priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2023-66-6-441-448pribor-138Research ArticleСИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИSYSTEM ANALYSIS, MANAGEMENT AND INFORMATION PROCESSINGНейросетевая модель погрешностей бесплатформенной инерциальной навигационной системы автономного летательного аппаратаNeural network model of errors of an autonomous aircraft strapdown inertial navigation systemАльсаедС.AlsayedS.

Альсаед Саеед — адъюнкт; ВКА им. А.Ф. Можайского, кафедра автономных систем управления.

Санкт-Петербург

Saeed Alsayed — Adjunct; A.F. Mozhaisky Military Space Academy, Department of Autonomous Control Systems.

St. Petersburg

vka@mil.ruЕфимовВ. В.EfimovV. V.

Ефимов Владимир Васильевич — д-р техн. наук, профессор; ВКА им. А.Ф. Можайского, кафедра автономных систем управления.

Санкт-Петербург

Vladimir V. Efimov — Dr. Sci., Professor; A. F. Mozhaisky Military Space Academy, Department of Autonomous Control Systems.

St. Petersburg

v.v_efimov@mail.ruФоминовИ. В.FominovI. V.

Фоминов Иван Вячеславович — д-р техн. наук, профессор; ВКА им. А.Ф. Можайского, кафедра автономных систем управления; начальник кафедры.

Санкт-Петербург

Ivan V. Fominov — Dr. Sci., Professor; A.F. Mozhaisky Military Space Academy, Department of Autonomous Control Systems; Head of the Department.

St. Petersburg

i.v.fominov@gmail.comВоенно-космическая академия им. А.Ф. МожайскогоA.F. Mozhaisky Military Space Academy202327112024666441448Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/138

Предложена нейросетевая модель погрешностей бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), входящей в состав интегрированной инерциально-спутниковой навигационной системы автономного летательного аппарата (АЛА), функционирующего в условиях пропадания сигналов спутникового радионавигационного поля. В модели учитываются основные факторы, обусловливающие погрешности определения навигационных параметров средствами БИНС, в том числе динамичность процесса функционирования АЛА. В качестве существенных параметров, характеризующих динамику режима полета АЛА, предлагается использовать линейное и угловое ускорение, а также изменение их значений на интервале дискретности работы навигационной системы. Представлена функциональная схема инерциально-спутниковой навигационной системы с нейросетевой моделью погрешностей БИНС, приведены рекомендации по ее конкретной реализации.

A neural network model is proposed for a strapdown inertial navigation system (SINS) entering an integrated inertial-satellite navigation system of an autonomous aircraft, operating in the conditions of loss of satellite radio navigation field signals. The model takes into account the main factors that define the errors in navigation parameters estimates by means of the SINS, including the dynamics of the aircraft functioning process. As essential parameters characterizing the autonomous aircraft flight mode dynamics, it is proposed to use linear and angular accelerations, as well as their variations in the discrete interval of the navigation system operation. A functional diagram of the inertial-satellite navigation system with the neural network model of SINS errors is presented, and recommendations are given for its specific implementation.

автономный летательный аппаратбесплатформенная инерциальная навигационная системамодель погрешностейнейронная сетьрежим функционированияautonomous aircraftstrapdown inertial navigation systemerror modelneural networkoperating modeReferencesСовременные информационные технологии в задачах навигации и наведения автономных маневренных летательных аппаратов / Под ред. М. Н. Красильщикова, Г. Г. Себрякова. М.: Физматлит, 2009. 556 с.Krasilshchikov M.N., Sebryakov G.G. ed. Sovremennyye informatsionnyye tekhnologii v zadachakh navigatsii i navedeniya avtonomnykh manevrennykh letatel'nykh apparatov (Modern Information Technologies in the Tasks of Navigation and Guidance of Autonomous Maneuverable Aircraft), Moscow, 2009, 556 р. (in Russ.)Матвеев В. В., Распопов В. Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем / Под общ. ред. В. Я. Распопова. СПб: ЦНИИ „Электроприбор“, 2009. 280 с.Matveev V.V., Raspopov V.Ya. Osnovy postroyeniya besplatformennykh inertsial'nykh navigatsionnykh system (Basics of Building Strapdown Inertial Navigation Systems), St. Petersburg, 2009, 280 р.(in Russ.)Аль Битар Н., Гаврилов А. И., Хадаф В. Методы на основе искусственного интеллекта для повышения точности интегрированной навигационной системы при отсутствии сигнала ГНСС. Аналитический обзор // Гироскопия и навигация. 2019. № 4. С. 3—28. DOI: 10.17285/0869-7035.0014.Al Bitar N., Gavrilov A.I. Gyroscopy and Navigation, 2019, no. 4(10), pp. 231–244.Аль Битар Н., Гаврилов А. И. Компенсация погрешностей интегрированной навигационной системы с использованием искусственных нейронных сетей // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2020. № 2. С. 4—25. DOI: 10.18698/0236-3933-2020-2-4-26.Al Bitar N., Gavrilov A.I. Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Instrument Engineering, 2020, no. 2, pp. 4–25, DOI: 10.18698/0236-3933-2020-2-4-26. (in Russ.)Доронин Д. В., Донченко А. А., Шевцов С. Н. Функционирование математической модели ошибок бесплатформенной инерциальной навигационной систем при одновременной навигации, динамическом построении и обработке данных многоструктурных систем управления в рамках разработки алгоритмов интегрированной системы навигации летательного аппарата с использованием GPS/ГЛОНАСС технологий // Изв. Самарского научного центра РАН. 2012. Т. 14, № 4(5). С. 1363—1367.Doronin D., Donchenko A., Shevtsov S. Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2012, no. 4(5), pp. 1363–1367. (in Russ.)Кузнецов А. Г., Портнов Б. И., Измайлов Е. А. Современные бесплатформенные инерциальные навигационные системы двух классов точности // Тр. МИЭА. Навигация и управление летательными аппаратами. 2014. № 8. С. 24—32.Kuznetsov A.G., Portnov B.I., Izmailov E.A. Proceedings of the Moscow Institute of Electromechanics and Automatics, 2014, no. 8, pp. 24–32. (in Russ.)Голован А. А., Мишин В. Ю., Молчанов А. В., Чиркин М. В. Метод анализа влияния погрешностей гироскопического канала бесплатфоменной инерциальной навигационной системы на погрешности инерциального счисления // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2021. № 4. С. 130—141. DOI:10.31857/S0002338821040041.Golovan A.A., Mishin V.Y., Chirkin M.V., Molchanov A.V. Journal of Computer and Systems Sciences International, 2021, no. 4, pp. 627–638.Ефимов В. В., Пасталака В. В. Повышение автономности интегрированной навигационной системы космического аппарата на основе нейросетевого подхода // Изв. вузов. Приборостроение. 2005. № 1. С. 12—19.Efimov V.V., Pastalaka V.V. Journal of Instrument Engineering, 2005, no. 1, pp. 12–19. (in Russ.)Альсаед С., Ефимов В. В. Метод коррекции бесплатформенной инерциальной навигационной системы автономного летательного аппарата на основе нейросетевой аппроксимации погрешностей навигационных измерений // Тр. ВКА им. А.Ф. Можайского. 2021. Вып. 679. С. 45—51.Alsaed S., Efimov V.V. Proceedings of the Mozhaisky Military Space Academy, 2021, no. 679, pp. 45–51. (in Russ.)Аль Битар Н., Гаврилов А. И. Сравнительный анализ алгоритмов комплексирования в слабосвязанной инерциально-спутниковой системе на основе обработки реальных данных // Гироскопия и навигация. 2019. № 3. С. 31—52. DOI: 10.17285/0869-7035.0001.Al Bitar N., Gavrilov A.I. Gyroscopy and Navigation, 2019, no. 3, pp. 31–52, DOI: 10.17285/0869-7035.0001. (in Russ.)Гладков Л. А., Курейчик В. В., Курейчик В. М. Генетические алгоритмы: Учеб. пособие. М.: Физматлит, 2006. 320 с.Gladkov L.A., Kureychik V.V., Kureychik V.M. Geneticheskiye algoritmy (Genetic Algorithms), Moscow, 2006, 320 р. (in Russ.)Соболевский В. А. Автоматизированная система генерации, обучения и использования искусственных нейронных сетей // Информатизация и связь. 2019. № 3. С. 100—107.Sobolevsky V.A. Informatization and communication, 2019, no. 3, pp. 100–107. (in Russ.)Моисеев В. С. Прикладная теория управления беспилотными летательными аппаратами. Казань, 2013. 768 с.Moiseev V.S. Prikladnaya teoriya upravleniya bespilotnymi letatel'nymi apparatami (Applied Control Theory for Unmanned Aerial Vehicles), Kazan, 2013, 768 р. (in Russ.)

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