priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2026-69-2-112-118pribor-462Research ArticleИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ И УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫINFORMATION-MEASURING AND CONTROL SYSTEMSУстойчивость управления беспилотными транспортными системами в северных районах при повышенных геомагнитных возмущенияхStability of Unmanned Transport Systems Control in Northern Regions Under Increased Geomagnetic DisturbancesКоробейниковА. Г.KorobeynikovA. G.

Анатолий Григорьевич Коробейников — д-р техн. наук, профессор, зам. директора по науке,

Санкт-Петербург.

Anatoly G. Korobeynikov — Dr.Sci., Professor, Deputy Director for Science,

St. Petersburg.

Korobeynikov_A_G@mail.ruСанкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова Российской академии наукРоссияPushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere, and Radio Wave Propagation of the RAS, St. Petersburg BranchRussian Federation202613032026692112118Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20262026Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/462

Одной из приоритетных задач Российской Федерации, согласно стратегии развития Арктической зоны, является интенсивное развитие и внедрение беспилотных транспортных систем для работы в Арктике, поэтому возникают различные задачи, связанные с навигацией беспилотными объектами. Рассматривается влияние повышенной геомагнитной активности на работу навигационных систем беспилотных транспортных систем. Локальные изменения электронной концентрации в ионосфере, возникающие из-за геомагнитных возмущений, могут приводить к изменению параметров  сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, что, в свою очередь, вызывает ошибки позиционирования и потерю сигнала, особенно в высокоширотных регионах. Например, при высоких значениях планетарного индекса геомагнитной активности вероятность потери сигнала превышает 30 %. На основе полученных результатов предложены рекомендации по увеличению устойчивости управления беспилотными транспортными системами в условиях повышенной геомагнитной активности: коррекция полного электронного содержания в реальном времени, гибридная навигация с двухшаговым фильтром Калмана, учет прогноза геомагнитной активности. Результаты математического моделирования подтверждают значимость учета геомагнитной активности для сохранения устойчивости управления беспилотными транспортными системами за счет снижения ошибок позиционирования. В качестве программного инструментария использован MatLab.

According to the Arctic zone development strategy, one of the priorities of the Russian Federation is the intensive development and implementation of unmanned transport systems for operation in the Arctic, therefore, various tasks related to navigation by unmanned objects arise. The influence of increased geomagnetic activity on the operation of navigation systems of unmanned transport systems is considered. Local changes in the electron concentration in the ionosphere, resulting from geomagnetic disturbances, can lead to changes in the signal parameters of global navigation satellite systems, which, in turn, causes positioning errors and signal loss, especially in high-latitude regions. For example, with high values of the planetary geomagnetic activity index, the probability of signal loss exceeds 30%. Based on the results obtained, recommendations are proposed to increase the stability of control of unmanned transport systems in conditions of increased geomagnetic activity: correction of the full electronic content in real time, hybrid navigation with a two-step Kalman filter, taking into account the forecast of geomagnetic activity. Results of mathematical modeling with MatLab used as a software toolkit, confirm the importance of accounting for geomagnetic activity in order to maintain the stability of control of unmanned transport systems by reducing positioning errors.

GNSSMatLabTECгеомагнитные возмущениябеспилотные транспортные системысеверный авроральный овалсцинтилляцииGNSSMATLABTECgeomagnetic disturbancesunmanned transport systemsnorthern auroral ovalscintillationsReferencesБелаховский В. Б., Будников П. А., Калишин А. С., Пильгаев С. В., Ролдугин А. В. Влияние геомагнитных возмущений на сцинтилляции сигналов ГЛОНАСС и GPS спутников по данным наблюдений на Кольском полуострове // Солнечно-земная физика. 2023. Т. 9, № 3. С. 58–72. DOI: 10.12737/szf-93202307.Belakhovsky V.B., Budnikov P.A., Kalishin A.S., Pilgaev S.V., Roldugin A.V. Solnechno-Zemnaya Fizika, 2023, no. 3(9), pp. 58–72, DOI: 10.12737/szf-93202307. (in Russ.)Yeh K. C., Liu C. H. Radio wave scintillations in the ionosphere // Proc. IEEE. 1982. Vol. 70, N 4. P. 24–64. DOI: 10.1109/PROC.1982.12313.Yeh K.C., Liu C.H. Proc. IEEE, 1982, no. 4(70), pp. 24–64, DOI: 10.1109/PROC.1982.12313.Basu S., Groves K. M., Basu S., Sultan P. J. Speci¿cation and forecasting of scintillations in communication/navigation links: Current status and future plans // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2002. Vol. 64, N 16. P. 1745–1754.Basu S., Groves K.M., Basu S., Sultan P.J. J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 2002, no. 16(64), pp. 1745–1754.Kintner P. M., Ledvina B. M., de Paula E. R. GPS and ionospheric scintillations // Space Weather. 2007. Vol. 5. P. S0900.Kintner P.M., Ledvina B.M., de Paula E.R. Space Weather, 2007, vol. 5, рр. S0900.Лазутин Л. Л. Овал полярных сияний — прекрасная, но устаревшая парадигма // Солнечно-земная физика. 2015. Т. 1, № 1. С. 23–35. DOI 10.12737/5673.Lazutin L.L. Solnechno-Zemnaya Fizika, 2015, no. 1(1), pp. 23–35, DOI 10.12737/5673. (in Russ.)Шагимуратов И. И., Филатов М. В., Ефишов И. И. Флуктуации полного электронного содержания и ошибки GPS-позиционирования, обусловленные полярными сияниями во время аврорального возмущения 27 сентября 2019 г. // Изв. РАН. Сер. физическая. 2021. Т. 85, № 3. С. 433–439. DOI: 10.31857/S036767652103025X.Shagimuratov I.I., E¿shov I.I., Zakharenkova I.E., Tepenitsyna N.Y., Filatov M.V. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 2021, no. 3(85), pp. 318–323.Astafyeva E., Yasyukevich Yu., Maksikov A., Zhivetiev I. Geomagnetic storms, super-storms, and their impacts on GPS-based navigation systems // Space Weather. 2014. Vol. 12, is. 7. P. 508–525. DOI: 10.1002/2014SW001072.Astafyeva E., Yasyukevich Yu., Maksikov A., Zhivetiev I. Space Weather, 2014, no. 7(12), pp. 508–525, DOI: 10.1002/2014SW001072.Report Air Force Institute of Technology. Department of the Air Force Air University. 2012 [Электронный ресурс]: .Report Air Force Institute of Technology, Department of the Air Force Air University, 2012, https://ccmc.gsfc.nasa.gov/static/files/auroral-oval-comparativeStatisticalAnalysisOfAuroralModels.pdfНиколаев А. В., Долгачева С. А., Черняева С. А. О точности определяемых видимых границ полярных сияний в модели OVATION-Prime (PC) // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2021. Т. 37, № 4. С. 171–182. DOI: 10.26117/2079-6641-2021-37-4-171-182.Nikolaev A.V., Dolgachyova S.A., Chernyaeva S.A. Bulletin KRASEC. Physical and Mathematical Sciences, 2021, no. 4(37), pp. 171–182, DOI: 10.26117/2079-6641-2021-37-4-171-182.Vorobev A. V., Pilipenko V. A., Krasnoperov R. I., Vorobeva G. R., Lorentzen D. A. Short-term forecast of the auroral oval position on the basis of the “virtual globe’’ technology // Russ. J. Earth Sci. 2020. Vol. 20. Р. ES6001. DOI: 10.2205/2020ES000721.Vorobev A.V., Pilipenko V.A., Krasnoperov R.I., Vorobeva G.R., Lorentzen D.A. Russ. J. Earth Sci., 2020, vol. 20, рр. ES6001, DOI:10.2205/2020ES000721.Сажин В. И., Вдовин Е. М., Торшина А. В. Моделирование полного электронного содержания ионосферы // Изв. Иркутского государственного университета. Сер. Науки о Земле. 2014. Т. 9. С. 94–102.Sazhin V.I., Vdovin E.M., Torshina A.V. The Bulletin of Irkutsk State University. Series: Earth Sciences, 2014, vol. 9, рр. 94–102. (in Russ.)Klobuchar J. A. Ionospheric time-delay algorithm for single-frequency GPS users // IEEE Transactions on Aerospace Electronic Systems. 1987. Vol. 23. P. 325–331.Klobuchar J.A. IEEE Transactions on Aerospace Electronic Systems, 1987, vol. 23, pp. 325–331.Гришенцев А. Ю., Коробейников А. Г., Величко Е. Н., Непомнящая Э. К., Розов С. В. Синтез бинарных матриц для формирования сигналов широкополосной связи // Радиотехника. 2015. № 9. С. 51–58.Grishentsev A.Yu., Korobeinikov A.G., Velichko E.N., Nepomnyashchaya E.K., Rozov S.V. Radioengineering, 2015, no. 9, pp. 51–58. (in Russ.)Коробейников А. Г., Кудрин П. А., Сидоркина И. Г. Алгоритм распознавания трехмерных изображений с высокой детализацией // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер. Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2010. № 2. С. 91–98.Korobeinikov A.G., Kudrin R.A., Sidorkina I.G. Vestnik of Volga State University of Technology. Series: Radio Engineering and Infocommunication Systems, 2010, no. 2, pp. 91–98. (in Russ.)Grewal M. S., Andrews A. P. Kalman Filtering: Theory and Practice with MATLAB. Wiley, 2015. 640 p.Grewal M.S., Andrews A.P. Kalman Filtering: Theory and Practice with MATLAB, Wiley, 2015, 640 p.

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