priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2026-69-3-278-289pribor-491Research ArticleПРИБОРЫ НАВИГАЦИИNAVIGATION DEVICESИспользование программного пакета MatLab для моделирования инерциальной измерительной системы беспилотной сельскохозяйственной платформыUsing the Matlab Software Package for Modeling the Inertial Measurement System of an Unmanned Agricultural PlatformНазаровА. А.NazarovA. A.

Александр Александрович Назаров   — аспирант; кафедра технической эксплуатации летательных аппаратов и наземного оборудования

Ростов-на-Дону

Alexander A. Nazarov — Post-Graduate Student; Department of Technical Operation of Aircraft and Ground Equipment

Rostov-on-Don

alexandrnazarov32@gmail.comДонской государственный технический университетDon State Technical University202608042026693278289Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20262026Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/491

В среде MatLab — Simulink строится математическая модель беспилотной сельскохозяйственной платформы (БСП), в которой учитываются кинематические и динамические параметры, характеризующие взаимодействие узлов платформы между собой и c окружающей местностью. Для описания физической системы используется готовый пакет Simscape Mechanics. Исследуется возможность применения построенной модели для генерации стохастических сигналов микромеханических гироскопов и акселерометров при движении БСП по выбранному на карте участку местности. Реализация имитационного моделирования получена путем конвертации сборки объекта, разработанной в САПР. Вспомогательная роль для конвертации выполнена готовым плагином Simscape Multibody Link, установленным в САПР. Помимо построенной модели, представлен алгоритм моделирования сил контактного взаимодействия колес с грунтом. Приведены результаты имитационного и натурного экспериментов, свидетельствующие о возможности применения предложенного подхода для генерации близких к реальным сигналов гироскопов и акселерометров. В качестве исследуемого инерциального измерителя выбран ADIS 16480 и его технические параметры из документации. Разработанная технология имитационного моделирования реального объекта может быть расширена и использована для верификации алгоритмов управления движением автономных систем и навигации.

A mathematical model of an unmanned agricultural platform is being built in the MatLab — Simulink environment, which takes into account kinematic and dynamic parameters that characterize the interaction of platform nodes with each other and with the surrounding terrain. A ready-made Simscape Mechanics package is used to describe the physical system. The possibility of using the constructed model to generate stochastic signals from micromechanical gyroscopes and accelerometers when the unmanned platform is moving along a selected area on the map is being investigated. The implementation of simulation modeling is obtained by converting an object assembly developed in CAD. The auxiliary role for conversion is performed by the ready-made Simscape Multibody Link plug-in installed in CAD. In addition to the model of the agricultural platform, an algorithm for modeling the forces of contact interaction of wheels with the ground is presented. The results of simulation and field experiments are presented, indicating the possibility of using the proposed approach to generate signals close to real gyroscopes and accelerometers. The ADIS 16480 and its technical parameters from the documentation were selected as the investigated inertial meter. The developed technology of simulation modeling of a real object can be expanded and used to verify algorithms for motion control of autonomous systems and navigation.

инерциальная навигациявысокоточное земледелиеунифицированная беспилотная сельскохозяйственная платформаMatLabSolidWorksSimscape Multibody Linkимитационное моделированиецифровой двойникinertial navigationprecision agricultureunified unmanned agricultural platformMatLabSolidWorksSimscape Multibody Linksimulation modelingdigital twinReferencesAn Overview of Precision Farming / An. Rimpika, S. Manasa, K. N. Anusha et al. // Intern. Journal of Environment and Climate Change. 2023. N 13. P. 441–456.Rimpika A., Manasa S., Anusha K.N. et al. International Journal of Environment and Climate Change, 2023, no. 13, pp. 441–456.Котрухова М. С. Совершенствование метода и технических средств для определения показателей состояния почвы в технологии координатного (точного) земледелия // „Вклад молодых ученых в аграрную науку“: Материалы Междунар. науч.-практ. конф., Кинель, 18–19 апр. 2017 г. Кинель: Самарская гос. сельскохоз. академия, 2017. С. 197–200.Kotrukhova M.S. Vklad molodykh uchenykh v agrarnuyu nauku (The Contribution of Young Scientists to Agricultural Science), Proc. of the Intern. Scientific and Practical Conf., Kinel, April 18–19, 2017, рр. 197–200. (in Russ.)Милюткин В. А., Канаев М. А. Анализ способов реализации точного (координатного) земледелия // Изв. Самарской гос. сельскохоз. академии. 2007. № 3. С. 3–5.Milyutkin V.A., Kanayev M.A. Izvestiya Samarskoy gosudarstvennoy sel'skokhozyaystvennoy akademii, 2007, no. 3, pp. 3–5. (in Russ.)Мишина З. А. Информатизация как фактор эффективного использования земель сельскохозяйственного назначения // Вестн. НГИЭИ. 2015. № 7(50). С. 61–66.Mishina Z.A. Vestnik NGIEI, 2015, no. 7(50), pp. 61–66. (in Russ.)Балабанов В. И., Беленков А. И., Березовский Е. В. Навигационные технологии в сельском хозяйстве. Координатное земледелие: Учеб. пособие М.: Изд-во РГАУ–МСХА им. К. А. Тимирязева, 2013. 117 с.Balabanov V.I., Belenkov A.I., Berezovskiy E.V. Navigatsionnyye tekhnologii v sel'skom khozyaystve. Koordinatnoye zemledeliye (Navigation Technologies in Agriculture. Coordinate Farming), Moscow, 2013, 117 р. (in Russ.)Плескачев Ю. Н., Беленков А. И., Тюмаков А. Ю., Сабо У. Точное (координатное) земледелие: реальность и перспективы // Изв. Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2016. № 2(42). С. 96–101.Pleskachev Yu.N., Belenkov A.I., Tyumakov A.Yu., Sabo U. Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vyssheye professional'noye obrazovaniye, 2016, no. 2(42), pp. 96–101. (in Russ.)Добрецов Р. Ю., Долгополов А. Л., Матросов С. И., Борисов Е. Г. Концепция мобильного комплекса для контроля химического состава почв // „Наука и инновации: векторы развития“: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых: Сб. науч. статей, Барнаул, 24–25 окт. 2018 г. Барнаул: Алтайский гос. аграрный ун-т, 2018. Т. 2. С. 17–20. [Электронный ресурс]: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_37324945_48222482.pdf, 25.03.2026.Dobretsov R.Yu., Dolgopolov A.L., Matrosov S.I., Borisov E.G. Nauka i innovatsii: vektory razvitiya (Science and Innovation: Development Vectors), Proc. of the Intern. Sci. and Pract. Conf. of Young Scientists, Barnaul, October 24–25, 2018, vol. 2, Barnaul, 2018, pp. 17–20. (in Russ.)Попов В. Ф., Черевиков В. Д., Пугачев П. М., Сиволапенко В. И. Мобильный координатный пробоотборник для почвенной диагностики в точном земледелии / // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2009. № 5. С. 36–39.Popov V.F., Cherevikov V.D., Pugachev P.M., Sivolapenko V.I. Sel'skokhozyaystvennyye mashiny i tekhnologii, 2009, no. 5, pp. 36–39. (in Russ.)Беленков А. И. Использование цифровых технологий координатного (точного) земледелия в полевом опыте ЦТЗ // Зернобобовые и крупяные культуры. 2023. № 3(47). С. 122–131. DOI 10.24412/2309-348X-2023-3-122131.Belenkov A.I. Zernobobovye i krupânye kul'tury, 2023, no. 3(47), pp. 122–131, DOI 10.24412/2309-348X-2023-3122-131. (in Russ.)Бороздин В. Н. Гироскопические приборы и устройства систем управления: Учеб. пособие. М.: Машиностроение, 1990. 272 с.Borozdin V.N. Giroskopicheskiye pribory i ustroystva sistem upravleniya (Gyroscopic Instruments and Devices of Control Systems), Moscow, 1990, 272 р. (in Russ.)Parween R., Anh Vu Le, Shi Yuyao, Mohan R. E. System Level Modeling and Control Design of hTetrakis–A Polyiamond Inspired Self-Reconfigurable Floor Tiling Robot // IEEE Access. 2020. N 5. P. 1-1. DOI: 10.1109/ ACCESS.2020.2992333.Parween R., Anh V.L., Shi Y., Mohan R.E. System Level Modeling and Control Design of hTetrakis–A Polyiamond Inspired Self-Reconfigurable Floor Tiling Robot. IEEE Access, 2020, pp. 1-1, 10.1109/ACCESS.2020.2992333.Aldair A. A., Al-Mayyahi A., Jasin B. H. Control of Eight-Leg Walking Robot Using Fuzzy Technique Based on SimScape Multibody Toolbox // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2020. N 745, art. 012015. DOI: 10.1088/1757-899X/745/1/012015.Dr Ammar A., Al-Mayyahi A., & Hani B. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 745, рр. 012015, 10.1088/1757-899X/745/1/012015.Пелевин А. Е., Лопарев А. В., Лукоянов Е. В., Столярова А. М. Методика построения модели движения судна и синтез алгоритмов управления на ее основе // Гироскопия и навигация. 2025. № 33(1). С. 52–63.Pelevin A.E., Loparev A.V., Lukoyanov E.V., Stolyarova A.M. Giroskopiya i Navigatsiya, 2025, no. 1(33), pp. 52–63. (in Russ.)Погорелов В. А., Назаров А. А. Марковская модель бескарданной навигационной системы беспилотного транспортного средства // „Актуальные проблемы науки и техники“: Материалы Всерос. (национальной) науч.-практ. конф., Ростов н/Д, 19–21 марта 2024 г. Ростов н/Д: Донской гос. техн. ун-т, 2024. С. 1060–1062.Pogorelov V.A., Nazarov A.A. Aktual'nyye problemy nauki i tekhniki (Actual Problems of Science and Technology), Proc. of the All-Russian (National) Scientific and Practical Conf., Rostov-on-Don, March 19–21, 2024, рр. 1060–1062. (in Russ.)Соколов С. В., Погорелов В. А. Стохастическая оценка, управление и идентификация в высокоточных навигационных системах. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2016. 264 с.Sokolov S.V., Pogorelov V.A. Stokhasticheskaya otsenka, upravleniye i identifi tsiya v vysokotochnykh navigatsionnykh sistemakh (Stochastic Assessment, Control and Identification in High-Precision Navigation Systems), Moscow, 2016, 264 р. (in Russ.)Назаров А. А. Моделирование и верификация инерциальных измерительных данных автономной сельскохозяйственной платформы // Материалы ХXVII конф. молодых ученых „Навигация и управление движением“ с международным участием. СПб: ЦНИИ „Электроприбор“, 2025. С. 223–224.Nazarov A.A. Navigatsiya i upravleniye dvizheniyem (Navigation and Traffic Control), Proc. of the 27th Conf. of Young Scientists with International Participation, St. Petersburg, March 18–21, 2025, pp. 223–224. (in Russ.).

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