sapiСистемный анализ и прикладная информатика«System analysis and applied information science»2309-49232414-0481Belarusian National Technical University10.21122/2309-4923-2022-2-27-33sapi-557Research ArticleУправление техническими объектамиManagement of technical objectsМатематическая модель инерциально-оптического автономного навигационного комплекса беспилотного летательного аппаратаMathematical model of inertial-optical autonomous navigation complex of unmanned aerial vehicleШейниковА. А.SheinikovA. A.af.varb.ao@gmail.comМалкинВ. А.MalkinV. A.af.varb.ao@gmail.comВоенная академия Республики БеларусьБеларусьMilitary academy of the Republic of BelarusBelarus202216062022022733Copyright © Шейников А.А., Малкин В.А., 20222022Шейников А.А., Малкин В.А.Sheinikov A.A., Malkin V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sapi.bntu.by/jour/article/view/557

In the article considers the possibility of implementing an autonomous mode in the navigation complex of a small-sized tactical unmanned aerial vehicle, including a strapdown inertial navigation system and an onboard vision system. Due to the fact that the accuracy of such navigation systems significantly depends on changes in the background-target environment and equipment failures, it is proposed to organize automatic adaptation of the system to changes in external conditions and internal factors by controlling the operating modes and parameters of the software that implements optimal estimation algorithms. For this purpose, a model of an onboard inertial-optical autonomous navigation system has been developed in the class of discrete dynamic systems with a random change in structure.

беспилотный летательный аппаратбесплатформенная инерциальная навигационная системасистема технического зренияфильтр Калманакомплексирование измерительных системдискретная динамическая система со случайным изменением структурыunmanned aerial vehiclestrapdown inertial navigation systemvision systemKalman filtermeasurement systems integrationdiscrete dynamic system with random structure changeReferencesЕвтодьева, М.Г. Беспилотные летательные аппараты военного назначения: тенденции в сфере разработок и производства / М.Г. Евтодьева, С.В. Целицкий // Пути к миру и безопасности - 2019. – №2(57). – С. 104–111.Evtodieva, M.G. Unmanned aerial vehicles for military purposes: trends in development and production / M.G. Evtodieva, S.V. Tselitsky // Ways to peace and security – 2019. – No. 2 (57). - P. 104-111.Мишин, А.Ю. Малогабаритная комплексная навигационная система на микромеханических датчиках / А.Ю. Мишин, Е.Ю. Кирюшин, А.И. Обухов, Д.В. Гурлов // Труды МАИ - 2013. – №70. – С. 1–21.Mishin, A.Yu. Small-sized integrated navigation system based on micromechanical sensors / A.Yu. Mishin, E.Yu. Kiryushin, A.I. Obukhov, D.V. Gurlov // Proceedings of the MAI – 2013. – No. 70. – P. 1–21.Биард, Р. Малые беспилотные летательные аппараты: теория и практика / Р. Биард, Т. Маклэйн. – М.: Техносфера, 2015. – 312 с.Biard, R. Small unmanned aerial vehicles: theory and practice / R. Biard, T. McLane. – M.: Technosfera, 2015. – 312 p.Теодорович, Н. Н. Способы обнаружения и борьбы с малогабаритными беспилотными летательными аппаратами / Н. Н. Теодорович, С. М. Строганова, П. С. Абрамов // Интернет-журнал «Науковедение». – Т. 9, №1 – 2017.Teodorovich, N.N. Methods for detecting and combating small-sized unmanned aerial vehicles / N.N. Teodorovich, S.M. Stroganova, P.S. Abramov // Internet journal "Science Studies". – V. 9, No. 1 – 2017.Матвеев, В.В. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем / В.В. Матвеев, В.Я. Распопов. – СПб.: ГНЦ РФ ОАО Концерн ЦНИИ «Электроприбор», 2009. – 280 с.Matveev, V.V. Fundamentals of strapdown inertial navigation systems construction / V.V. Matveev, V.Ya. Raspopov. – St. Pb: State Scientific Center of the Russian Federation JSC Concern CRI "Elektropribor", 2009. – 280 p.Шейников, А.А. Оценка пилотажно-навигационных параметров полета БЛА с учетом результатов обработки последовательности изображений / А.А. Шейников, А.М. Коваленко // ГУ НИИ ВС РБ «Наука и военная безопасность» . - 2021. – №2(68). – С. 98–107.Sheinikov, A.A. Evaluation of flight and navigation parameters of the UAV flight, taking into account the results of image sequence processing / A.A. Sheinikov, A.M. Kovalenko // State Research Institute of the Armed Forces of the Republic of Belarus "Science and military security" . – 2021. – No. 2 (68). – P. 98–107.Козин, Е.В. Фотограмметрия / Е.В. Козин, А.Г. Карманов, Н.А. Карманова. – СПб.: Университет ИТМО, 2019. – 142 с.Kozin, E.V. Photogrammetry / E.V. Kozin, A.G. Karmanov, N.A. Karmanova. – St. Pb: ITMO University, 2019. – 142 p.Lerner, R. Direct Method for Video Based Navigation Using a Digital Terrain Map / R. Lerner, E. Rivlin // IEEE Trans Pattern Anal Mach Intelligence - 2011. – №2(33). – С. 406–411.Lerner, R. Direct Method for Video Based Navigation Using a Digital Terrain Map / R. Lerner, E. Rivlin // IEEE Trans Pattern Anal Mach Intelligence - 2011. – №2(33). – С. 406–411.Шейников, А.А. Коррекция ошибок инерциальной навигационной системы беспилотного летательного аппарата по данным бортовой цифровой камеры / А.А. Шейников, А.М. Коваленко // Вестн. Воен. акад. Респ. Беларусь. - 2019. – №1(62). – С. 66–73.Sheinikov, A.A. Correction of errors in the inertial navigation system of an unmanned aerial vehicle according to the data of an onboard digital camera / A.A. Sheinikov, A.M. Kovalenko // Bulletin of the Military acad. Rep. Belarus. - 2019. - No. 1 (62). – P. 66–73.Понятский, В.М. Комплексирование измерителей при некратности частот следования показаний / В.М. Понятский, Б.В. Зенов // Когнитивные информационные технологии в системах управления - 2020. – №3. – С. 575–581.Poniatsky, V.M. Integration of meters with non-multiplicity of reading repetition rates / V.M. Poniatsky, B.V. Zenov // Cognitive Information Technologies in Control Systems – 2020. – №3. – P. 575-581.Грошев, А.В. Методы и алгоритмы контроля достоверности информации в комплексных навигационных системах: дис. … канд. техн. наук: 05.13.01 / А.В. Грошев. – Нижний Новгород, 2020. – 137 л.Groshev, A.V. Methods and algorithms for monitoring the reliability of information in complex navigation systems: dis. … cand. tech. sciences: 05.13.01 / A.V. Groshev. - Nizhny Novgorod, 2020. – 137 p.Шанин, Ю.И. Применение адаптивной фильтрации для улучшения работоспособности адаптивных оптических систем. Аналитический обзор / Ю.И. Шанин // Машиностроение и компьютерные технологии - 2019. – №2. – С. 34–60.Shanin, Yu.I. Application of adaptive filtering to improve the performance of adaptive optical systems. Analytical review / Yu.I. Shanin // Mechanical engineering and computer technologies - 2019. - No. 2. – P. 34–60.Неусыпин, К.А. Современные системы и методы наведения, навигации и управления летательными аппаратами. – М.: Изд-во МГОУ, 2009. – 500 с.Neusypin, K.A. Modern systems and methods of guidance, navigation and control of aircraft. – M.: Publishing house of MSRU, 2009. – 500 p.Куликова, М.В. Численные методы нелинейной фильтрации для обработки сигналов и измерений / М.В. Куликова, Г.Ю. Куликов // Вычислительные технологии - 2016. – Т 21. №4. – С. 64–87.Kulikova, M.V. Numerical methods of nonlinear filtering for signal processing and measurements / M.V. Kulikova, G.Yu. Kulikov // Computational technologies – 2016. – V. 21. No. 4. – P. 64–87.Жук, С.Я. Методы оптимизации дискретных динамических систем со случайной структурой: монография. – К.: НТУУ «КПИ», 2008. – 232 с.Zhuk, S.Ya. Optimization methods for discrete dynamic systems with random structure: monograph. – K .: NTUU "KPI", 2008. – 232 p.Казаков, И.Е. Анализ систем случайной структуры / И.Е. Казаков, В.М. Артемьев, В.А. Бухалев. – М.: Наука, 1993. – 355.Kazakov, I.E. Analysis of random structure systems / I.E. Kazakov, V.M. Artemiev, V.A. Bukhalev. – M.: Science, 1993. – 355.Бухалев, В.А. Распознавание, оценивание и управление в системах со случайной скачкообразной структурой / В.А. Бухалев. – М.: Наука. Физматлит, 1996. – 288.Bukhalev, V.A. Recognition, evaluation and control in systems with a random jump structure / V.A. Bukhalev. – M.: Science. Fizmatlit, 1996. – 288.Нгуен Динь Тхай Разработка алгоритмов коррекции навигационных систем летательных аппаратов в условиях аномальных измерений: дис. … канд. техн. наук: 05.13.01 / Нгуен Динь Тхай. – М., 2017. – 148 л.Nguyen Dinh Thai Development of algorithms for correcting aircraft navigation systems under conditions of anomalous measurements: dis. … cand. tech. sciences: 05.13.01 / Nguyen Dinh Thai. - M., 2017. - 148 sheets.Лунев, Е.М. Программно-алгоритмическое обеспечение приборного комплекса беспилотного летательного аппарата для определения навигационных параметров на базе фотоизображения: дис. … канд. техн. наук: 05.13.01 / Е.М. Лунев. – М., 2011. – 143 л.Lunev, E.M. Software and algorithmic support of the instrument complex of an unmanned aerial vehicle for determining navigation parameters based on a photographic image: dis. … cand. tech. sciences: 05.13.01 / E.M. Lunev. - M., 2011. - 143 p.

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