vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727x_2023_4_54vrgup-47Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, АВТОМАТИКА И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИINFORMATION TECHNOLOGIES, AUTOMATION AND TELECOMMUNICATIONSВысокоточная оценка начальной ориентации беспилотного летательного аппарата по спутниковым измерениямHigh-precision assessment of the initial orientation of drone aircraft by satellite measurementsСоколовС. В.SokolovS. V.

Соколов Сергей Викторович, доктор технических наук, профессор, заведующий научно-производственной лабораторией

Sokolov Sergey Viktorovich, Doctor of Engineering Sciences, Professor, Head of the Scientific-Production Laboratory

s.v.s.888@yandex.ruКостюковА. В.KostyukovA. V.

Костюков Александр Владимирович, кафедра «Теоретические основы электротехники», кандидат технических наук, доцент

Kostyukov Alexander Vladimirovich, Chair «Theoretical Foundations of Electrical Engineering», Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

kav@rgups.ruТищенкоЕ. Н.TishchenkoE. N.

Тищенко Евгений Николаевич, факультет «Компьютерных технологий и информационной безопасности», доктор экономических наук, профессор, декан

Tishchenko Evgeny Nikolaevich, Faculty «Computer Technologies and Information Security», Doctor of Economics Sciences, Professor, Dean

celt@inbox.ruРостовский государственный экономический университет (РГЭУ)Rostov State University of Economics (RSUE)Ростовский государственный университет путей сообщения (РГУПС)Rostov State Transport University (RSTU)Ростовский государственный экономический университет (РГЭУ)Rostov State University of Economics (RSUE)202330122023045461Copyright © Соколов С.В., Костюков А.В., Тищенко Е.Н., 20232023Соколов С.В., Костюков А.В., Тищенко Е.Н.Sokolov S.V., Kostyukov A.V., Tishchenko E.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/47

Рассматривается задача начальной ориентации беспилотного летательного аппарата (БПЛА) по высокоточным спутниковым измерениям. Решение получено в виде явных зависимостей углов ориентации БПЛА относительно географической системы координат от вторичных спутниковых измерений координат навигационных приемников, расположенных на БПЛА, в геоцентрической системе координат. Приведена численная оценка точности предложенного метода, иллюстрирующая эффективность его практического применения. В результате проведения исследований полученные результаты позволяют говорить о возможности использования предложенного в статье способа для определения начальной ориентации беспилотного летательного аппарата с требуемой для современных БПЛА точностью (определяемой габаритами БПЛА и допустимым временем позиционирования) с минимальными затратами. 

The paper deals with the problem of the initial orientation of the drone aircraft by high-precision satellite measurements. The solution is obtained in the form of explicit dependencies of the orientation angles of the UAV relative to the geographical coordinate system from secondary satellite measurements of the coordinates of navigation receivers located on the drone aircraft in the geocentric coordinate system. It is given a numerical estimate of the proposed method ‘precision illustrating the effectiveness of its practical application. 

оценка координатначальная ориентацияспутниковые измерениянавигационные приемникиcoordinate estimationinitial orientationsatellite measurementsnavigation receiversReferencesСоколов, С. В. Стохастическая оценка, управление и идентификация в высокоточных навигационных системах / С. В. Соколов, В. А. Погорелов; Ростовский-на-Дону научноисследовательский институт радиосвязи. – Москва : ООО Издательская фирма «Физикоматематическая литература», 2016. – 264 с. – ISBN 978-5-9221-1672-5.Sokolov, S. V. Stochastic estimation, control and identification in high-precision navigation systems / S. V. Sokolov, V. A. Pogorelov // Rostov-on-Don Scientific Research Institute of Radio Communications. – Moscow : LLC Publishing company «Physico-mathematical literature», 2016. – 264 p. – ISBN 978-5-9221-1672-5.Перов, А. И. Глонасс. Принципы построения и функционирования / А. И. Перов, В. Н. Харисов. – 4-е изд. перераб. и доп. –Москва : Радиотехника, 2010. – 800 с. – ISBN 5-93108-076-77.Perov, A. I. Glonass. Principles of construction and functioning / A. I. Perov, V. N. Kharisov. – Ed. 4th, reprint. and add. – Moscow : Radio Engineering, 2010. –800 p. – ISBN 5-93108-076-77.Анучин, О. Н. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов / О. Н. Анучин, Г. И. Емельянцев ; под общ. ред. В. Г. Пешехонова ; Гос. науч. центр Рос. Федерации – Центр. науч.-исслед. ин-т «Электроприбор». – 2-е изд. перераб. и доп.. – Санкт-Петербург : ГНЦ РФ – ЦНИИ «Электроприбор», 2003. – 389 с. – ISBN 5-900780-47-3.Anuchin, O. N. Integrated orientation and navigation systems for marine mobile objects / O. N. Anuchin, G. I. Emeliantsev ; under the general editorship of V. G. Peshekhonov // State Scientific Center of the Russian Federation. Federation – Center. scientific-research. in-t «Electrical appliance». – 2nd Ed., reprint. and add. – Saint. Petersburg : SSC RF – Central Research Institute «Electropribor», 2003. – 389 p. – ISBN 5- 900780-47-3.Тихонов, В. И. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем : учебное пособие для студентов вузов радиотехн. специальностей / В. И. Тихонов, В. Н. Харисов. – 2-е изд., испр. – Москва : Радио и связь, 2004. – ISBN 5-256-01701-2.Tikhonov, V. I. Statistical analysis and synthesis of radio engineering devices and systems : manual for students of radio engineering universities specialties / V. I. Tikhonov, V. N. Kharisov. – 2nd ed., ispr. – Moscow : Radio and Communications, 2004. – ISBN 5-256-01701-2.Погорелов, В. А. Решение задачи тесной интеграции спутниковой и инерциальной платформенной навигационных систем / В. А. Погорелов, С. В. Соколов // Космические исследования. – 2015. – Т. 53, № 6. – С. 497. – DOI 10.7868/S0023420615060059.Pogorelov, V. A. Solving the problem of close integration of satellite and inertial platform navigation systems / V. A. Pogorelov, S. V. Sokolov // Space research. – 2015. – Vol. 53, No. 6. – P. 497. – DOI 10.7868/S0023420615060059.Kleusberg, А. Mathematics of Attitude Determination with GPS / А. Kleusberg // GPS WORLD. – 1995. – No. 9. – P. 72–78. – ISSN 1048-5104.Kleusberg, А. Mathematics of Attitude Determination with GPS / А. Kleusberg // GPS WORLD. – 1995. – No. 9. – P. 72–78. – ISSN 1048-5104.Graas, F. GPS Interferometric Attitude and Heading Determination : Initial Flight Test Results / F. Graas, Van, M. S. Braasch // Navigation : Journal of the Institute of Navigation : 1991– 1992. – No. 38 (4). – P. 279–316.Graas, F. GPS Interferometric Attitude and Heading Determination : Initial Flight Test Results / F. Graas, Van, M. S. Braasch // Navigation : Journal of the Institute of Navigation : 1991– 1992. – No. 38 (4). – P. 279–316.Nadler, A. An Efficient Algorithm for Attitude Determination Using GPS. ION GPS-98 / A. Nadler, I. Y. Bar-Itzhack. – 1998. – P. 1783–1789.Nadler, A. An Efficient Algorithm for Attitude Determination Using GPS. ION GPS-98 / A. Nadler, I. Y. Bar-Itzhack. – 1998. – P. 1783–1789.Octopus : Multi antennae GPS/GLONASS RTK System. ION GPS-2000 / L. Rapoport, I. Barabanov, A. Khvalkov [et al.]. – P. 797–804.Octopus : Multi antennae GPS/GLONASS RTK System. ION GPS-2000 / L. Rapoport, I. Barabanov, A. Khvalkov [et al.]. – P. 797–804.Euler, H.-J. Attitude determination : Exploiting all Information for Optimal Ambiguity Resolution. ION GPS-95 / H.-J. Euler, C. Hill. – P. 1751–1757.Euler, H.-J. Attitude determination : Exploiting all Information for Optimal Ambiguity Resolution. ION GPS-95 / H.-J. Euler, C. Hill. – P. 1751–1757.О повышении точности GPS-компаса для малоразмерных объектов / Г. И. Емельянцев, А. П. Степанов, Б. А. Блажнов [и др.] // Гироскопия и навигация. – 2015. – № 1 (88). – С. 18–28. – DOI 10.17285/0869-7035.2015.23.1.018-029.On improving the accuracy of a GPS compass for small-sized objects / G. I. Emeliantsev, A. P. Stepanov, B. A. Blazhnov [et al.] // Gyroscopy and navigation. – 2015. – No. 1 (88). – P. 18–28. – DOI 10.17285/0869-7035.2015.23.1.018-029.Шахин, Э. М. Математический анализ фазовых погрешностей в схеме слежения приемника GPS при помехах разного рода / Э. М. Шахин // Гироскопия и навигация. – 2018. – Т. 26, № 3 (102). – С. 40–53. – DOI 10.17285/0869-7035.2018.26.3.040-053.Shakhin, E. M. Mathematical analysis of phase errors in the GPS receiver tracking scheme with interference of various kinds / E. M. Shakhin // Gyroscopy and navigation. – 2018. – Vol. 26, No. 3 (102). – P. 40–53. – DOI 10.17285/0869-7035.2018.26.3.040-053.Митрахович, И. О. Система определения углов ориентации объектов в пространстве на основе метода RTK / И. О. Митрахович // Международный конгресс по информатике: информационные системы и технологии : материалы международного научного конгресса, Минск, 24–27 октября 2016 года / С. В. Абламейко (гл. редактор). – Минск : Белорусский государственный университет, 2016. – С. 46–51. – EDN XWMSEF.Mitrakhovich, I. O. System for determining the angles of orientation of objects in space based on the RTK method / I. O. Mitrakhovich // International Congress on Informatics : Information systems and Technologies: materials of the International Scientific Congress, Minsk, October 24–27, 2016 / S. V. Ablameyko (editor-in-chief). – Minsk : Belarusian State University, 2016. – P. 46–51. – EDN XWMSEF.Тяпкин, В. Н. Методы определения навигационных параметров подвижных средств с использованием спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС / В. Н. Тяпкин, Е. Н. Гарин. – Красноярск : Сибирский федеральный университет, 2012. – 259 с. – ISBN 978-5-7638-2639-5.Tyapkin, V. N. Methods for determining the navigation parameters of mobile vehicles using the GLONASS satellite radio navigation system / V. N. Tyapkin, E. N. Garin. – Krasnoyarsk : Siberian Federal University, 2012. – 259 p. – ISBN 978-5-7638-2639-5.Емельянцев, Г. И. О начальной выставке и оценке погрешностей измерительного модуля БИНС с использованием спутниковых фазовых измерений / Г. И. Емельянцев, А. П. Степанов, Б. А. Блажнов // Гироскопия и навигация. – 2019. – Т. 27, № 1 (104). – С. 47–60. – DOI 10.17285/0869-7035.2019.27.1.047-060.Emeliantsev, G. I. On the initial exhibition and evaluation of errors of the BINC measuring module using satellite phase measurements / G. I. Emeliantsev, A. P. Stepanov, B. A. Blazhnov // Gyroscopy and navigation. – 2019. – Vol. 27, No. 1 (104). – P. 47–60. – DOI 10.17285/0869-7035.2019.27.1.047-060.Interface Control Document: NAVSTAR GPS Space Segment / Navigation User Interfaces (ICDGPS-200). Rockwell Int. Corp., 1987.3427.Interface Control Document: NAVSTAR GPS Space Segment / Navigation User Interfaces (ICDGPS-200). Rockwell Int. Corp., 1987.3427.Лукасевич, В. И. Алгоритм оценки параметров вращения распределенной антенны по спутниковым измерениям / В. И. Лукасевич, В. А. Погорелов, С. В. Соколов // Радиотехника. – 2015. – № 6. – С. 122–131. – ISSN 0033-8486.Lukasevich, V. I. Algorithm for estimating the rotation parameters of a distributed antenna by satellite measurements / V. I. Lukasevich, V. A. Pogorelov, S. V. Sokolov // Radio Engineering. – 2015. – No. 6. – P. 122–131. – ISSN 0033-8486.Error estimation and selection of inertial navigation system parameters for uncoupled integration with multi-antenna systems / D. Kaleev, A. Pereverzev, Y. Savchenko, A. Silantiev // Proceedings of the 2016 IEEE North West Russia Section Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference, EIConRusNW 2016, Saint Petersburg, 02–03 февраля 2016 года. – Saint Petersburg, 2016. – P. 414–417. – DOI 10.1109/EIConRusNW.2016.7448209.Error estimation and selection of inertial navigation system parameters for uncoupled integration with multi-antenna systems / D. Kaleev, A. Pereverzev, Y. Savchenko, A. Silantiev // Proceedings of the 2016 IEEE North West Russia Section Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference, EIConRusNW 2016, Saint Petersburg, 02–03 февраля 2016 года. – Saint Petersburg, 2016. – P. 414–417. – DOI 10.1109/EIConRusNW.2016.7448209.Шахин, Э. М. Математический анализ фазовых погрешностей в схеме слежения приемника GPS при помехах разного рода / Э. М. Шахин // Гироскопия и навигация. – 2018. – Т. 26, № 3 (102). – С. 40–53. – DOI 10.17285/0869-7035.2018.26.3.040-053.Shakhin, E. M. Mathematical analysis of phase errors in the GPS receiver tracking scheme with interference of various kinds / E. M. Shakhin // Gyroscopy and navigation. – 2018. – Vol. 26, No. 3 (102). – P. 40–53. – DOI 10.17285/0869- 7035.2018.26.3.040-053.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.