Высокоточное позиционирование робототехнических комплексов на программных траекториях с использованием измерений спутниковых навигационных систем

Введение. Основной проблемой при обработке спутниковых измерений остается борьба с их помехами, особенно интенсивными в условиях пересеченной местности, городской инфраструктуры, при усилении атмосферных возмущений, создании искусственных помех. Практика применения спутниковых навигационных систем последних лет показала неэффективность использования в подобных условиях традиционных методов обработки спутниковых сообщений, построенных на основе метода наименьших квадратов или его модификаций. Данные алгоритмы не в состоянии обеспечить требуемую точность пространственной ориентации для подвижных робототехнических комплексов, функционирующих в условиях интенсивных возмущений различной физической природы. Это приводит к необходимости применения алгоритмов обработки стохастической информации, более эффективных, чем метод наименьших квадратов, в частности построенных на основе теории нелинейной стохастической фильтрации. Основной трудностью в этом случае является синтез уравнений движения робототехнических комплексов, инвариантных к виду их движения и случайным условиям среды функционирования. В то же время, как показывает практика, подавляющее большинство комплексов движется по программным траекториям, обеспечивающим возможность аналитического описания параметров их движения, что создает предпосылки к решению задачи синтеза данных уравнений.

Материалы и методы. Предложен навигационный алгоритм для робототехнических комплексов, движущихся по заданной траектории в условиях случайных возмущающих факторов. В основу алгоритма положено комплексирование методов нелинейной стохастической фильтрации для оценки состояния динамических систем, функционирующих в условиях помех, с нетрадиционными алгоритмами обработки спутниковых измерений и данных электронных карт.

Результаты. Для робототехнического комплекса, осуществляющего экологический мониторинг, моделировалось движение в плоскости местного меридиана из начальной точки с долготой 30º и широтой 45º. Выполнен анализ точности разработанного алгоритма путем оценки траектории робототехнического комплекса при использовании двух классов спутниковых навигационных систем — средней и низкой точности.

Обсуждения и заключение. Результаты численного эксперимента в совокупности с отмеченными выше преимущественными особенностями предложенного метода позволяют сделать вывод о возможности его эффективного практического применения для позиционирования подвижных робототехнических комплексов.