Алгоритмы обработки информации для информационно-измерительных систем беспилотных транспортных средств с выявлением аномальных измерений глобальных навигационных спутниковых систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Лежнева Наталия Александровна

• Лежнева Наталия Александровна
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Лежнева Наталия Александровна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 НАУЧНАЯ ЗАДАЧА, ОБОСНОВАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ЕЕ РЕШЕНИЯ

1.1 Информационно-измерительные системы определения местоположения беспилотных транспортных средств, принципы построения, состав и характеристики

1.2 Экспериментальные исследования работы аппаратуры приема сигналов глобальных навигационных спутниковых систем

1.3 Анализ методов контроля целостности навигационных данных глобальных навигационных спутниковых систем. Автоматизированная система навигации с выявлением аномальных измерений

1.4 Постановка задачи диссертационного исследования

1.5 Выводы по главе

ГЛАВА 2. АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ БЕСПИЛОТНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ВЫЯВЛЕНИЕМ АНОМАЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ГЛОБАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ ПО КРИТЕРИЮ ХИ-КВАДРАТ ПИРСОНА

2.1 Алгоритмы обработки информации в горизонтальном канале навигационной системы беспилотного транспортного средства с выявлением аномальных измерений глобальных навигационных спутниковых систем по критерию хи-квадрат Пирсона

2.1.1 Синтез алгоритмов обработки информации в горизонтальном канале навигационной системы беспилотного транспортного средства

212 Применение критерия хи-квадрат Пирсона для выявления аномальных

измерений

2.2 Структурная схема обработки информации в горизонтальном канале навигационной системы с выявлением аномальных измерений по критерию хи-квадрат Пирсона

2.3 Алгоритмы обработки информации в вертикальном канале навигационной системы беспилотного транспортного средства с выявлением аномальных измерений глобальных навигационных спутниковых систем по критерию хи-квадрат Пирсона

2.3.1 Синтез алгоритмов обработки информации в вертикальном канале навигационной системы беспилотного транспортного средства

2.3.2 Применение критерия хи-квадрат Пирсона для выявления аномальных измерений

2.4 Структурная схема обработки информации в вертикальном канале навигационной системы с выявлением аномальных измерений по критерию хи-квадрат Пирсона

2.5 Выводы по главе

ГЛАВА 3 АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В НАВИГАЦИОННО-ПОСАДОЧНОМ КОМПЛЕКСЕ ЛЕТАЮЩЕГО БЕСПИЛОТНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ВЫЯВЛЕНИЕМ АНОМАЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ГЛОБАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ И РАДИОВЫСОТОМЕРА МЕТОДОМ МНОГОКАНАЛЬНОЙ ОПТИМАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

3.1 Постановка задачи синтеза

3.2 Алгоритмы обработки информации в навигационно-посадочном комплексе на основе ГНСС, РВ, БВ и ИНС

3.3 Алгоритмы канала обработки выходных сигналов СРНС, БВ и ИНС

3.4 Алгоритмы канала обработки выходных сигналов БВ и ИНС

3.5 Алгоритмы канала обработки выходных сигналов БВ и ИНС

3.6 Структурная схема обработки информации в навигационно-посадочном комплексе с выявлением аномальных измерений высоты

3.7 Выводы по главе

ГЛАВА 4 АНАЛИЗ РАБОТЫ РАЗРАБОТАННЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ БЕСПИЛОТНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

4.1 Анализ работы вертикального канала навигационной системы беспилотного транспортного средства с выявлением аномальных измерений глобальных навигационных спутниковых систем по критерию хи-квадрат Пирсона

4.2 Анализ работы горизонтального канала навигационной системы беспилотного транспортного средства с выявлением аномальных измерений глобальных навигационных спутниковых систем по критерию хи-квадрат Пирсона

4.3 Анализ работы навигационно-посадочного комплекса беспилотного транспортного средства с выявлением аномальных измерений глобальных навигационных спутниковых систем и радиовысотомера методом многоканальной оптимальной обработки сигналов

4.3.1 Расчет потенциальных характеристик точности оценивания высоты и вертикальной скорости для навигационно-посадочного комплекса в составе ГНСС, РВ, ИНС и БВ

4

Расчет потенциальных характеристик точности оценивания высоты и

вертикальной скорости для канала обработки сигналов ГНСС, ИНС и БВ

4.3.3 Расчет потенциальных характеристик точности оценивания высоты и вертикальной скорости для канала обработки сигналов РВ, ИНС и БВ

4.3.4 Расчет потенциальных характеристик точности оценивания высоты и вертикальной скорости для канала обработки сигналов ИНС и БВ

4.3.5 Сравнительный анализ потенциальных характеристик точности оценивания высоты и вертикальной скорости

4.4 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙИ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Системы рекуррентных уравнений оценок в горизонтальной и вертикальной плоскостях

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Патент на изобретение

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Акт об использовании материалов диссертации

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Акт об использовании материалов диссертации

ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Акт о внедрении в учебный процесс ФГБОУ ВО «ТГТУ»

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Алгоритмы обработки информации для информационно-измерительных систем беспилотных транспортных средств с выявлением аномальных измерений глобальных навигационных спутниковых систем»

Актуальность темы исследования.

Широкое применения в последнее время нашли беспилотные транспортные средства (БТС) [1-5]. Управление транспортными средствами в беспилотном режиме обеспечивается система автоматического управления (САУ), разработкой и созданием которых активно занимаются как в России, так и за рубежом [6-15]. Важное место в системе автоматического управления занимает информационно-измерительная система, обеспечивающая определение пространственного положения беспилотного транспортного средства. Под информационно-измерительной системой понимается совокупность датчиков, устройств и систем, измеряющих одни и те же или функционально связанные параметры и объединенные в единое целое обработкой информации в вычислительном устройстве.

Современные информационно-измерительные системы, входящие в состав систем автоматического управления, включает две составные части, а именно: устройства точного позиционирования (радары, лидары, видеокамеры и так далее) и навигационную систему (НС), которые объединены общей вычислительной системой. Информационно-измерительная система обеспечивает определение координат местоположения БТС и его пространственного положения относительно других участников движения и дорожного полотна. При передвижении по оборудованным дорогам, при хорошей видимости и погоде задача вождения в основном возлагается на устройства точного позиционирования и решается с высоким качеством. Однако при передвижении по пересеченной местности при плохой видимости и плохих погодных условиях (ночь, дождь, снег) возникает проблема, связанная с тем, что затрудняется точное определение относительного местоположения беспилотного транспортного средства с помощью систем точного позиционирования. В этом случае задача передвижения возлагается на НС, включающую в свой состав инерциальную навигационную систему (ИНС) и аппаратуру приема (АП) сигналов глобальных

навигационных спутниковых систем (ГНСС), которая должна обеспечивать высокую точность измерения в пределах полосы движения БТС (значение среднеквадратического отклонения погрешности определения координат от 3,3 см до 0,33 м).

Современные ГНСС обеспечивают заданные характеристики точности в любой точке Земли независимо от времени года и погодных условий. Однако, как показали проведенные экспериментальные исследования, при выполнении процедуры измерений на выходе АП может в любой момент времени возникнуть случайное аномальное измерение - измерение, значительно отличающее от истинного значения. Причина возникновения аномальных измерений связана с приемом радиосигналов, имеющих малое отношение сигнал-шум, что связано как с условиями распространения радиосигнала от навигационного спутника до потребителя, так и с постановкой помех. Возникающие аномальные измерения приводят к погрешностям определений координат местоположения БТС. Величина радиальной погрешности определения координат местоположения БТС, при пересечении линий положения под углом девяносто градусов, может достигать сотен метров.

Обеспечение взлета и посадки летающих БТС является одной из самых сложных задач. Для ее выполнения используются навигационно-посадочные комплексы (НПК), которые помимо АП сигналов ГНСС и ИНС, включают радиовысотомер (РВ) и барометрический высотомер (БВ). Применение в составе НПК дополнительного радиотехнического измерителя - радиовысотомера, приводит также к появлению на его выходе аномальных измерений, которые обусловлены влиянием подстилающей поверхности, уровнем внутренних шумов и нестабильностью генератора передатчика.

Разработанные на сегодняшний день системы контроля целостности навигационных данных ГНСС имеют большое время выявления недостоверных данных, а также низкую эффективность из-за используемых в них критериев выявления, в основном основанных на методе сравнения.

Учитывая выше изложенное, актуальной научной задачей является -повышение точности определения координат местоположения БТС, в том числе и летающих, при возникновении аномальных измерений на выходе АП сигналов ГНСС и РВ путем их выявления и исключения из обработки.

Решение данной научной задачи возможно путем разработки новых методов обработки информации, обеспечивающих решение данной задачи.

Научная актуальность диссертационной работы определяется необходимостью разработки методов обработки информации в НС БТС и НПК летающих БТС, позволяющих совместно с оцениванием координат и параметров движения БТС выявлять и исключать из обработки аномальные измерения на выходе АП сигналов ГНСС и РВ за счет реконфигурации структуры обработки.

Практическая актуальность диссертационной работы определяется необходимостью повышения точности определения координат местоположения БТС при возникновении аномальных измерений.

Степень разработанности темы.

Обеспечение автономного контроля целостности ГНСС рассматривалось в работах Р.Г. Брауна, М.А. Миронова, В.Н. Харисова, А.В. Иванова, С.П. Дмитриева. В качестве математического аппарата для создания информационно-измерительных и управляющих систем, в которых обеспечивается контроль целостности ГНСС, широкое распространение получили методы марковской теории оценивания случайных процессов, разработанные российскими учеными Р.Л. Стратонович, В.И. Тихонов, М.С Ярлыков, Ю.Г. Сосулин. Применительно к решению задач автономного контроля целостности ГНСС данные методы подробно рассмотрены в работах Харисова В.Н., Иванова А.В., Комракова Д.В., Суркова В.О.

В работах А.В. Иванова, Б.И. Шахтарина, Кай Шэнь, Д.В. Бойкова для проведения автономного контроля целостности навигационных данных ГНСС были разработаны методы и алгоритмы, основанные на анализе невязок измерений. В отличие от полученных в этих работах методов и алгоритмов, автором для выявления аномальных измерений на выходе АП сигналов ГНСС

впервые было предложено использовать информацию о законе распределения набора выборок невязок измерений и метод многоканальной оптимальной обработки измерений.

Объект исследования - навигационные системы и навигационно-посадочные комплексы, входящие в состав информационно-измерительных систем беспилотных транспортных средств, в том числе и летающих.

Предмет исследования - методы обработки информации в навигационных системах беспилотных транспортных средств и навигационно-посадочных комплексах летающих беспилотных транспортных средств.

Цель исследования (работы) - повышение точности определения координат местоположения БТС, в том числе и летающих, при возникновении аномальных измерений на выходе аппаратуры приема радиосигналов глобальной навигационной спутниковой системы и радиовысотомера за счет разработки новых методов обработки информации.

Задачи исследования.

1. Провести системный анализ состава, характеристик, принципов построения и методов обработки информации в информационно-измерительных системах БТС, в том числе и летающих.

2. Провести экспериментальное исследование по выявлению аномальных измерений на выходе АП сигналов ГНСС.

3. Разработать, используя метод избыточности информации, алгоритмы обработки информации, осуществляющие автономный контроль целостности ГНСС для автоматизированной навигационной системы, включающей в свой состав АП сигналов ГНСС, бесплатформенную инерциальную навигационную систему (БИНС); механический и доплеровский датчики скорости (ДС).

4. Разработать методы обработки информации в горизонтальном и вертикальном каналах навигационной системы БТС, обеспечивающие, совместно с оцениванием координат и параметров движения, выявление и исключение из обработки аномальных измерений на выходе АП сигналов ГНСС, а также

разработать, соответствующие этим методам, структурные схемы обработки информации.

5. Разработать метод обработки информации для навигационно-посадочного комплекса летающего БТС, обеспечивающий оценивание высоты и скорости ее изменения совместно с выявлением и исключением из обработки аномальных измерений на выходе АП сигналов ГНСС и радиовысотомера, а также разработать, соответствующую этому методу, структурную схему навигационно-посадочного комплекса.

6. Провести анализ функционирования разработанных методов обработки информации методом статистического компьютерного моделирования.

Научная новизна.

1. Разработаны методы обработки информации для горизонтального и вертикального каналов навигационной системы БТС, обеспечивающие совместно с оцениванием координат местоположения и параметров движения выявление и исключение из обработки аномальных измерений на выходе АП сигналов ГНСС и отличающиеся от известных:

- постановками задач, в которых параллельно с оцениванием координат и параметров движения БТС требуется создавать наборы выборок невязок измерений сигналов ГНСС;

- выявлением и исключением из обработки аномальных измерений на выходе АП сигналов ГНСС на основе определения законов распределений наборов выборок невязок измерений, получаемых в реальном времени по критерию хи-квадрат Пирсона с использованием скользящего окна.

2. Разработан метод обработки информации в навигационно-посадочном комплексе летающего БТС, позволяющий совместно с оцениванием высоты и параметров движения выявлять и исключать из обработки аномальные измерения на выходе АП сигналов ГНСС и РВ и отличающийся от известных:

- постановкой задачи, требующей создание трех каналов обработки информации: канал ГНСС, ИНС, БВ; канал РВ, ИНС, БВ; канал ИНС, БВ;

- использованием для выявления и исключения из обработки аномальных измерений АП сигналов ГНСС и РВ метода сравнения оценок высот полета БТС, получаемых на выходах трех каналов в результате оптимальной обработки измерений.

3. Разработана автоматизированная навигационная система, состоящая из АП сигналов ГНСС, БИНС; механического и доплеровского ДС, в которой обеспечивается контроль целостности навигационных данных ГНСС. Отличие от известных систем контроля состоит в использовании свойства трех сигм нормального закона распределения для выявления недостоверных данных ГНСС при определении координат местоположения.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Теоретическая значимость результатов, полученных в работе, заключается развитии методов контроля целостности, позволяющих в НС и навигационно-посадочном комплексе БТС совместно с определением координат и параметров движения выявлять и исключать из обработки аномальные измерения на выходе АП сигналов ГНСС и радиовысотомера.

Практическая значимость результатов работы заключается:

1. В разработке структурной схемы автоматизированной системы навигации, в составе глобальной навигационной спутниковой системы, БИНС, ДС механического и доплеровского, в которой обеспечивается контроль целостности навигационных данных ГНСС (Пат. 2733480).

2. В разработке структурных схем горизонтального и вертикального каналов обработки информации в навигационной системе БТС, в которых, совместно с оцениванием координат и параметров движения, обеспечивается выявление аномальных измерений на выходе АП сигналов ГНСС и исключение их из обработки.

3. В разработке структурной схемы навигационно-посадочного комплекса летающего БТС, в которой, совместно с оцениванием высоты и скорости ее изменения, обеспечивается выявление аномальных измерений на выходе АП сигналов ГНСС и радиовысотомера и исключение их из обработки.

Методология и методы исследования основаны на использовании:

методов системного анализа, методов марковской теории оценивания случайных процессов для синтеза комплексных систем, методов математической статистики для выявления аномальных измерений, методов исследования из теории математического моделирования.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты экспериментального исследования по выявлению аномальных измерений на выходе АП сигналов ГНСС (соответствует п.2 паспорта специальности 2.2.11).

2. Алгоритмы обработки информации в автономной системе контроля целостности навигационных данных ГНСС и структурная схема автоматизированной системы навигации с контролем аномальных измерений координат ГНСС (соответствует п.3, и п.4 паспорта специальности 2.2.11).

3. Метод обработки информации в горизонтальном канале НС БТС, обеспечивающий оценивание координат и параметров движения совместно с выявлением аномальных измерений на выходе АП сигналов ГНСС на основе информации о законах распределения наборов выборок невязок измерений, определяемых по критерию хи-квадрат Пирсона, и исключением их из обработки, а также структурная схема обработки информации (соответствует п.3, п.4 и п.8 паспорта специальности 2.2.11).

4. Метод обработки информации в вертикальном канале НС БТС, обеспечивающий оценивание высоты и скорости ее изменения совместно с выявлением аномальных измерений на выходе АП сигналов ГНСС на основе информации о законе распределения набора выборок невязок измерений, определяемого по критерию хи-квадрат Пирсона, и исключением их из обработки, а также структурная схема обработки информации (соответствует п.3, п.4 и п.8 паспорта специальности 2.2.11).

5. Метод обработки информации в навигационно-посадочном комплексе летающего БТС, обеспечивающий оценивание высоты и скорости ее изменения совместно с выявлением аномальных измерений на выходе АП сигналов ГНСС и

радиовысотомера, на основе применения трехканальной оптимальной обработки и метода сравнения, и исключением их из обработки, а также структурная схема навигационно-посадочного комплекса (соответствует п.3, п.4 и п.8 паспорта специальности 2.2.11).

6. Результаты анализа методом статистического компьютерного моделирования, разработанных алгоритмов обработки информации.

Достоверность основных результатов и выводов, сформулированных в работе, определяется использованием фундаментальных теоретических положений, справедливость которых доказана ранее и подтверждена на практике, корректным применением математического аппарата марковской теории оптимального оценивания случайных процессов, методов математической статистики, адекватностью рассматриваемых моделей реальным процессам, результатами экспериментального исследования, а также результатами расчетов и математическим моделированием на ЭВМ.

Апробация полученных результатов. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на VI Всероссийской молодежной научной конференции, посвященной дню радио и связи (Тамбов 12 -13 мая 2021 года); на III Международной научно-практической конференции «Цифровизация агропромышленного комплекса» (Тамбов 25 - 27 октября 2022 года); на IX Всероссийской научно-технической конференции с международным участием для студентов, молодых ученых и специалистов «Энергосбережение и эффективность в технических системах» (Тамбов 19 октября 2022 года); на XII Международной научно-технической конференции «Современное состояние и перспективы развития систем связи и радиотехнического обеспечения в управлении авиацией». Научные чтения имени А.С. Попова» (Воронеж 15-17 марта 2023 года); на Международной научно-практической конференции на тему «Современные проблемы астрофизики» (Душанбе 17-18 апреля 2024 года); VI Международная научно-практическая конференция для студентов, молодых ученых и специалистов «Цифровая трансформация в энергетике» (Тамбов 19 декабря 2024 года); на VIII (Тамбов 10 мая 2023 года), IX (Тамбов 7 мая 2024

года) и Х (Тамбов 7 мая 2025 года) Всероссийских научно-практических конференциях с международным участием для студентов, молодых ученых и специалистов «Радиоэлектроника. Проблемы и перспективы развития».

Реализация результатов работы: результаты диссертационной работы использованы в АО НВП «ПРОТЕК», ООО «Агродинамика» и внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВО «ТГТУ».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 научных работ, из которых: 5 статей (1 статья в журнале индексируемого в наукометрической базе данных Russian Science Citation Index, 1 в международной базе данных SCOPUS, 3 статьи в перечне рецензируемых журналов ВАК); 1 патент на изобретение; 2 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ, 14 материалов международных научных конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и семи приложений. Диссертация содержит 143 страницы машинописного текста, 76 рисунков и 10 таблиц.

Во введении обосновывается актуальность и научная новизна, определяется объект, предмет исследования, сформулированы цель и задачи диссертационной работы. Излагаются основные научные результаты, полученные в работе и выносимые на защиту, их реализация и апробация.

В первой главе проведен системный анализ информационно-измерительных систем, входящих в состав систем автоматического управления беспилотными транспортными средствами, рассмотрен их состав и характеристики. Предложены структурные схемы построения информационно-измерительных систем БТС, в том числе и летающих.

Представлены результаты экспериментального исследования работы АП сигналов ГНСС. Статистический анализ полученных данных показал, что в процессе работы АП сигналов ГНСС в случайные моменты времени появляются измерения, выходящие за пределы допустимого уровня - аномальные измерения. Вероятность их появления в десятки раз превышает допустимую вероятность

выхода измерений за допустимый уровень. Проведенное компьютерное моделирование показало, что аномальные измерения приводят к значительным погрешностям определения координат местоположения БТС, погрешность по каждой координате может достигать десятков метров.

Проведен анализ методов контроля целостности навигационных данных ГНСС. Представлена, разработанная эвристическими путем схема автоматизированной системы навигации с контролем аномальных измерений на выходе АП ГНСС (патент №2783480 Российская Федерация). Для исключения влияния аномальных измерений на точность определения координат местоположения БТС предложено для информационно-измерительной системы создать систему контроля, позволяющую выявлять и исключать аномальные измерения из последующей обработки. Разработана постановка задачи диссертационного исследования.

Во второй главе для горизонтального и вертикального каналов навигационной системы беспилотного транспортного средства разработаны методы обработки информации, включающие постановки задач, синтез алгоритмов оценивания координат местоположения и параметров движения беспилотного транспортного средства и алгоритмы выявления и исключения из обработки аномальных измерений на выходе аппаратуры приема сигналов ГНСС, основанные на определении законов распределения наборов выборок по критерию хи-квадрат Пирсона. Наборы выборок формируются методом скользящего окна из случайных значений невязок измерений, которые получаются в синтезированных алгоритмах обработки информации при оценивании координат и параметров движения БТС. Аномальными считаются измерения, если закон распределения набора выборок не является гауссовским.

В горизонтальной канале для обработки информации использовались выходные сигналы инерциальной навигационной системы, аппаратуры приема сигналов ГНСС, датчика скорости. В вертикальной канале для обработки информации использовались выходные сигналы инерциальной навигационной системы, аппаратуры приема сигналов ГНСС, барометрического высотомера.

Разработаны схемы обработки информации в навигационной системе беспилотного транспортного средства для горизонтального и вертикального каналов, отличающиеся от известных тем, что в них совместно с оцениванием координат и параметров движения осуществляется выявление аномальных измерений ГНСС и исключение их из обработки.

В третьей главе произведена постановка задачи и синтез алгоритмов обработки информации в навигационно-посадочном комплексе летающего беспилотного транспортного средства для случая совместной обработки измерений глобальной навигационной спутниковой системы, радиовысотомера, барометрического высотомера и инерциальной навигационной системы.

Выполнено разбиение обработки информации в навигационно-посадочном комплексе летающего беспилотного транспортного средства на три независимых канала обработки. Первый канал - канал обработки сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, барометрического высотомера и инерциальной навигационной системы. Второй канал - канал обработки сигналов радиовысотомера, барометрического высотомера и инерциальной навигационной системы. Третий канал - канал обработки сигналов барометрического высотомера и инерциальной навигационной системы.

Произведена постановка задачи, синтез алгоритмов и разработка структурной схемы обработки информации в навигационно-посадочном комплексе летающего беспилотного транспортного средства для канала, включающего в свой состав глобальную навигационную спутниковую систему, инерциальную навигационную систему и барометрический высотомер.

Произведена постановка задачи, синтез алгоритмов и разработка структурной схемы обработки информации в навигационно-посадочном комплексе летающего беспилотного транспортного средства для канала, включающего в свой состав радиовысотомер, инерциальную навигационную систему и барометрический высотомер.

Произведена постановка задачи, синтез алгоритмов и разработка структурной схемы обработки информации в навигационно-посадочном

комплексе летающего беспилотного транспортного средства для канала, включающего в свой состав барометрический высотомер и инерциальную навигационную систему.

Разработана структурная схема обработки информации в трехканальном навигационно-посадочном комплексе летающего БТС. Отличительной особенностью схемы является наличие в составе комплекса трех каналов оценивания высоты и скорости ее изменения, а также системы контроля в виде схемы выявления аномальных измерений, которая выявляет и исключает из обработки аномальные измерения на выходе аппаратуры приема сигналов ГНСС и на выходе РВ путем сравнения оценок высоты на выходе каналов обработки информации.

В четвертой главе проведено статистическое компьютерное моделирование работы алгоритмов обработки информации в вертикальном и горизонтальном каналах навигационной системы беспилотного транспортного средства с выявлением аномальных измерений глобальных навигационных спутниковых систем по критерию хи-квадрат Пирсона.

Проведено статистическое компьютерное моделирование разработанных алгоритмов обработки информации в навигационно-посадочном комплексе беспилотного транспортного средства с выявлением аномальных измерений ГНСС методом трехканальной оптимальной обработки сигналов.

В заключении сделаны выводы о проделанной работе и ее основные результаты.

ГЛАВА 1. НАУЧНАЯ ЗАДАЧА, ОБОСНОВАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ЕЕ РЕШЕНИЯ

1.1 Информационно-измерительные системы определения

местоположения беспилотных транспортных средств, принципы построения, состав и характеристики

Для перемещения людей и грузов в настоящее время широкое распространение получили транспортные средства, работающие в беспилотном режиме, способные летать и передвигаться по поверхности Земли. Преимуществом таких беспилотных транспортных средств является: [1-5]

- возможность работы в опасных зонах, которые возникают во время катастроф или военных действий;

- снижение расходов при перевозке грузов и людей за счет выбора оптимального режима работы беспилотного транспортного средства и маршрута движения.

- снижение количества дорожно-транспортных происшествий и числа человеческих жертв в них.

Внедрение беспилотных транспортных средств носит международный характер. Разработкой беспилотных автомобилей в мире занимается более 250 автомобильных компаний. Европейский союз планирует выделить на разработку и внедрение автоматизированных транспортных средств с 2021 года по 2027 год 500 млн. евро. Прогнозируемая динамика объема мирового рынка беспилотного транспорта в млрд. долларов США представлена на рисунке 1.1 [2]. Глобальный форум по безопасности дорожного движения на своей 78-й сессии, которая состоялась в г. Женева, 25 - 29 марта 2019 г., принял резолюцию о внедрении в практику высоко- и полностью автоматизированных транспортных средств в условиях дорожного движения.

. J2L « mi Ж I 1 I 1 ^ I I

Рисунок 1.1 - Динамика объема мирового рынка беспилотного транспорта

Данная резолюция имеет целью служить руководством по безопасному внедрению в практику высоко- и полностью автоматизированных транспортных средств в условиях дорожного движения. Определения, рекомендуемые данной резолюцией, были узаконены распоряжением Правительства РФ №724-р от 25 марта 2020 года «О Концепции обеспечения безопасности дорожного движения с участием беспилотных транспортных средств на автомобильных дорогах общего пользования». В ней в частности указывается, что наиболее корректным представляется понимание термина «беспилотное транспортное средство» как высоко- или полностью автоматизированного транспортного средства, функционирующего в беспилотном режиме. Во время использования данного режима транспортное средство находится под управлением автоматической системы управления (вождения).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лежнева Наталия Александровна, 2026 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Что такое беспилотные автомобили и как они работают. — Текст: электронный // Autonews: [сайт]. — URL: www.autonews.ru (дата обращения: 05.10.2025).

2. Беспилотный транспорт. — Текст: электронный // Инвестиционный портал города Москвы: [сайт]. — URL: www.investmoscow.ru (дата обращения: 05.10.2025).

3. Беспилотный автомобильный транспорт. — Текст: электронный // ГТК: [сайт]. — URL: www.gtk.ru (дата обращения: 05.10.2025).

4. Перспективы перехода на беспилотные автомобили в России. — Текст: электронный // Yakov & Partners: [сайт]. — URL: www.yakovpartners.ru (дата обращения: 05.10.2025).

5. Коробеев, А. И. Беспилотные транспортные средства: новые вызовы общественной безопасности / А. И. Коробеев, А. И. Чучаев. — Текст: электронный // Lex Russica. — 2019. — № 2 (147). — С. 9-28. — URL: doi.org (дата обращения: 05.10.2025).

6. Беспилотные автомобили. Состояние рынка, тренды и перспективы развития. — Текст: электронный // IoT.ru: новости Интернета вещей: [информ. портал]. — 2019. — 12 апр. — URL: https://iot.ru/transportnaya-telematika/bespilotnye-avtomobili-sostoyanie-rynka-trendy-i-perspektivy-razvitiya (дата обращения: 08.10.2019).

7. Google: сайт / Google LLC. — URL: http://www.google.com (дата обращения: 31.07.2015). — Текст: электронный.

8. Volvo Cars: официальный сайт компании. — URL: www.volvocars.com (дата обращения: 21.08.2015). — Текст: электронный.

9. RoboCV: сайт компании. — URL: http://robocv.ru (дата обращения: 03.08.2015). — Текст: электронный.

10. Volkswagen: официальный сайт компании. — URL: www.volkswagenag.com (дата обращения: 05.08.2015). — Текст: электронный.

11. Audi: сайт компании. — URL: http://www.audi.com (дата обращения: 06.08.2015). — Текст: электронный.

12. BMW: сайт компании. — URL: www.bmw.com (дата обращения: 10.08.2015). — Текст: электронный.

13. Cadillac: сайт компании. — URL: http://www.cadillac.com (дата обращения: 20.08.2015). — Текст: электронный.

14. Навигационные системы для систем автоматического управления автомобилем / А. В. Иванов, В. О. Сурков, Д. В. Комраков, А. П. Негуляева. — Текст: непосредственный // Исследования молодых ученых: материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Казань, ноябрь 2019 г.). — Казань: Молодой ученый, 2019. — С. 14-19.

15. Козорез, Д. А. Состав и структура автономных систем навигации и управления роботизированного прототипа автомобиля / Д. А. Козорез, Д. М. Кружков // Спецтехника и связь. — 2012. — № 3. — С. 10-15.

16. Сурков, В. О. Сравнительный анализ отечественных и зарубежных систем навигации подвижных наземных объектов / В. О. Сурков // Молодой ученый. - 2015. - № 13. - С. 211-214.

17. Иванов, А. В. Комплексные оптимальные алгоритмы обработки информации в навигационных системах подвижных наземных объектов с контролем целостности навигационного обеспечения / А. В. Иванов // Радиотехника. - 2010. - № 12. - С. 15-20.

18. Сетевые спутниковые радионавигационные системы / В. С. Шебшаевич [и др.] ; под ред. В. С. Шебшаевича. - Москва: Радио и связь, 1993. - 408 с. .

19. Соловьев, Ю. А. Системы спутниковой навигации / Ю. А. Соловьев. - Москва: Эко-Трендз, 2000. - 270 с.

20. Борисов, А. Ю. Анализ разработок современных беспилотных инерциальных навигационных систем / А. Ю. Борисов, А. В. Смаль // Инженерный вестник Дона. - 2017. - № 5. - С. 50-57.

21. Кузнецов, А. Г. Современные бесплатформенные инерциальные навигационные системы двух классов точности / А. Г. Кузнецов, Б. И. Портнов, Е. А. Измайлов // Научный вестник МИЭА. - 2014. - № 8. - С. 2432.

22. Иванов, А. В. Комплексные оптимальные алгоритмы обработки информации в навигационных системах подвижных наземных объектов с контролем целостности навигационного обеспечения / А. В. Иванов // Радиотехника. - 2010. - № 12. - С. 15-25.

23. ГНСС навигация для беспилотного автомобиля команды НГТУ. -Текст: электронный // Orsyst.ru: [сайт]. - URL: orsyst.ru (дата обращения: 24.12.2025).

24. Беспилотная навигация: компоненты и решения. - Текст: электронный // СТА: Современные технологии автоматизации: [сайт]. - 2021. - № 3. - URL: www.cta.ru (дата обращения: 24.12.2025).

25. Топ летающих машин, существующих в реальности: обзор, цена, особенности. - Текст: электронный // Habr: [сообщество IT-специалистов]. -URL: habr.com (дата обращения: 25.11.2024).

26. Лежнева, Н. А. Контроль целостности в навигационно-посадочном комплексе / Н. А. Лежнева, А. В. Иванов, Э. И. Табеев // Радиоэлектроника. Проблемы и перспективы развития: материалы VIII Всерос. науч.-практ. конф. (г. Тамбов, 10 мая 2023 г.). - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2023. - С. 51-52.

27. Малогабаритный авиационный радиовысотомер А-065А. - Текст: электронный // УПКБ «Деталь»: [сайт]. - URL: www.upkb.ru (дата обращения: 20.12.2024).

28. Иванов, А. В. Навигационные системы для систем автоматического управления автомобилем / А. В. Иванов, В. О. Сурков, Д. В. Комраков, А. П. Негуляева // Исследования молодых ученых: материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Казань, ноябрь 2019 г.). - Казань: Молодой ученый, 2019. - С. 14-19.

29. Сервис коррекции TerraStar - сантиметровая точность без базовых станций. - Текст: электронный // ГНСС Плюс: [сайт]. - URL: http://www.gnssplus.ru/articles/servis (дата обращения: 09.04.2025).

30. SPAN CPT7: [описание продукта]. - Текст: электронный // ГНСС Плюс: [сайт]. - URL: www.gnssplus.ru (дата обращения: 09.04.2025).

31. Каталог. Спутниково-инерциальные системы. Моноблоки ГНСС+ИНС. - Текст: электронный // ГНСС Плюс: [сайт]. - URL: http://www.gnssplus.ru/catalog/pwrpak7d (дата обращения: 09.04.2025).

32. Сурков, В. О. Системы навигации подвижных наземных объектов и их характеристики / В. О. Сурков // Молодой ученый. - 2015. - № 9. - С. 298-302.

33. Радиотехнические системы: учебник / Ю. П. Гришин, В. П. Ипатов, Ю. М. Казаринов [и др.] ; под ред. Ю. М. Казаринова. - Москва: Высшая школа, 1990. - 495 с.

34. Гаджиев, Ч. М. Метод отбраковки аномальных измерений для многомерных динамических систем / Ч. М. Гаджиев // Автометрия. - 2003. -Т. 39, № 4. - С. 39-45.

35. Фомин, А. Ф. Отбраковка аномальных результатов измерений / А. Ф. Фомин, О. Н. Новоселов, А. В. Плющев. - Москва: Энергоатомиздат, 1985. - 200 с.

36. Подстригаев, А. С. Классификация и способы устранения аномальных ошибок измерения частотно-временных параметров сигналов в широкополосных приемниках / А. С. Подстригаев // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. - 2022. - Т. 15, № 2. - С. 223-237.

37. Ярлыков, М. С. Применение марковской теории нелинейной фильтрации в радиотехнике / М. С. Ярлыков. - Москва: Сов. радио, 1980. -358 с.

38. Данилов, С. Н. Анализ влияния аномальных измерений в спутниковых радионавигационных системах на точность измерения

координат / С. Н. Данилов, А. А. Иванов // Энергосбережение и эффективность в технических системах: материалы VIII Всерос. науч.-практ. конф. (г. Тамбов, 16-17 ноября 2021 г.). - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2021. - С. 147-149.

39. Выявление наличия аномальных измерений при определении координат местоположения объекта по сигналам ГЛОНАСС/GPS / Н. А. Лежнева, С. П. Москвитин, А. А. Иванов, А. В. Мордовин // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2023. - Т. 29, № 4. - С. 586-593.

40. Экспериментальное исследование появления аномальных измерений спутниковых навигационных систем / А. В. Мордовин, Н. А. Лежнева, С. П. Москвитин, А. А. Иванов // Радиоэлектроника. Проблемы и перспективы развития: материалы IX Всерос. науч.-практ. конф. (г. Тамбов, 7 мая 2024 г.). - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2024. - С. 123-125.

41. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / под ред. А. И. Перова, В. Н. Харисова. - Изд. 3-е, перераб. - Москва: Радиотехника, 2005. - 688 с.

42. Brown, R. G. A Baseline GPS RAIM Scheme and a Note on the Equivalence of Three RAIM Methods / R. G. Brown. - Text: unmediated // Navigation. - 1992. - Vol. 39, no. 3. - P. 301-316.

43. Kozel, B. J. Evaluation of GPS Positioning Service Autonomous Integrity Monitoring Performance for Military Applications / B. J. Kozel, A. Cardoza // Proceedings of the 1996 IEEE Position Location and Navigation Symposium (Atlanta, Georgia, 1996). - Atlanta, 1996. - P. 83-91.

44. Philips, R. Relative and Differential GPS, System Implications and Innovative Applications for Satellite Navigation / R. Philips. // AGARD Lecture Series 207. - 1996. - P. 5.1-5.22.

45. Дмитриев, С. П. Фильтрационный подход к задаче контроля целостности спутниковой радионавигационной системы / С. П. Дмитриев, А. В. Осипов // Радиотехника. - 2002. - № 1. - С. 39-47.

46. Миронов, М. А. Контроль целостности в бортовых системах функционального дополнения глобальных навигационных спутниковых систем / М. А. Миронов, А. В. Башаев, С. А. Полосин // Радиотехника. - 2004. - № 7. - С. 37-42.

47. Иванов, А. В. Автономные системы контроля целостности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем / А. В. Иванов // Радиотехника. - 2014. - № 7. - С. 55-64.

48. Иванов, А. В. Автономный контроль целостности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем методами сравнения и невязок / А. В. Иванов, А. П. Негуляева, С. П. Москвитин // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2016. - Т. 22, № 3. - С. 358-367.

49. Иванов, А. В. Оптимальные алгоритмы обработки информации в навигационных комплексах наземных подвижных объектов с автономным контролем целостности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем / А. В. Иванов, Д. В. Комраков // Радиотехника и электроника. - 2017. - Т. 62, № 4. - С. 332-343.

50. Патент № 2565834 Российская Федерация, МПК G01S 19/00. Автоматизированная система навигации с контролем целостности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем: № 2014115127: заявл. 15.04.2014: опубл. 20.10.2015 / Иванов А. В., Комраков Д. В., Подколзина Л. А., Сурков В. О. ; заявитель ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет». - 14 с.

51. Патент № 2642151 Российская Федерация, МПК G01S 19/20. Автоматизированная система навигации с контролем целостности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем по информации бесплатформенной инерциальной навигационной системы: № 2016123442: заявл. 15.06.2016: опубл. 24.01.2018 / Бойков Д. В., Иванов А. В., Наркевич А. В. ; заявитель ФГБУ «ЦНИИ ВВС» Минобороны России. - 15 с.

52. Патент № 2640312 Российская Федерация, МПК G01S 19/20. Автоматизированная система навигации с контролем целостности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем по информации механического и доплеровского датчиков скорости: № 2016123443: заявл. 15.06.2016: опубл. 27.12.2017 / Бойков Д. В., Иванов А. В., Наркевич А. В. ; заявитель ФГБУ «ЦНИИ ВВС» Минобороны России. - 16 с.

53. Патент № 2783480 Российская Федерация, МПК G01S 19/00. Автоматизированная система навигации с контролем аномальных измерений координат от спутниковых радионавигационных систем: № 2022109905: заявл. 13.04.2022: опубл. 14.11.2022, Бюл. № 32 / Иванов А. В., Иванов А. А., Москвитин С. П., Лежнева Н. А. ; заявитель ФГБОУ ВО «ТГТУ». - 12 с.

54. Перспективная автоматизированная система навигации для подвижного транспорта агропромышленного комплекса / А. В. Иванов, А. А. Иванов, С. П. Москвитин, Н. А. Лежнева // Цифровизация агропромышленного комплекса: материалы III Междунар. науч.-практ. конф. (г. Тамбов, 25-27 октября 2022 г.). - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2022. - С. 427432.

55. Иванов, А. В. Анализ работы алгоритмов обработки информации в навигационных системах подвижных наземных объектов с контролем целостности навигационного обеспечения путем статистического компьютерного моделирования / А. В. Иванов // Радиотехника. - 2011. - № 5. - С. 6-11.

56. Иванов, А. В. Алгоритмы обработки информации в навигационных системах наземных подвижных объектов с контролем целостности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем / А. В. Иванов, Д. В. Комраков, В. О. Сурков // Вопросы современной науки и практики. Университет имени В. И. Вернадского. - 2014. - Спец. вып. (52). - С. 53-58.

57. Brown, R. G. Self-Contained GPS Integrity Check Using Maximum Solutions Separation / R. G. Brown, P. W. McBurney // NAVIGATION: Journal of The Institute of Navigation. - 1988. - Vol. 35, no. 2. - P. 41-54.

58. Lee, Y. C. Analysis of Range and Position Comparison Methods as a Means to Provide GPS Integrity in the User Receiver / Y. C. Lee // Proceedings of the 42nd Annual Meeting of The Institute of Navigation (Seattle, Washington, June 1986). - Seattle, 1986. - P. 1-4.

59. Parkinson, B. W. Autonomous GPS Integrity Monitoring Using the Pseudorange Residual / B. W. Parkinson, P. Axelrad // NAVIGATION: Journal of The Institute of Navigation. - 1988. - Vol. 35, no. 2. - P. 255-274.

60. Патент № 2585051 Российская Федерация, МПК G01S 19/08. Способ контроля данных от спутниковых навигационных систем и устройство для его осуществления: № 2015112868: заявл. 08.04.2015: опубл. 27.05.2016, Бюл. № 15 / Качанов Б. О., Заец В. Ф., Туктарев Н. А., Кулабухов В. С. ; заявитель АО МНПК «Авионика». - 14 с.

61. Adaptive Algorithms for Information Processing in Navigation Complexes of Mobile Ground Objects / A. V. Ivanov, V. Yu. Shishkin, D. V. Boikov [et al.] // Journal of Communications Technology and Electronics. - 2021. - Vol. 66, no. 8. - P. 926-937.

62. Адаптивные алгоритмы обработки информации в навигационных комплексах подвижных наземных объектов / А. В. Иванов, В. Ю. Шишкин, Д. В. Бойков [и др.] // Радиотехника и электроника. - 2021. - Т. 66, № 8. - С. 753-764.

63. Лежнева, Н. А. Расчет порога в вертикальном канале для контроля достоверности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем методом невязок измерений / Н. А. Лежнева, Д. В. Бойков, А. А. Иванов // Энергосбережение и эффективность в технических системах: материалы IX Всерос. науч. -практ. конф. (г. Тамбов, 19 октября 2022 г.). - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2022. - С. 124-126.

64. Лежнева, Н. А. Расчет порога в горизонтальном канале для контроля достоверности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем методом невязок измерений / Н. А. Лежнева, Д. В. Бойков, А. А. Иванов // Энергосбережение и эффективность в технических системах: материалы IX Всерос. науч.-практ. конф. (г. Тамбов, 19 октября 2022 г.). - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2022. - С. 126-128.

65. Бабич, О. А. Обработка информации в навигационных комплексах / О. А. Бабич. - Москва: Машиностроение, 1991. - 512 с.

66. Ярлыков, М. С. Статистическая теория радионавигации / М. С. Ярлыков. - Москва: Радио и связь, 1985. - 344 с.

67. Бромберг, П. В. Теория инерциальных систем навигации / П. В. Бромберг. - Москва: Наука, 1979. - 296 с.

68. Иванов, А. В. Навигация наземных объектов / А. В. Иванов, Н. А. Иванова. - Saarbrucken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. - 120 с.

69. Соловьев, Ю. А. Создание и развитие китайской спутниковой радионавигационной системы BeiDou/COMPASS / Ю. А. Соловьев // Радиотехника. - 2014. - № 7. - С. 65-71.

70. Перов, А. И. Синтез алгоритмов слежения за параметрами сигналов в бортовой аппаратуре межспутниковых измерений / А. И. Перов, Е. Н. Болденков // Радиотехника. - 2005. - № 7. - С. 106-112.

71. Шатилов, А. Ю. Алгоритм комплексирования приемника СРНС и ИНС по разомкнутой схеме / А. Ю. Шатилов // Радиотехника. - 2008. - № 7.

- С. 54-59.

72. Красовский, А. А. Системы автоматического управления полетом и аналитическое конструирование / А. А. Красовский. - Москва: Наука, 1973.

- 558 с.

73. Зингер, Р. А. Оценка характеристик оптимального фильтра для слежения за пилотируемой целью / Р. А. Зингер // Зарубежная радиоэлектроника. - 1971. - № 8. - С. 40-57.

74. Ярлыков, М. С. Марковская теория оценивания случайных процессов / М. С. Ярлыков, М. А. Миронов. - Москва: Радио и связь, 1993. -464 с.

75. Тихонов, В. И. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем / В. И. Тихонов, В. Н. Харисов. -Москва: Радио и связь, 1991. - 608 с.

76. Медич, Дж. Статистически оптимальные линейные оценки и управление: перевод с английского / Дж. Медич ; под редакцией А. С. Шаталова. - Москва: Энергия, 1973. - 340 с.

77. Сейдж, Э. П. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении: перевод с английского / Э. П. Сейдж, Дж. Л. Мелса ; под редакцией Б. Р. Левина. - Москва: Связь, 1976. - 496 с.

78. Аоки, М. Оптимизация стохастических систем: перевод с английского / М. Аоки ; под редакцией Я. З. Цыпкина. - Москва: Наука, 1971. - 424 с.

79. Браммер, К. Фильтр Калмана - Бьюси / К. Браммер, Г. Зиффлинг ; перевод с немецкого. - Москва: Наука, 1982. - 200 с.

80. Сосулин, Ю. Г. Теория обнаружения и оценивания стохастических сигналов / Ю. Г. Сосулин. - Москва: Сов. радио, 1978. - 320 с.

81. Гантмахер, Ф. Р. Теория матриц / Ф. Р. Гантмахер. - Москва: Наука, 1988. - 548 с.

82. Тихонов, В. И. Статистическая радиотехника / В. И. Тихонов. -Москва: Радио и связь, 1982. - 625 с.

83. Пугачев, В. С. Теория вероятностей и математическая статистика / В. С. Пугачев. - Москва: Физматлит, 2004. - 496 с.

84. Айвазян, С. А. Прикладная статистика: Основы моделирования и первичная обработка данных: справочное издание / С. А. Айвазян, И. С. Енюков, Л. Д. Мешалкин. - Москва: Финансы и статистика, 1983. - 471 с.

85. Скрыпник, О. Н. Радионавигационные системы воздушных судов: учебник / О. Н. Скрыпник. - Москва: ИНФРА-М, 2023. - 348 с.

86. Иванов, А. В. Комплексные оптимальные алгоритмы обработки информации в навигационных системах подвижных наземных объектов / А. В. Иванов // Радиотехника. - 2010. - № 5. - С. 12-17.

87. Определение аномальных измерений радиосигналов спутниковой радионавигационной системой методом статистической обработки невязок измерений / А. В. Иванов, С. П. Москвитин, А. А. Иванов, Н. А. Лежнева // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2023. -Т. 29, № 1. - С. 27-40.

88. Лежнева, Н. А. Выявление аномальных измерений сигналов спутниковых радионавигационных систем в навигационных системах беспилотных автомобилей / Н. А. Лежнева, С. Н. Данилов, А. А. Иванов // Современные проблемы астрофизики: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (г. Душанбе). - Душанбе: ДМТ, 2023. - С. 149-155.

89. Беспилотные летающие такси: как развиваются проекты автономного транспорта. - Текст: электронный // Коммерсантъ: [сайт]. -2024. - 13 июня. - URL: www.kommersant.ru (дата обращения: 25.11.2024).

90. Бойко, А. Летающие беспилотники для перевозки пассажиров. -Текст: электронный // Robotrends: [сайт]. - URL: robotrends.ru (дата обращения: 25.11.2024).

91. Веремейко, К. К. Навигационно-посадочный комплекс на основе спутниковой радионавигационной системы / К. К. Веремейко, В. А. Тихонов // Радиотехника. - 1996. - № 1. - С. 94-107.

92. Иванов, А. В. Обработка сигналов спутниковых радионавигационных систем в навигационно-посадочном комплексе / А. В. Иванов // Радиотехника. - 2001. - № 10. - С. 60-65.

93. Ярлыков, М. С. Помехоустойчивый навигационно-посадочный комплекс на основе спутниковой радионавигационной системы / М. С.

Ярлыков, А. А. Базаров, С. С. Салямех // Радиотехника. - 1996. - № 12. - С. 3-11.

94. Гальцова, М. С. Навигационно-посадочный комплекс беспилотного летательного аппарата с использованием псевдоспутников / М. С. Гальцова, М. С. Рябинкин // Вестник РГРТУ. - 2021. - № 77. - С. 36-41.

95. Ривкин, С. С. Статистическая оптимизация навигационных систем / С. С. Ривкин, Р. И. Ивановский, А. В. Костров. - Ленинград: Судостроение, 1976. - 280 с.

96. Красовский, А. А. Теория корреляционно-экстремальных навигационных систем / А. А. Красовский, И. Н. Белоглазов, Г. П. Чигин. -Москва: Наука, 1979. - 447 с.

97. Жуковский, А. П. Теоретические основы радиовысотометрии / А. П. Жуковский, Е. И. Оноприенко, В. И. Чижов ; ответственный редактор А. П. Жуковский. - Москва: Сов. радио, 1979. - 320 с.

98. Сосновский, А. А. Радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов: справочник / А. А. Сосновский, И. А. Хаймович. - Москва: Транспорт, 1987. - 256 с.

99. Информационно-измерительная и управляющая система на основе спутниковой радионавигационной системы для решения задач посадки летательных аппаратов / А. В. Иванов, С. П. Москвитин, А. А. Иванов, Н. А. Лежнева // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2024. - Т. 30, № 4. - С. 608-620.

100. Лежнева, Н. А. Навигационно-посадочный комплекс на основе глобальной навигационной спутниковой системы / Н. А. Лежнева // Радиоэлектроника. Проблемы и перспективы развития: материалы IX Всерос. науч.-практ. конф. (г. Тамбов, 7 мая 2024 г.). - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2024. -С. 83-85.

101. Лежнева, Н. А. Информационно-измерительная система определения высоты летающего беспилотного транспортного средства на основе ГНСС / Н. А. Лежнева // Цифровая трансформация в энергетике:

материалы VI Междунар. науч.-практ. конф. (г. Тамбов, 19 дек. 2024 г.). -Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2025. - С. 52-55.

102. Иванов, А. В. Навигационно-посадочный комплекс на основе среднеорбитальных спутниковых радионавигационных систем / А. В. Иванов // Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического моделирования: материалы VII Всерос. науч.-техн. конф. (г. Тамбов, 27-29 апр. 2004 г.). - Тамбов: ТВВАИУРЭ (ВИ), 2004. - С. 327-340.

103. Лежнева, Н. А. Информационно-измерительная система определения высоты полета летательного аппарата на основе нерадиотехнических измерителей / Н. А. Лежнева // Радиоэлектроника. Проблемы и перспективы развития: материалы X Всерос. науч.-практ. конф. (г. Тамбов, 7 мая 2025 г.). - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2025. - С. 66-67.

104. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2025618247 Российская Федерация. Моделирование алгоритмов навигационной системы беспилотного транспортного средства, обеспечивающих оценивание высоты совместно с выявлением по критерию хи-квадрат Пирсона аномальных измерений ГНСС / А. А. Иванов, А. В. Иванов, Н. А. Лежнева ; заявитель ФГБОУ ВО «ТГТУ». - Заявл. 28.03.2025 ; зарегистр. 02.04.2025.

105. Воробьев, В. Г. Авиационные приборы, информационно-измерительные системы и комплексы: учебник / В. Г. Воробьев, В. В. Глухов, И. К. Кадышев. - Москва: Транспорт, 1992. - 399 с.

106. Козлова, О. А. Принципы и схема построения системы измерения давления и скорости его изменения в магистральном самолете / О. А. Козлова, А. М. Тюрина. — Текст: электронный // Труды МАИ: сетевой журнал. — 2012. — № 68. — С. 1-18. — URL: trudymai.ru (дата обращения: 24.12.2025).

107. Боднер, В. А. Приборы первичной информации / В. А. Боднер. — Москва: Машиностроение, 1981. — 344 с.

108. Федоров, С. М. Бортовые информационно-управляющие системы / С. М. Федоров, О. И. Михайлов, Н. Н. Сухих. — Москва: Транспорт, 1994. — 262 с.

109. Accelerometer Errors. — 2015. — July 9. — URL: kionixfs.kionix.com (дата обращения: 24.12.2025). — Текст: электронный.

110. Handheld Electronic Compass Applications Using a Kionix MEMS Tri-Axis Accelerometer. — 2015. — July 9. — URL: kionixfs.azureedge.net (дата обращения: 24.12.2025). — Текст: электронный.

111. Современные информационные технологии в задачах навигации и наведения беспилотных маневренных летательных аппаратов / М. Н. Красильщиков, Г. Г. Серебряков [и др.] ; под редакцией М. Н. Красильщикова, Г. Г. Серебрякова. — Москва: ФИЗМАТЛИТ, 2009. — 556 с.

112. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2025619481 Российская Федерация. Моделирование алгоритмов навигационной системы беспилотного транспортного средства, обеспечивающих оценивание горизонтальных координат совместно с выявлением по критерию хи-квадрат Пирсона аномальных измерений ГНСС: № 2025616510: заявл. 27.03.2025: опубл. 16.04.2025 / Иванов А. А., Иванов А.

B., Лежнева Н. А. ; заявитель ФГБОУ ВО «ТГТУ».

113. Сысоева, С. Датчик скорости автомобиля. Анализ конструкций и перспективы развития / С. Сысоева // Компоненты и технологии. — 2004. — № 7. — С. 138-144.

114. Ramsden, Ed. Hall Effect Speed Sensors Offer Reliable Operation in Severe Environments / Ed. Ramsden. — URL: www.cherrycorp.com (дата обращения: 24.12.2025). — Текст: электронный.

115. Радиолокационные методы исследования Земли / Ю. А. Мельник,

C. Г. Зубкович, В. Д. Степаненко [и др.] ; под редакцией Ю. А. Мельника. — Москва: Сов. радио, 1980. — 264 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

На основании векторно-матричного уравнения (2.15) получена система разностных уравнений, описывающая оценки компонент вектора состояния

x* г (г,+1) .

Оценка координаты местоположения БТС по оси ОХ определяется выражением

х (Гм) = ) + ТУ* (Гк) - 0,5Т2А** (Г,) + 0,5Т2аихнС (Гк) + + кг 11 • [хСТНС (Гш) - ТУ* (г,) + 0,5Т2А* (1к) - 0,5Т2аХНС (Гк)] + + к г 12 • [ УСТНС (О - ТУ*(Гк) + 0,5Т2 А*а, &) - 0,5Т2 аХНС (г,)] +

+ кГ1Ъ • [Ухдс (^) - ТУ* (Гк) + 0,5Т2 А*а* (Г,) - 0,5ТаНС &)] + + кП4 • [УДС (Г^) - ТУЖ) + 0,5Т2А*аг (г,) - 0,5Т2аХНС(Гк)].

Оценка координаты местоположения БТС по оси ОУ определяется выражением

У * ) = У * &) + ТУ* (Гк) - 0,5Т2 А* (г, + 0,5Т2 аХНС (Гк) + + кг2! • [хСРНС ) - ТУ* (Гк) + 0,5Т2 А*** (Гк) - 0,5Т2аХНС (Гк)] + + кг22 • [УСРНС (^) - ТУ* (Гк) + 0,5Т2 А**; (Гк) - 0,5Т2 <НС &)] + + кг23 • [У*дс (Г^) - ТУ* (Гк) + 0,5Т2 ¿V (г,) - 0,5Т2аХНС (г, )] + + кг24 • [У7ДС (Гк+1) - ТУ*(Гк) + 0,5Т2А*аг (Гк) - 0,5Т2аХНС(Гк)].

Оценка скорости БТС по оси ОХ определяется выражением

У* (Гк+1) = У* (Гк) - ТА*а* (Гк) + ТаХНС (Гк) + + кг31 • [хСРНС (Гк+1) - ТУ* (Гк) + 0,5Т2 ¿V (Гк) - 0,5Т2аХНС (Гк)] + + кг32 • [УСРНС (Гк+1) - ТУХ (Гк) + 0,5Т2 А*. (Гк) - 0,5Т2аХН (Гк)] +

+ кг33 • [У*дс (Гк+1) - ТУ* (Гк) + 0,5Т2 А*а* (Гк) - 0,5Т2аХНС (Гк)] + + кг34 • [У7ДС (Гк+1) - ТУ*(Гк) + 0,5Т2А*ах (Гк) - 0,5Т2аХНС(Гк)].

Оценка скорости БТС по оси ОУ определяется выражением

у; (Гк+1) = УХ (Гк) - ТА*ах (Гк) + ТаХНС (Гк) + + кг41 • [хСРНС (Гк+1) - ТУ* (Гк) + 0,5Т2 А*а* (Гк) - 0,5Т2аХНС (Гк)] + + кг42 • [УСРНС (Гк+1) - ТУХ (Гк) + 0,5Т2 А*а; (Гк) - 0,5Т2(Гк)] +

+ кг43 • [У*дс (Гк+1) - ТУ* (Гк) + 0,5Т2 ¿V (Гк) - 0,5Т2аХНС (Гк)] + + кг44 • [У;дс(Гк+1)-ТУ*(Гк) + 0,5Т2А*а;(Гк) -0,5Т2аХНС(Гк)].

Оценка постоянной составляющей погрешности измерений датчика линейных ускорений по оси ОХ определяется выражением

+1) = А^ &) +

+ кг51 • [*СРНС (^) - ТУ* (¿к) + 0,5Т2 А*от &) - 0,5Т2аИНС &)] + + кг52 • [*СРНС ) - ТУ! (Ч) + 0,5Т2 А*. &) - 0,5Т2а7ИНС &)] +

+ кг53 • [У;ДС (^) - ТУ* (¿к) + 0,5Т2 А*а; &) - 0,5Т2аГ &)] + + кг54 • [Удс (^) - ТУ;(¿к) + 0,5Т2А*а! (¿к) - 0,5Т2аигНС (¿к)].

Оценка постоянной составляющей погрешности измерений датчика линейных ускорений по оси ОХ определяется выражением

А*а! (*к+1) = А^ (^к ) +

+ кг61 • [*СРНС (¿к+1) - ТУ; (¿к) + 0,5Т2 А*а; (¿к) - 0,5Т2 аихНС &)] + + кг62 • [*СРНС (¿к+1) - ТУ* (¿к) + 0,5Т2 А*. (¿к) - 0,5Т2аХНС (1к)] +

+ кг63 • [У;дс (^) - ТУ* (гк) + 0,5Т2 А*а; (¿к) - 0,5Т2аХНС (¿к)] + + кг64 • [Удс (^) - ТУГ* (Гк) + 0,5Т2А*аг (¿к) - 0,5Т2аХНС (Гк)].

На основании векторно-матричного уравнения (2.36) получена система разностных уравнений, описывающая оценки компонент вектора состояния

X (¿к+1).

Оценка высоты полета БТС по оси О7 определяется выражением

Н ТН (Ч+1) = Н ТН (Ч) + ТУ* (ч) - 0,5Т 2А*«* (¿к) + 0,5Т2 а1Хнс Цк) - 0,5Т2 ^ +

+ кц[ Н ОТн (Ч+1)(¿к+1, Ч) Н ОВн (¿к) - 0,5Т 2аХНС (¿к) + 0,5Т2 g + Яи (1к1к )Н О ш (Ч) +

+ (¿к+1, ¿к )АН - (¿к) - Н О ТН (¿к) - ТУ^) + 0,5Т 2А*а* (¿к)-АН * &)] + + к12 • [НСРНС (¿к+1) - 0,5Т2аХНС (¿к ) + 0,5Т2g - Д, -

- НОтн (¿к ) - ТУ* ) + 0,5Т2А*а* (¿к )].

Оценка скорости БТС по оси О7 (вертикальная скорость) определяется выражением

у; (¿к+1) = у; (¿к) - ТА* а* (¿к)+ТаХНС (¿к) - Tg +

+ к21[ Н Отн (¿к+1)-фии (¿к+1, ¿к) Н ОВТН (¿к) - 0,5Т2 аХНС (¿к) + 0,5Т2 g + (1к+1, ¿к) Н О ш (Ч) + + Рии (¿к+1, ¿к )АН' (¿к) - Н О тн (¿к) - ТУ*«,) + 0,5Т 2А*а* (¿к)-АН* (¿к)] + + к22 • [НСРНС (¿к+1) - 0,5Т2аХНС (¿к ) + 0,5Т2g - Д -

- Н О тн (¿к ) - ТУ* (¿к ) + 0,5Т2 А*а* (¿к )].

Оценка постоянной составляющей ошибки БВ определяется выражением

АН * (¿к+1) = АН * (¿к) +

+ кз1[ Н БВТН (¿к+1)-Яи (¿к+1, ¿к) Н БВТН (¿к) - 0,5Т2 аХНС (¿к) + 0,5Т2 g + рии (1к+1,Хк) Н О ш (¿к) +

+ 4>ии (¿к+1, ¿к )АН' (¿к) - Н О тн (¿к) - ТУ;(1к) + 0,5Т 2А*а* (¿к)-АН* (1к)] + + к42 • [НСРНС (¿к+1) - 0,5Т2аХНС (¿к ) + 0,5Т2g - Д -

- Н*ош (¿к ) - ТУ*(¿к ) + 0,5Т2А*а* (¿к )].

Оценка постоянной составляющей погрешности измерений датчика линейных ускорений по оси О7 определяется выражением

(Ч+1) = ^2 ) +

+ *«[ Н ОВн (¿к+1)-Фии (¿к+1, Ч) Н ОТн (¿к) - 0,5Т2 аХНС (¿к) + 0,5Т2 g + (Ч+1, Ч) Н О ТН (Ч) + + ^ии (¿к+1, ¿к )АН' (¿к) - Н О ТН (Ч) - ТУ*^) + 0,5Т 2А*а* (¿к)-АН* (¿к)] +

+ кз2 • [НСРНС (¿к+1) - 0,5Т2аХНС (¿к ) + 0,5Т2g - Д -- НО ТН (¿к ) - ТУ* (¿к ) + 0,5Т2 А*а* (¿к )].

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Патент на изобретение

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ

ТРЖШШШАЖ ФВДШРАЩШШ

ж ж ж ж ж ж

ж ж ж

ж

ж ж ж ж

ж

СВИДЕТЕЛЬСТВО

жжжжжж |ж

ж ж ж ж

о государственной регистрации программы для ЭВМ

№ 2025619481

«Моделирование алгоритмов навигационной системы беспилотного транспортного средства, обеспечивающих оценивания горизонтальных координат совместно с выявлением по критерию хи-квадрат Пирсона аномальных измерений ГНСС»

Правообладатель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет» (Я11)

Авторы: Иванов Андрей Александрович (Я11), Иванов Александр Васильевич (КИ), Лежнева Наталия Александровна (К11)

Заявка № 2025616510

Дата поступления 27 Марта 2025 Г.

Дата государственной регистрации в Реестре программ для ЭВМ 16 апрвля 2025 г.

Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности

Ю.С. Зубов

Ж

ж ж ж ж ж

ж

ж

ж ж ж ж ж

ж

>жжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжж<

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Акт об использовании результатов диссертации

Акционерное общество научно-внедренческое предприятие «ПРОТЕК» (АО HBII «ПРОТЕК») Почтовый адрес: ул. Бамшая, д. 6, г. Воронеж, 394028 тел. [phone], факс <473)220-47-24 Интернет-адрес: www.protck-vrn.ru E-mail: proiekie proiek-vrn.ru ОКНО 41211944 Ol PH 1023601555097 ИНН 3665017521 KI1II 366301001

Экз. № i

УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор IPOTEK» ^ческих наук, ИТ

LI 1уваев нмир Андреевич

та 2025 года

АКТ

об использовании материалов диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Лежневой Натальи Александровны

Комиссия, назначенная распоряжением генерального директора АО НВП «ПРОТЕК» от 4 августа 2025 года, в составе:

- председатель комиссии

- члены комиссии:

заместитель генерального директора по научной работе доктор технических наук, старший научный сотрудник Журавлев Александр Викторович; заместитель начальника отдела № 109 Смолин Алексей Викторович;

ведущий научный сотрудник отдела № 109 доктор технических наук, доцент Неровный Валерий Владимирович

составила настоящий акт о следующем:

I) материалы диссертации Лежневой H.A., включая:

- алгоритмы обработки информации для навигационно-посадочного комплекса беспилотных транспортных средств, обеспечивающие оценивание высоты и скорости ее изменения совместно с выявлением аномальных измерений на выходе аппаратуры потребителей сигналов ГНСС и радиовысотомера;

- алгоритмы обработки информации для горизонтального и вертикального каналов навигационной системы беспилотного транспортного средства, обеспечивающие наряду с оцениванием координат и параметров движения выявление аномальных измерений на выходе аппаратуры потребителей сишалов

гнсс,

опубликованные автором в открытых изданиях:

- Лежнева H.A. Информационно-измерительная и управляющая система на основе спутниковой радионавигационной системы для решения задач посадки летательных аппаратов /A.B. Иванов. С П. Москвитин, A.A. Иванов, H.A. Лежнева'/ Вестник Тамбовского государственного технического университета. -2024. - Т. 30. Ъ 4. - С. 608-620;

- Лежнева H.A. Определение аномальных измерений радиосигналов спутниковой радионавигационной системой методом статистической обработки невязок измерений/А.В. Иванов. С.П. Москвитин. A.A. Иванов. H.A. Лежнева// Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2023. - Т. 29. tt 1.-С. 27-40;

- Лежнева ILA. Выявление наличия аномальных измерений при определении координат местоположения объекта по сигналам ГЛОНАСС/GPS/ С.П Москвитин. H.A. Лежнева, A.A. Иванов, A.B. Мордовии // Вестник ТГТУ. -2023. - Т. 29. № 4. - С. 586-593.

предоставлен и Лежневой H.A. на безвозмездной основе в виде инженерной записки и использованы АО НВП «ПРОТЕК» в качестве исходных данных по кластеру технических решений повышения помехоустойчивости навигационных комплексов беспилотных транспортных средств в ходе вы пат нения работ по солоамию перспективных образцов техники деструктивного радиоинформационного воздействия на навигационную аппаратуру потребителей ГНСС с целью снижения эффективности целевого применения беспилотных летательных аппаратов эвентуального противника.

Председатель комиссии

Члены комиссии:

A.B. Журавлев

A.B. Смолин Неровный

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Акт об использовании результатов диссертации

Экз. №

УТВЕРЖДАЮ Техническийдиректор агродинамика"

Толстопятов 5илл Владимирович

*«13» октября 2025 года

АКТ

об использовании материалов диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Лежневой Натальи Александровны

Комиссия, назначенная распоряжением технического директора ООО "Агродинамика" от 1 октября 2025 года, в составе:

- председатель комиссии - Технический директор Толстопятов

Кирилл Владимирович

- члены комиссии: руководитель технической службы

Александр Сергеевич; ведущий инженер отдела технической Писарчук Алексей Сергеевич

составила настоящий акт о следующем:

подход по созданию алгоритмов обработки информации для навигационно-посадочного комплекса беспилотных летательных аппаратов, позволяющий осуществлять контроль целостности навигационных данных на выходе аппаратуры потребителей сигналов ГНСС и радиовысотомера путем выявления аномальных измерений, опубликованный автором в статье

- Лежнева H.A. Информационно-измерительная и управляющая система на основе спутниковой радионавигационной системы для решения задач посадки летательных аппаратов /A.B. Иванов, С.П. Москвитин, A.A. Иванов, H.A. Лежнева// Вестник Тамбовского государственного технического университета. -2024. - Т. 30, № 4. - С. 608-620,

нашел применение в ООО "Агродинамика" при разработке

Лазеев службы

ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Акт о внедрении в учебный процесс ФГБОУ ВО «ТГТУ»

/ШШШ

-v

г > • -Ы-

"Ts:

«УТВЕРЖДАЮ» одектор ФГБОУ ВО «ТГТУ» - Н.В. Молоткова 2025 г.

АКТ О ВНЕДРЕНИИ

результатов диссертационной работы соискателя ученой степени к.т.н. ФГБОУ ВО «ТГТУ» кафедры «Радиотехника» Лежневой H.A. на тему «Алгоритмы обработки информации для информационно-измерительных систем беспилотных транспортных средств с выявлением аномальных измерений глобальных навигационных спутниковых систем».

Комиссия в составе: председателя комиссии - директора «Института энергетики, приборостроения и радиоэлектроники», к.т.н., доцента Белоусова O.A.; к.т.н. доцента кафедры «Радиотехника» Москвитина С.П.; заведующего кафедрой «Радиотехника», д.т.н., профессора Пудовкина А.П.; д.т.н., профессора кафедры «Радиотехника» Данилова С.Н. составила настоящий акт о внедрении в учебный процесс ФГБОУ ВО «ТГТУ» результатов научных исследований по теме диссертации.

Рекомендации по применению методов марковской теории оптимального оценивания случайных процессов при разработке информационно-измерительных систем беспилотных транспортных средств с контролем целостности навигационных данных, а также полученные результаты научных исследований, используются в процессе обучения студентов по направлениям подготовки: 11.03.01 - Радиотехника (профиль - Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов) и 11.04.01 - Радиотехника (профиль -Системы и устройства передачи, приема и обработки сигналов) по дисциплинам «Статистическая теория радиотехнических систем», «Радиотехнические системы», «Проектирование радиотехнических систем и устройств», при проведении лекционных и практических занятий на кафедре «Радиотехника» ФГБОУ ВО «ТГТУ».

Председатель комиссии: Члены комиссии :

Белоусов O.A. Москвитин С.П. Пудовкин А.П. Данилов С.Н.

дага