Фильтр Калмана для оптимального получения координат беспилотных летательных аппаратов

В статье даётся классификация основных компонентов систем беспилотного летательного аппарата (БЛА), даётся обоснование фильтру Калмана и необходимость использования его для точного получения координат беспилотных летательных аппаратов. Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) все чаще используются в военных и научных исследований. Некоторые миниатюрные БПЛА полагаются полностью на глобальной системе позиционирования (GPS). GPS уязвим для случайного или преднамеренного вмешательства что может привести к его сбою. Для БПЛА, полагающихся исключительно на GPS для навигации такое событие может быть катастрофическим. В настоящем документе предлагается расширенный подход фильтра Калмана для оценки местоположения БПЛА, когда его GPS-соединение потеряно. Приводится альтернативное использование частичного фильтра. В конце делается вывод о необходимых направлениях дальнейших научных исследований.

1. Макаренко Г. K., Алешечкин A. M. Исследование алгоритма фильтрации при определении координат объекта по сигналам спутниковых радионавигационных систем / / Доклады ТУСУРа [Доклады из ТУСУР]. – 2012. – No. 2 (26). – 15–18 с.

2. Miller, B. M. Optimal control of observations in the filtering of diffusion processes // I, II. Autom. Remote Control 1985, p. 46, p. 207–214, p. 745–754

3. Bar-Shalom Y., Li X. R., Kirubarajan T. Estimation with Applications to Tracking and Navigation // Theory Algorithms and Software. – 2001. – Vol. 3. – pp. 10–20.

4. Miller, B. M.; Runggaldier, W. J. Optimization of observations: A stochastic control approach. SIAM J. Control Optim. 1997, p. 35, p. 1030–1052.

5. Andreev, K. A.; Rubinovich, E. P. UAV Guidance When Tracking a Ground Moving Target with Bearing-Only Measurements and Digital Elevation Map Support // Southern Federal University, Engineering Sciences: Rostov Oblast, Russia, 2015; pp. 185–195. (In Russian).

6. Bassem I. S. Vision based Navigation (VBN) of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) // UNIVERSITY OF CALGARY. – 2012. – Vol. 1. – pp. 100–127.

7. Lobaty A. A., Yacina Y. F., Arefyeu N. N. Optimal estimation of random processes on the criterion of maximum a posteriori probability// Belarussian National Technical University. – 2016.

8. Conte G., Doherty P. An Integrated UAV Navigation System Based on Aerial Image Matching // Aerospace Conference. – 2008. -Vol. 1. – pp. 3142–3151.

9. Guoqiang M., Drake S., Anderson B. Design of an extended kalman filter for uav localization // In Information, Decision and Control. – 2007. – Vol. 7. – pp. 224–229.

10. Ponda S. S. Trajectory Optimization for Target Localization Using Small Unmanned Aerial Vehicles // Massachusetts institute of technology. – 2008. – Vol. 1. – pp. 64–70.

11. Wang J., Garrat M., Lambert A. Integration of gps/ins/vision sensors to navigate unmanned aerial vehicles // IAPRS&SIS. – 2008. – Vol. 37. – pp. 963–969.

12. Цуканов А. В. Разработка программного комплекса построения оптимальной траектории движения БПЛА. – 40 с.

13. Чепурных И. В. Динамика полёта самолётов: учеб. пособие / И. В. Чепурных. – Комсомольск-на-Амуре: ФГБОУ ВПО «КнАГТУ», 2014. – 112 с.

14. Натан А. WPF 4. Подробное руководство. – Пер. с англ. – СПБ.: Символ-Плюс, 2011. – 880 с., ил.