;

аа=50;

Fu=exp(-gbv*T);

U2=sh;

Но=1000;

Hsl=1020;

dH=10;

Ro=6371110;

sh=3;

Hocsl=2*sqrt(300)+1000; Vysl=2*sqrt(20); dHHsl=2*sqrt(625)+5; Utsl=0; Н1=1000; G10=0; G20=0; G30=0; т=80; 81=0; S2=0; 83=0;

dyocsl=4* sqrt(0.01); Т=0.02;

aysl=0.2; dl=0.2; sa=0.03;

Uu=sbv*((1 -Fuл2)л 1/2);

S10=zeRos(1,3000);

S20=zeRos(1,3000);

S30=zeRos(1,3000);

Fxx=zeRos(4,4);

Fxx(1,1)=1;

Fxx(2,2)=1;

Fxx(3,3)=1;

Fxx(4,4)=1;

Fxx(1,2)=T;

Fxx( 1,4)=- 1/2*ТЛ2;

Fxx(2,4)=-T;

Fx=Fxx;

Fxxt=transpose(Fxx);

Fxt=transpose(Fx);

Ptk=zeRos(4,4);

Ptk(1,1)=300;

Ptk(2,2)=20;

Ptk(3,3)=625;

Ptk(4,4)=0.01;

H_1=zeRos(1,4);

H_1(1,1)=1;

H_1(1,2)=0;

H_1(1,3)=1;

H_1(1,4)=0;

H_1t=transpose(H_1);

H_2=zeRos(1,4);

H_2(1,1)=1;

H_2(1,2)=0;

H_2(1,3)=0;

H_2(1,4)=0;

H_2t=transpose(H_2);

G=H_1*Fx-Fu*H_1;

GG=H_2*Fx;

Fyx=zeRos(2,4);

Fyx(1,1)=G(1,1);

Fyx(1,2)=G(1,2);

Fyx(1,3)=G(1,3);

Fyx(1,4)=G(1,4);

Fyx(2,1)=GG(1,1);

Fyx(2,2)=GG(1,2);

Fyx(2,3)=GG(1,3);

Fyx(2,4)=GG(1,4);

Fyxt=transpose(Fyx);

Ux=zeRos(4,1);

Ux(1,1)=-1/2*(TЛ2)*sa*sqrt(2*T/aa);

Ux(2,1)=- 1*(TЛ2)*sa*sqrt(2 * T/aa);

Ux(3,1)=0;

Ux(4,1)=0;

Uxt=transpose(Ux);

Y=Ux*Uxt*H_1t;

YY=Ux*Uxt*H_2t;

Bxy=zeRos(4,2);

Bxy(1,1)=Y(1,1);

Bxy(2,1)=Y(2,1);

Bxy(3,1)=Y(3,1);

Bxy(4,1)=Y(4,1);

Bxy(1,2)=YY(1,1); Bxy(2,2)=YY(2,1);

Bxy(3,2)=YY(3,1); Bxy(4,2)=YY(4,1); Byy=zeRos(2,2);

Byy(1,1)=H_1*Ux*Uxt*H_1t+U^2;

Byy(2,1)=H_2*Ux*Uxt*H_1t;

Byy(1,2)=H_1*Ux*Uxt*H_2t;

Byy(2,2)=H_2*Ux*Uxt*H_2t+U2Л2;

Ptk_sl=Ptk;

REZULTAT=zeRos(4,3000);

Q=zeRos(1,3000);

V=zeRos(1,3000);

Z=zeRos(1,3000);

R=zeRos(1,3000);

S=zeRos(1,3000);

X=zeRos(1,3000);

K=1;

for K=1:600

K tk 1=(Fxx *Ptk_sl *Fyxt+Bxy)*inv(inv(Byy)+Fyx*Ptk_sl *Fyxt);

Ptk_1_1=Fxx*Ptk_sl *Fxxt-K_tk_1*transpose(Bxy+Fxx*Ptk_sl *Fyxt) ;

k_11=K_tk__1 (1,1); k_12=K_tk__1 (1,2); k_21=K_tk__1 (2,1); k_22=K_tk__1 (2,2); k_31=K_tk__1 (3,1); k_32=K_tk__1 (3,2); k_41=K_tk__1 (4,1); k_42=K_tk__1 (4,2); Ptk_sl=Ptk_1_1;

j=randn(1); n_u_tk=j(1,1);

U_tk=exp(-gbv*T)* Utsl+sbv* ((1 -(exp(-gbv*T))Л2)лl/2)* n_u_tk;

Ho_tk_1=Ho+dH+U_tk;

E(1,K)=Ho_tk_1;

Utsl=U_tk;

if (K>= 50) && (K <= 80)

H1=H1+1;

end

if (K>= 80)

H1=1000;

end

if (K >= 300) && (K <= 300)

H1=1030;

end

if (K >= 301) && (K <= 450)

H1=1000;

end

if (K>= 450)

H1=1030;

end

if (K>= 550)

H1=1000;

end

i=randn(1); r_u_tk=i(1,1);

Hsrns_tk_1=H 1+Ro+sh*r_u_tk; L(1,K)=Hsrns_tk_1; a_y=ay0+dl+sa*sqrt(2*T/aa)*n_u_tk;

G_1=Ho_tk_1 -exp(-gbv*T)*Hsl- 1/2*^2*aysl-Hocsl-T* Vysl-

dHHsl+ 1/2*^2*dyocsl+exp(-gbv*T)*Hocsl+exp(-gbv*T)*dHHsl;

G_2=Hsrns_tk_1 -Ro- 1/2*^2* aysl-Hocsl-T*Vysl+ 1/2*^2*dyocsl;

Ho_oc=Hocsl+T*Vysl-1/2*^2*dyocsl+1/2*^2*aysl+k_11*G_1+k_12*G_2;

Vy=Vysl-T *dyocsl+T *aysl+k_21*G_1+k_22*G_2;

delta_HH=dHHsl+k_31*G_1+k_32*G_2;

delta_y_oc=dyocsl+k_41 *G_1 +k_42*G_2;

Hsl=Ho_tk_1;

aysl=a_y;

Hocsl=Ho_oc;

Vysl=Vy;

dHHsl=delta_HH;

dyocsl=delta_y_oc;

if K>=2

m=K-1;

end

S2=G_2+S2;

JTK2=S2-S20(1,m);

S20(1,K)=S2;

J2(1,K)=JTK2;

S1=G_1+S1;

JTK1=S1-S10(1,m);

S10(1,K)=S1;

J1(1,K)=JTK1;

S3=G_1+G_2+S3;

JTK3=S3-S30(1,m);

S30(1,K)=S3;

J3(1,K)=JTK3;

%D=VAR(J2);

Q(1,K)=Ho_oc;

V(1,K)=Vy;

Z(1,K)=delta_HH;

R(1,K)=delta_y_oc;

S(1,K)=Ho_tk_1;

G1(1,K)=G_1;

G2(1,K)=G_2;

end

subplot (4,1,1);plot(L);title('HГНСС(t)');ylabel('HГНСС,м');xlabel('t,с');xlim([1 600]);

subplot(4,1,2); plot(J1);title('J1(t)'); xlim([1 600]);xlabel('t,с');ylabel('J1,м');

subplot(4,1,3); plot(J2);title('J2(t)');xlim([1 600]);xlabel('t,с');ylabel('J2,м');

subplot(4,1,4); plot(J3);title('J12(t)');xlim([1 600]);xlabel('t,с');ylabel('J12,м');

D=0;

T=0.02;

sa=0.03;

gbv=10;

sh=5;

sbv=1;

aysl=0.2;

ay0=0;

aa=50;

Fu=exp(-gbv*T); Uu=sbv*((1-FuЛ2)лl/2); U2=sh; Ho=1000; Hsl=1020; dH=10; R0=6371110; sh=3; dl=0.2;

dyocsl=4* sqrt(0.01);

Hocsl=2*sqrt(300)+1000;

Vysl=2*sqrt(20);

dHHsl=2*sqrt(625)+5;

Utsl=0;

H1=1000;

S10=zeRos(1,3000); G10=0;

S20=zeRos(1,3000); G20=0;

S30=zeRos(1,3000);

G30=0;

m=80;

S1=0;

S2=0;

S3=0;

Fxx=zeRos(4,4);

Fxx(1,1)=1;

Fxx(2,2)=1;

Fxx(3,3)=1;

Fxx(4,4)=1;

Fxx(1,2)=T;

Fxx(1,4)=-1/2*^2;

Fxx(2,4)=-T;

Fx=Fxx;

Fxxt=transpose(Fxx);

Fxt=transpose(Fx);

Ptk=zeRos(4,4);

Ptk(1,1)=300;

Ptk(2,2)=20;

Ptk(3,3)=625;

Ptk(4,4)=0.01;

H_1=zeRos(1,4);

H_1(1,1)=1;

H_1(1,2)=0;

H_1(1,3)=1;

H_1(1,4)=0;

H_1t=transpose(H_1);

H_2=zeRos(1,4);

H_2(1,1)=1;

H_2(1,2)=0;

H_2(1,3)=0;

H_2(1,4)=0;

H_2t=transpose(H_2);

G=H_1*Fx-Fu*H_1;

GG=H_2*Fx;

Fyx=zeRos(2,4);

Fyx(1,1)=G(1,1);

Fyx(1,2)=G(1,2);

Fyx(1,3)=G(1,3);

Fyx(1,4)=G(1,4);

Fyx(2,1)=GG(1,1);

Fyx(2,2)=GG(1,2);

Fyx(2,3)=GG(1,3);

Fyx(2,4)=GG(1,4);

Fyxt=transpose(Fyx);

Ux=zeRos(4,1);

Ux(1,1)=-1/2*(^2)*sa*sqrt(2*T/aa); Ux(2,1)=- 1*(TЛ2)*sa*sqrt(2 * T/aa); Ux(3,1)=0; Ux(4,1)=0;

Uxt=transpose(Ux);

Y=Ux*Uxt*H_1t;

YY=Ux*Uxt*H_2t;

Bxy=zeRos(4,2);

Bxy(1,1)=Y(1,1);

Bxy(2,1)=Y(2,1);

Bxy(3,1)=Y(3,1);

Bxy(4,1)=Y(4,1);

Bxy(1,2)=YY(1,1);

Bxy(2,2)=YY(2,1);

Bxy(3,2)=YY(3,1);

Bxy(4,2)=YY(4,1);

Byy=zeRos(2,2);

Byy(1,1)=H_1*Ux*Uxt*H_1t+UuЛ2;

Byy(2,1)=H_2*Ux*Uxt*H_1t;

Byy(1,2)=H_1*Ux*Uxt*H_2t;

Byy(2,2)=H_2*Ux*Uxt*H_2t+U2Л2;

Ptk_sl=Ptk;

REZULTAT=zeRos(4,3000);

Q=zeRos(1,3000);

V=zeRos(1,3000);

Z=zeRos(1,3000);

R=zeRos(1,3000);

S=zeRos(1,3000);

X=zeRos(1,3000);

K=1;

for K=1:600

K tk 1=(Fxx *Ptk_sl *Fyxt+Bxy)*inv(inv(Byy)+Fyx*Ptk_sl *Fyxt);

Ptk_1_1=Fxx*Ptk_sl *Fxxt-K_tk_1*transpose(Bxy+Fxx*Ptk_sl *Fyxt) ;

k_11=K_tk__1 (1,1);

k_12=K_tk_1 (1,2);

k_21=K_tk_1 (2,1);

k_22=K_tk_1 (2,2);

k_31=K_tk_1 (3,1);

k_32=K_tk_1 (3,2);

k_41=K_tk_1 (4,1);

k_42=K_tk_1 (4,2);

Ptk_sl=Ptk_1_1;

j=randn(1);

n_u_tk=j(1,1);

U_tk=exp(-gbv*T)* Utsl+sbv* ((1 -(exp(-gbv*T)^2^1/2)* n_u_tk;

Ho_tk_1=Ho+dH+U_tk;

E(1,K)=Ho_tk_1;

Utsl=U_tk;

if (K>= 50) && (K <= 80)

H1=H1+1;

end

if (K>= 80)

H1=1000;

end

if (K >= 300) && (K <= 300)

H1=1030;

end

if (K >= 301) && (K <= 450)

H1=1000;

end

if (K>= 450)

H1=1030;

end

if (K>= 550)

H1=1000; end

i=randn(1); r_u_tk=i(1,1);

Hsrns_tk_1=H 1+RO+sh*r_u_tk; L(1,K)=Hsrns_tk_1; a_y=ay0+dl+sa*sqrt(2*T/aa)*n_u_tk;

G_1=Ho_tk_1 -exp(-gbv*T)*Hsl- 1/2*^2*aysl-Hocsl-T*Vysl-

dHHsl+ 1/2*TЛ2*dyocsl+exp(-gbv*T)*Hocsl+exp(-gbv*T)*dHHsl;

G_2=Hsrns_tk_1 -RO- 1/2*^2*aysl-Hocsl-T*Vysl+ 1/2*TЛ2*dyocsl;