Книги

Рассматриваются интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации (ИСОН), являющиеся информационной основой современных систем управления движением различных подвижных объектов. Приводятся дискретные рекуррентные алгоритмы функционирования и модели погрешностей как бесплатформенных (бескарданных) инерциальных измерительных модулей (БИИМ), использующих различные типы гироскопов, и приёмной аппаратуры (ПА) спутниковых навигационных систем (СНС), так и ИСОН в целом для их имитационного моделирования в пакете MATLAB(Simulink).

Основное внимание уделяется результатам проведенных авторами исследований ИСОН для высокоманевренных объектов, включая летательные аппараты с быстрым вращением вокруг продольной оси. Принципиальной особенностью построения ИСОН для таких объектов как в авиации, ракетной технике, так и в морской практике является более глубокая интеграция данных инерциального модуля и ПА СНС. При этом значительное внимание уделяется проблеме повышения помехоустойчивости ПА СНС с опорой на данные инерциального модуля на микромеханических датчиках (ММД) в рамках построения ИСОН по сильносвязанной схеме. Значительное внимание уделяется проблеме использования фазовых измерений СНС, оценке их неоднозначности при решении в ИСОН задачи ориентации. В частности рассматривается одна из возможных схем построения малогабаритного GPS-компаса как ИСОН с антенной базой в пределах длины волны несущей частоты. Приводятся результаты стендовых и объектовых испытаний экспериментальных и макетных образцов таких систем. Анализируются результаты исследований по построению ИСОН для космических аппаратов (КА) дистанционного зондирования Земли, использующих БИИМ как на волоконно-оптических гироскопах (ВОГ), так и на электростатических гироскопах (ЭСГ) разработки ЦНИИ «Электроприбор», а также астродатчики и ПА СНС. Рассматривается также использование ИСОН с прецизионным инерциальным модулем и мультиантенной ПА СНС для задачи определения уклонений отвесной линии в высоких широтах.

В приложении (на диске) приведено программное обеспечение в пакете MATLAB (Simulink) алгоритмов работы сильносвязанной ИСОН с БИИМ на гироскопах типа ВОГ или ММД и мультиантенной ПА СНС. 

Книга предназначена для инженерно-технических и научных работников, занимающихся вопросами навигации и управления движением подвижных объектов. А также для преподавателей, аспирантов и студентов старших курсов соответствующих специальностей

.

Излагаются общие принципы и подходы, используемые при построении алгоритмов оценивания как в линейных, так и в нелинейных задачах. Значительное внимание уделяется обоснованию возможности синтеза наиболее распространенных стохастических алгоритмов оценивания на основе детерминированного подхода, не требующего привлечения понятий теории вероятностей. Анализируется взаимосвязь алгоритмов, получаемых в рамках рассматриваемых подходов при различном объеме априорной информации. Методы и алгоритмы, полученные для постоянного вектора, обобщаются применительно к оцениванию случайных последовательностей, наиболее важными из которых являются алгоритмы калмановского типа.

Предлагаемый материал поясняется на примерах и задачах методического характера, а также связанных с обработкой навигационной информации, в частности, применительно к задаче оценивания коэффициентов полинома, определения сдвига между реализациями, определения координат по точечным ориентирам и спутниковым данным, коррекции показаний навигационной системы с использованием внешних данных и комплексной обработки избыточных измерений.

Приводятся необходимые сведения из теории вероятностей и теории матричных исчислений, а также описание используемых разделов Matlab.

Материал книги четко структурирован, что существенно облегчает его изучение и возможность использования для формирования курсов лекций по отдельным разделам для слушателей с различным уровнем подготовки. При освоении материала книги весьма полезным дополнением послужит курс «Методы обработки навигационной измерительной информации», подготовленный автором совместно с молодыми коллегами и учениками в 2017 г. и выложенный на платформе «Открытое образование» (openedu.ru).

Книга адресована студентам старших курсов и аспирантам, специализирующимся в рассматриваемой области, а также инженерам и научным работникам, чьи интересы связаны с проблемами построения эффективных алгоритмов оценивания не только применительно к задачам обработки навигационной информации, но и в смежных областях, связанных с задачами обработки гидроакустической информации и траекторного слежения.

Излагаются методы теории фильтрации и сглаживания случайных процессов в приложениях к задачам обработки навигационной информации. Рассматриваются два основных подхода: калмановский, основанный на описании систем во временной области в пространстве состояний, и винеровский, предполагающий использование частотных методов и передаточных функций. Значительное внимание уделяется обсуждению взаимосвязей и отличий между калмановским и винеровским подходами, а также взаимосвязи между алгоритмами фильтрации и сглаживания.

Предлагаемый материал поясняется на примерах и задачах методического характера, а также связанных с обработкой навигационной информации, в частности применительно к комплексной обработке информации в интегрированных инерциально-спутниковых системах, комплексной обработке показаний гравиметра и спутниковых измерений. Приводятся необходимые сведения из теории динамических систем, случайных процессов, обыкновенных дифференциальных уравнений, преобразований Лапласа и Фурье. Дается краткое описание используемых функций Matlab.

Материал книги четко структурирован, что существенно облегчает его изучение и возможность использования для формирования курсов лекций по отдельным разделам для слушателей с различным уровнем подготовки. При освоении материала книги весьма полезным дополнением послужит курс «Методы обработки навигационной измерительной информации», подготовленный автором совместно с молодыми коллегами и учениками в 2017 г. и выложенный на платформе «Открытое образование» (openedu.ru).

Книга адресована студентам старших курсов и аспирантам, специализирующимся в рассматриваемой области, а также инженерам и научным работникам, чьи интересы связаны с проблемами построения эффективных алгоритмов оценивания не только применительно к задачам обработки навигационной информации, но и в смежных областях, связанных с задачами обработки гидроакустической информации и траекторного слежения.

Рассматриваются основные современные средства и методы измерения параметров гравитационного поля Земли. Описываются технические средства измерения силы тяжести, в том числе наземные, морские, воздушные и космические, с акцентом на отечественные технологии.

Подробно излагаются методы обработки данных при проведении измерений аномалий силы тяжести на подвижном основании. Приводится постановка и решение задачи оптимальной фильтрации и сглаживания. Формулируется задача структурной и параметрической идентификации, решение которой обеспечивает информацию о моделях оцениваемых аномалий и погрешностей используемых измерителей, необходимую при реализации оптимальных алгоритмов. Описывается предлагаемый алгоритм решения задачи идентификации, основанный на использовании методов нелинейной фильтрации и фактически придающий процессу оценивания и самим алгоритмам адаптивный характер.

Значительное внимание уделено методам определения и расчета уклонений отвесной линии. Описана их специфика, и проведен качественный сравнительный анализ.

Излагаются особенности изучения гравитационного поля в труднодоступных районах Земли. Рассматриваются модификации аппаратуры и программно-математического обеспечения для всеширотного применения. Представлены результаты гравиметрических работ в труднодоступных районах.

Описываются и анализируются перспективные методы изучения гравитационного поля, в том числе одновременное определение аномалии силы тяжести и уклонений отвесной линии (векторная гравиметрия), а также обсуждаются спутниковые методы.

Рассматривается современное состояние таких перспективных направлений, как гравитационная градиентометрия и гравиметры на холодных атомах. Сопоставляются современные модели гравитационного поля Земли, и обсуждается их использование в различных прикладных задачах, включая задачу навигации по геофизическим полям.

Книга адресована инженерам и научным работникам, чьи интересы связаны с проблемами измерения параметров гравитационного поля Земли, а также аспирантам, специализирующимся в рассматриваемой области. Кроме того, материал будет полезен специалистам в области разработки и использования навигационных систем, в том числе инженерам – разработчикам гравиметрических приборов и штурманам – специалистам в области практической навигации.

В пятом выпуске обзора читатель сможет ознакомиться с последними достижениями зарубежных специалистов в области гиротехнологий, навигационных спутниковых систем и систем, построенных без использования их сигналов, а также с решениями, продвигаемыми в жизнь на гражданском флоте. По большей части приводимые далее данные ограничиваются содержащимися в публикациях на сентябрь 2019 г.

В четвёртом выпуске обзора читатель сможет ознакомиться с последними достижениями зарубежных коллективов в области гиротехнологий, навигационных спутниковых систем и систем, построенных без использования их сигналов, а также с решениями, продвигаемыми в жизнь на гражданском флоте.

По большей части приводимые далее данные ограничиваются приведенными в СМИ на март 2019 г.

Третий выпуск обзора посвящен исследованиям и разработкам в области навигации за рубежом по состоянию на 1 сентября 2018 г.; значительное внимание уделяется анализу рынка волоконно-оптических гироскопов. Традиционно рассматриваются последние достижения в сфере создания навигационных спутниковых систем и сервисов на их основе, а также продвижение гироинерциальных технологий.

Приводимые в обзоре данные по совершенствованию процедур судовождения на торговом флоте убедительно свидетельствуют об активном внедрении концепции е-Навигации. 

В разделе «Новости короткой строкой» по обыкновению приводится целый ряд фактов, охватывающих широкий спектр приложений, которые могут быть полезны разработчикам навигационной аппаратуры.

Второй выпуск обзора продолжает публикацию материалов по состоянию дел с исследованиями и разработками в области навигации за рубежом. Хотя существенное внимание уделяется морским приложениям навигационных технологий, тем не менее одновременно внимание читателя концентрируется на широком круге проблем, затрагивающих новейшие достижения в смежных областях науки и техники.

Значительное место занимает обзор разрабатываемых и серийно поставляемых инерциальных измерительных устройств на базе микромеханических чувствительных элементов, а также аналогичные данные по оптронным мачтам для подводных лодок, пришедшим на смену традиционным перископным комплексам.

Первый выпуск открывает серию публикаций аналитических обзоров состояния исследований и разработок в области навигации за рубежом. Основной акцент в выпуске делается на морских приложениях навигационных технологий, однако другим проблемам навигации тоже уделяется внимание, особенно если методы их решения можно назвать технологическим прорывом.

Определённое место отведено анализу состояния дел с отечественной спутниковой навигационной системой (СНС) ГЛОНАСС, поскольку в журнальных публикациях морской направленности этот вопрос, на наш взгляд, недостаточно освещен.

В целом в выпуске анализируется состояние дел в рассматриваемой области за последние 2-3 года, с тем чтобы у читателя сложилось общее целостное представление о ведущихся за рубежом работах.