CC BY
31Решетневскце чтения
Рис. 2. Внешний вид системы связи без элементов экранирования
Предлагаемая система связи оснащена тремя антенными разъемами. Основной сигнал может переключаться между антеннами А1ЧТ1 и А1ЧТ2 с помощью микроконтроллера, что позволяет использовать два типа антенн: ненаправленную и направленную.
Когда расстояние от БПЛА до наземного комплекса управления невелико, устройство работает с ненаправленной антенной; в противном случае микроконтроллер подключает направленную антенну с большим коэффициентом усиления. Разъем АМТ0 может быть использован для подключения дополнительной приемной антенны.
Габариты предлагаемого устройства составляют 80x50x17 мм. Масса - 70 г.
Внешний вид системы связи представлен на рис. 2.
В настоящий момент созданная система связи устанавливается на комплексы БПЛА «Дельта» и «Гамма».
Библиографические ссылки
1. Боев Н. М. Анализ командно-телеметрической радиолинии связи с беспилотными летательными аппаратами // Вестник СибГАУ. № 42. с. 86-91.
2. Томаси У. Электронные системы связи. М. : Техносфера, 2007.
Yu. A. Lebedev, N. M. Boev Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk
DESIGN AND IMPLEMENTATION OF WIRELESS TRANSCEIVER FOR SMALL UNMANNED AERIAL VEHICLES
This paper describes a digital communication system for small unmanned aerial vehicles. Its main features are small size, light weight, ability to switch between omnidirectional and high-gain antennas for ground control unit.
© Лебедев Ю. А., Боев Н. М., 2012
УДК 629.7
Г. К. Макаренко, А. М. Алешечкин Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА НАВИГАЦИОННОГО ФИЛЬТРА
Предложен алгоритм навигационного фильтра, выполняющего определение координат объектов по измерениям псевдодальностей для сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS.
Для решения задачи определения координат по сигналам спутниковых радионавигационных систем (СРНС) может быть использован фильтр Калмана [1], позволяющий решать навигационную задачу на основе измеренных навигационной аппаратурой потребителей (НАП) СРНС до каждого навигационного космического аппарата (НКА) СРНС ГЛОНАСС и GPS.
При этом в полученной системе уравнений будет содержаться n уравнений (по числу принимаемых НКА) с 5 неизвестными - 3 пространственные координаты и 2 поправки к шкале времени потребителя для НКА ГЛОНАСС и GPS.
Рассматривается случай с неподвижной моделью движения объекта. В этом случае шум состояний -это случайные вариации скорости объекта и скорости изменения разницы шкал времени НКА и НАП,
имеющие нулевое математическое ожидание и заданную дисперсию и ст^, соответственно.
Отличительной особенностью фильтра является оценка вектора состояния объекта:
Sk/k = Sk/k-l + Kk •(Zk - Щ,к), (1)
где - отфильтрованная оценка координат объекта и разницы шкал времени НАП и НКА; 8к/к-1 - экстраполированное на к-й шаг состояние объекта по данным к-1 измерения; Kк - матрица коэффициентов усиления фильтра для к-го шага фильтрации; Zk = [Я1к — Кпк ] - вектор измеренных значений дальностей АП-НКА на к-м шаге;
Системы управления, космическая навигация и связь
R0
i,k
- V(Щ - xk )2 + (yn - yk )2 + (Щ - zk )2
- рас-
считанное значение дальности от точки линеаризации до /'-го НКА.
Представленное уравнение (1) не совпадает с классическим уравнением [1], в котором вместо вектора К0/ к используется произведение Нк • Sk/k_1, где
Ht
матрица перехода пространства состоянии в
пространство измерений. Ввиду того, что связь между векторами измерений и состояний не является линейной, вводится вектор Я0/ к .
Остальные основные уравнения фильтра Калмана использованы в классическом виде [1].
В результате моделирования фильтра получено среднеквадратическое отклонения (СКО) погрешности ст^ определения прямоугольных геоцентрических
координат, в виде:
2 2 2 S = \/S + s +s
(2)
rY, м
3.44128 10
3.441275 10
3.44127 10
3.441265 10
3.44126 10
•A'iij-J
• Л 24 • *• •
• • 1 ■» /-Ч
X, м ►
где стх , ст7, ст2 - СКО погрешности определения координат точки.
Моделирование разработанного фильтра производилось при следующих исходных данных: стр = 3 м -
СКО измеряемых НАП псевдодальностей от НКА до НАП; ау = 1 м/с - СКО случайных скоростей объекта (шум состояния); ау( = 10-6 с/с - СКО случайных скоростей изменения разницы шкал времени НКА и НАП (шум состояния); <згп = 5 м - СКО нефильтрованных пространственных координат заданной точки, в соответствии с выражением (2); г = 1000 - число статистических испытаний.
Значение стг, найденное в соответствии с выражением (2), составило = 0,63 м.
Результаты определения координат точки при фильтрации и без нее (решение стандартной навигационной задачи по результатам одномоментных измерений) приведены на рисунке.
- 3.9605 10- 3.96045 10 - 3.9604 10 - 3.96035 10 - 3.9603 105 Не фильтрованные координаты точки ■ ■ Фильтрованные координаты точки
Результаты моделирования фильтра Калмана
Приведенные результаты свидетельствуют о возможности повышения точности оценки координат объектов за счет применения разработанного фильтра, обеспечивающего оценку координат по измеренным значениям псевдодальностей. Алгоритм навигационного фильтра может быть использован для повышения точности координатной привязки результатов измерений комплекса дистанционной диагностики технического состояния энергетических объектов [2; 3].
Библиографические ссылки
1. Фарина А., Студер Ф. Цифровая обработка радиолокационной информации. Сопровождение целей. М. : Радио и связь, 1993.
2. Макаренко Г. К., Алешечкин А. М. Алгоритм координатной привязки тепловизионных снимков // Современные проблемы радиоэлектроники : сб. науч. тр. Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2012. С. 33-37.
3. Алешечкин А. М. Способ геодезической привязки аэрофотоснимков // Вестник СибГАУ. 2011. Вып. 7. С. 58-62.
G. K. Makarenko, A. M. Aleshechkin Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk
DEVELOPMENT OF NAVIGATION FILTER ALGORITHMS
The navigation filter algorithm performing a determination of coordinates of objects on the pseudorange signals of satellite navigation systems GLONASS and GPS is proposed.
© Макаренко Г. К., Алешечкин А. М., 2012
