В статье рассматривается алгоритм обнаружения дипольного сигнала на фоне помех при произвольном движении носителя магнитометра. Построенная математическая модель диполя в виде разложения в ряд из шести базисных функций позволяет с одного факта обнаружения диполя произвести как обнаружение, так и оценку местоположения источника. Приведены результаты полунатурного моделирования.
Идентификаторы и классификаторы
В настоящее время интенсивно развиваются средства автономной навигации авиационных и морских носителей. Широко применяемые инерциальные навигационные системы (ИНС) удовлетворяют большинству предъявляемых к ним требований, исключение составляет длительность автономной навигации.
Повышения точности автономной навигации можно добиться путем корректировки
ИНС с помощью системы, в которой задействуются дополнительные источники информации о положении объекта, такие как спутниковая навигационная система (СНС).
Идея использования для этой цели магнитного поля Земли (МПЗ) появилась достаточно давно [1, 2, 3, 4]. Принципиальная работоспособность системы навигации с коррекцией ИНС по МПЗ была подтверждена экспериментально [12, 13, 14, 15, 16].
Перспективность применения измерений геомагнитного поля как дополнительного
источника навигационной информации обусловлена глобальностью, стабильностью
и помехозащищенностью МПЗ. Системы коррекции ИНС по МПЗ особенно востребованы при полете над морем или во время плавания, в том числе под водой, когда использование других дополнительных средств автономного позиционирования может оказаться недоступным (навигация по оптическому контрасту, рельефу земной
поверхности и т.п.).
Список литературы
- Красовский А.А., Белоглазов И.Н., Чигин Г.П. Теория корреляционно-экстремальных навигационных систем. М.: Наука, 1979.
- Белоглазов И.Н., Джанджгава Г.И., Чигин Г.П. Основы навигации по геофизическим полям. М.: Наука, 1985. 328 c.
- Джанджгава Г.И., Герасимов Г.И., Августов Л.И. Навигация и наведение по пространственным геофизическим полям // Известия ЮФУ. Технические науки. 2013. №3 (140). С. 74–84.
- https://www.ngdc.noaa.gov/geomag/emag2.html.
- Каршаков Е.В. Применение измерений параметров градиента магнитного поля Земли в задаче навигации летательного аппарата // Управление большими системами. Выпуск 35.
- Семевский Р.Б., Аверкиев В.В., Яроцкий В.А. Специальная магнитометрия. СПб.: Наука, 2002. 228 с.
- Аверкиев В.В., Петухов Ю.М. Оптимизация поиска локальных магнитных аномалий при помощи магнитного обнаружителя // Измерительная техника». 2012. №12. С. 47–49.
- Анцев И.Г., Аверкиев В.В., Петухов Ю.М. Нелинейный компенсатор магнитных помех авиационной магнитометрической системы // Измерительная техника». 2014. №3. С. 62–64.
- Анцев И.Г., Аверкиев В.В., Петухов Ю.М. Нелинейный компенсатор магнитных помех авиационной магнитометрической системы. Алгоритм АНН-2 // Измерительная техника. 2015. №3. С. 55–57.
- Meyer, B., Chulliat, A., and Saltus, R., Derivation and Error Analysis of the Earth Magnetic Anomaly Grid at 2 arc min Resolution Version 3 (EMAG2v3), Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 18, 4522–4537.
- Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Том I. Теория обнаружения, оценок и линейной модуляции. Нью-Йорк, 1968. М.: Советское радио, 1972.
- Баклицкий В.К. Корреляционно-экстремальные методы навигации и наведения. Тверь: Книжный клуб, 2009. 360 с.
- Белоглазов И.Н., Тарасенко В.П. Корреляционно-экстремальные системы. М.: Радио, 1974. 392 с.
- Белоглазов И.Н., Джанджгава Г.И., Чигин Г.П. Основы навигации по геофизическим полям. М.: Наука, 1985. 328 с.
- Волковицкий А.К., Каршаков Е.В., Павлов Б.В. Магнитоградиентные измерительные системы и комплексы: монография в двух томах. М.: ИПУ РАН, 2018.
- Мойланен Е.В., Павлов Б.В. Интегрированные навигационные системы с коррекцией по геофизическим полям // Труды XIX международной конференции по интегрированным навигационным системам. Санкт-Петербург, 2012. С. 642–645.
- Акимов П.С., Бакут П.А., Богданович В.А. и др. Теория обнаружения сигналов. М.: Радио
и связь, 1984. 440 с. - Bickel, S.H., Small Signal Compensation of Magnetic Fields Resulting from Aircraft Maneuvers, IEEE Trans. v. AES-15, 1979, no. 4.
- Хвостов О.П. Теория разделения магнитных помех носителя магнитометра // Геофизическое приборостроение. 1962. Вып. 14.
- Leach, B.W., Aeromagnetic Compensation as a Linear Regression Problem, Information Linkage
between Applied Mathematics and Industry, Academic Press, 1980, pp. 139–161. - Копытенко Ю.А., Петрова А.А., Августов Л.И. Анализ информативности магнитного поля
Земли для автономной корреляционно-экстремальной навигации // Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 2017. Т. 10. № 1. С. 61–67. - Копытенко Ю.А., Петрова А.А. Магнитные карты нового поколения для целей морской магнитной навигации // Труды ХII Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб.: Нестор-История, 2014.
- Копытенко Ю.А., Петрова А.А. Результаты разработки и применения компонентной модели магнитного поля Земли в интересах магнитной картографии и геофизики // Фундаментальная и прикладная геофизика. 2016. Т. 9, № 2. С. 88–106.
- Xingen Liu, Zifan Yuan, Changping Du, Xiang Peng, Hong Guo, and Mingyao Xia, Adaptive Basis Function Method for the Detection of an Undersurface Magnetic Anomaly Target, Remote Sens., 2024, 16, 363.
Выпуск
Другие статьи выпуска
В статье представлен краткий обзор истории развития современных научных периодических изданий, посвященных вопросам теории, разработки и применения навигационных приборов морского назначения, а также их анализ.
Описываются пять ведущих мировых журналов, специализирующихся в этой научной области. Рассмотрена тематика их публикаций и приведены рейтинги по данным базы Scopus. В базе данных Российского индекса научного цитирования по ключевым
словам найдены десять периодических изданий, в которых публикуется наибольшее количество статей по навигационному приборостроению в России. Перечислены некоторые особенности этих журналов и предложены пути их дальнейшего развития.
В статье рассматриваются проблемы использования за рубежом глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) GPS (США) и технологии, парирующие ее недостатки. Обсуждаются возможности применения сигналов космических аппаратов,
размещенных на низких околоземных орбитах, радионавигационной системы eLoran и подходов, не имеющих на сегодня аналогов.
В статье представлены результаты экспериментального исследования применения модифицированной искусственной нейронной сети MFNN (Minimum Fuel Neural Network). При этом задействуется метод разреженного представления комплексных данных с использованием избыточного базиса с оптимизацией за счет норм L0 /L1 вместо классического алгоритма на основе быстрого преобразования Фурье (БПФ).
Продемонстрировано существенное улучшение способности систем распознавания препятствий и автономного управления железнодорожным транспортом различать близкорасположенные другу к другу объекты, такие как составы на соседних путях сортировочных станций.
Модель погрешностей звездного датчика ориентации представлена в виде разложения на флуктуационную и систематическую составляющие. Флуктуационная погрешность возникает при вычислении координат яркостного центра цифрового изображения
звезды и обусловлена дискретной структурой сигнала в матричном фотоприемнике. Если наблюдение звезд выполняется через атмосферу, у флуктуационной погрешности появляется дополнительная внешняя компонента, связанная с «дрожанием» изображений
звезд из-за атмосферной турбулентности. Систематическая погрешность возникает из-за погрешностей калибровки элементов внутреннего ориентирования цифровой камеры. Для всех составляющих погрешности ориентации получены линеаризованные аналитические выражения и ковариационные матрицы, зависящие от конфигурации наблюдаемого созвездия. Модель погрешностей легко переписывается в форме уравнения наблюдения за погрешностями оценки элементов внутреннего ориентирования камеры в сильносвязанной комплексированной астронавигационной системе. Приведены результаты экспериментальной проверки разработанной модели погрешностей. Численные значения погрешностей, полученные в эксперименте, наглядно показывают, что элементы внутреннего ориентирования цифровой камеры звездного датчика
необходимо регулярно калибровать в процессе эксплуатации.
В работе предложен алгоритм определения в полете угла крена быстровращающегося вокруг продольной оси летательного аппарата с использованием данных триады микромеханических датчиков угловой скорости при движении на неуправляемом
участке траектории. Угол крена оценивается при помощи фазового детектора путем демодуляции сигналов поперечных датчиков угловой скорости с последующей обработкой, которая выполняется методом наименьших квадратов.
В статье исследуются взаимосвязь, отличия и особенности алгоритмов обработки результатов морской скалярной гравиметрической съемки, синтезируемых в рамках калмановского и винеровского подходов. Анализируются их достоинства и недостатки при решении задач фильтрации и сглаживания. Приводятся и сопоставляются результаты, полученные с использованием различных рекуррентных фильтров путем моделирования
и при обработке реальных данных. Обсуждаются проблемы состоятельности фильтров и возможности построения их адаптивных вариантов, предполагающих в том числе идентификацию моделей сигналов и помех.
На примере навигации прослеживается выдающаяся роль Российской академии наук в становлении и развитии науки в стране.
Издательство
- Издательство
- ЭЛЕКТРОПРИБОР
- Регион
- Россия, Санкт-Петербург
- Почтовый адрес
- 197046, Санкт -Петербург, ул. Малая Посадская, 30
- Юр. адрес
- 197046, Санкт -Петербург, ул. Малая Посадская, 30
- ФИО
- СОКОЛОВ АЛЕКСАНДР ВЯЧЕСЛАВОВИЧ (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- office@eprib.ru
- Контактный телефон
- +8 (122) 3259158