[go: up one dir, main page]

RU2738039C1 - Method of determining coordinates of group of aircraft during inter-flight navigation - Google Patents

Method of determining coordinates of group of aircraft during inter-flight navigation Download PDF

Info

Publication number
RU2738039C1
RU2738039C1 RU2020110580A RU2020110580A RU2738039C1 RU 2738039 C1 RU2738039 C1 RU 2738039C1 RU 2020110580 A RU2020110580 A RU 2020110580A RU 2020110580 A RU2020110580 A RU 2020110580A RU 2738039 C1 RU2738039 C1 RU 2738039C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aircraft
coordinates
observations
group
velocities
Prior art date
Application number
RU2020110580A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Константинович Васильев
Леонид Юрьевич Королев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва"
Priority to RU2020110580A priority Critical patent/RU2738039C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2738039C1 publication Critical patent/RU2738039C1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C23/00Combined instruments indicating more than one navigational value, e.g. for aircraft; Combined measuring devices for measuring two or more variables of movement, e.g. distance, speed or acceleration
    • G01C23/005Flight directors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/933Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of aircraft or spacecraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: invention relates to the field of aircraft navigation (AC). When moving an aircraft group along a given trajectory at each estimation step, determining navigation parameters by forming an observation vector and correcting the counted navigation parameters by recurrent processing. At each estimation step in each aircraft, vectors of own observations of coordinates and velocities are formed, wherein the vector of own observations of coordinates consists of measured proper Cartesian coordinates and a set of observations of mutual coordinates, defined as the difference of proper coordinates and data obtained by means of inter-flight navigation on coordinates of other devices in range of visibility of aircraft instruments in a group. Vector of own velocity observations consists of measured intrinsic velocities and a set of observations at mutual velocities defined as the difference of own velocities and data obtained by means of inter-flight navigation on the speeds of other devices in range of visibility of aircraft in the group, then vectors of own observations of coordinates and velocities, as well as errors of such observations are transmitted via communication channels to all AC in group, after which on each aircraft are formed vectors of observations of coordinates and speeds of group of aircraft, which include vectors of observations of coordinates and speeds of all aircraft in group, and covariance error observation matrices, then, at each estimation step based on predetermined matrices of optimal coefficients, calculating optimal in the plan minimum of errors of independent from previous states static estimates of navigation parameters and covariance error matrices of static estimation, after that, at each estimation step in each aircraft, selection of navigation parameters of the group of own coordinates and speeds and their subsequent processing to form parameter estimation errors, calculating covariance extrapolation error matrices and errors of estimating navigation parameters of one aircraft. Obtained navigation parameters estimation errors are used to generate control signals on each aircraft to correct aircraft motion trajectory.
EFFECT: technical result consists in improvement of accuracy of navigation of aircraft operating in a group.
1 cl

Description

Изобретение относится к области навигации летательных аппаратов (ЛА) и предназначено для повышения точности определения координат при выполнении ими групповых полетов строем. The invention relates to the field of navigation of aircraft and is intended to improve the accuracy of determining coordinates when they perform group flights in formation.

Известен способ определения локальных координат автономного движущегося устройства (АДУ) в составе системы сбора данных, характеризующих ограниченное пространство произвольной геометрии и размещенные в нем объекты, имеющей в своем составе управляющую станцию, по меньшей мере, два АДУ и стартовую площадку, включающий: размещение в указанном ограниченном пространстве произвольной геометрии базовой метки (БМ) отсчета локальных координат и, по меньшей мере, двух АДУ, каждое из которых включает модуль определения локальных координат; определение первичной локальной координаты для каждого АДУ относительно базовой метки посредством взаимодействия модуля определения локальных координат с базовой меткой; корректировку локальных координат движущегося АДУ, полученных на основе данных модуля определения локальных координат АДУ, посредством взаимодействия с базовой меткой, если базовая метка находится в зоне прямой видимости указанного АДУ или, если базовая метка не находится в зоне прямой видимости указанного АДУ, с модулем определения локальных координат другого АДУ, для которого базовая метка находится в зоне прямой видимости, с по существу одновременным беспроводным обменом данными между АДУ и БМ о координатах АДУ, причем в зоне видимости базовой метки находится по меньшей мере одно АДУ [1].There is a method for determining the local coordinates of an autonomous moving device (ADU) as part of a data collection system characterizing a limited space of arbitrary geometry and objects placed in it, which includes a control station, at least two ADS and a launch pad, including: placement in the specified limited space of arbitrary geometry of the base mark (BM) of the local coordinates and at least two ADS, each of which includes a module for determining local coordinates; determining the primary local coordinate for each ADS relative to the base mark through the interaction of the module for determining the local coordinates with the base mark; correction of the local coordinates of the moving ADS, obtained on the basis of the data of the module for determining the local coordinates of the ADS, by interacting with the base mark, if the base mark is in the line of sight of the specified ADS or, if the base mark is not in the line of sight of the specified ADS, with the module for determining local coordinates of another ADS, for which the base mark is in the line of sight, with essentially simultaneous wireless data exchange between the ADU and the BM on the coordinates of the ADS, and in the range of visibility of the base mark is at least one ADU [1].

Недостатками известного способа являются выполнение действий в ограниченном пространстве и необходимость наличия неподвижного ориентира.The disadvantages of this method are the performance of actions in a confined space and the need for a fixed landmark.

Известны способы определения относительного положения ЛА при межсамолетной навигации, предусматривающие для каждого ЛА определение относительного положения соседних ЛА по отношению к данному ЛА первым и вторым способами, совместную комплексную обработку информации об относительном положении ЛА, полученной первым и вторым способами. Первый способ предусматривает определение навигационной информации каждым ЛА, передачу и прием ее через каналы информационного обмена ЛА, а второй способ предусматривает определение радиолокационной информации путем передачи и приема зондирующих сигналов каждым ЛА через приемоизлучающую антенну для определения относительных координат соседних ЛА, при этом в первом способе определения относительного положения соседних ЛА по отношению к данному ЛА дополнительно определяют углы ориентации данного ЛА, а во втором способе определения относительного положения соседних ЛА по отношению к данному ЛА формируют, исходя из навигационной информации, вектор положения приемоизлучающей антенны для каждого ЛА в локальной системе координат с учетом упомянутых углов ориентации, передают в общем информационном пакете данного ЛА сообщение о координатах упомянутого вектора положения антенны другим ЛА, выполняют прием упомянутых сообщений соседних ЛА, вычисляют разности векторов положения приемоизлучающих антенн данного и соседних ЛА, с помощью которых вычисляют уточненные относительные координаты соседних ЛА, и используют упомянутые уточненные относительные координаты в комплексной обработке информации об относительном положении ЛА для формирования уточненного относительного положения соседних ЛА по отношению к данному ЛА, при этом погрешность второго способа определения относительного положения ЛА зависит от величин модулей векторов положения антенн данного и соседнего ЛА [2-4].Known methods for determining the relative position of the aircraft during inter-aircraft navigation, providing for each aircraft to determine the relative position of neighboring aircraft in relation to this aircraft by the first and second methods, joint complex processing of information about the relative position of the aircraft, obtained by the first and second methods. The first method involves determining the navigation information by each aircraft, transmitting and receiving it through the aircraft information exchange channels, and the second method involves determining the radar information by transmitting and receiving sounding signals by each aircraft through the receiving and emitting antenna to determine the relative coordinates of neighboring aircraft, while in the first method of determining the relative position of neighboring aircraft with respect to this aircraft additionally determine the orientation angles of this aircraft, and in the second method for determining the relative position of neighboring aircraft with respect to this aircraft, based on navigation information, the position vector of the receiving and emitting antenna for each aircraft in the local coordinate system is formed, taking into account of said orientation angles, transmit in the general information packet of this aircraft a message about the coordinates of said antenna position vector to another aircraft, receive said messages from neighboring aircraft, calculate the differences in the position vectors of the receiving and emitting an tenn of this and neighboring aircraft, with the help of which the updated relative coordinates of neighboring aircraft are calculated, and the specified updated relative coordinates are used in the integrated processing of information about the relative position of the aircraft to form an updated relative position of neighboring aircraft in relation to this aircraft, while the error of the second method for determining the relative the position of the aircraft depends on the values of the modules of the position vectors of the antennas of the given and neighboring aircraft [2-4].

Общим недостатком данных способов является отсутствие действий направленных на повышение точности определения собственных координат ЛА, учитывая полученные относительные координаты. A common disadvantage of these methods is the lack of actions aimed at improving the accuracy of determining the aircraft's own coordinates, taking into account the obtained relative coordinates.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ коррекции счисленных координат группы ЛА, согласно которому для повышения точности определения координат при полетах ЛА над безориентирной местностью на каждом ЛА, находящемся в строю, измеряют параметры относительного местоположения впереди летящего ближайшего ЛА, последовательно от одного конца строя к другому уточняют координаты каждого ЛА за счет выполнения рекуррентной обработки вектора наблюдения и передают их следующему ближайшему ЛА для уточнения координат последнего. Вектор наблюдения формируют как разность между вектором счисленных координат ЛА и вектором рассчитанных координат по измеренным или принятым параметрам относительного местоположения и составляющим скорости ЛА, а также принятым координатам ближайшего ЛА. Через определенное число шагов рекуррентной обработки на каждом ЛА, находящемся в строю, выполняют коррекцию счисленных координат и принимают откорректированные координаты в качестве опорной точки, относительно которой производят счисление координат до момента последующей коррекции [5].The closest to the claimed technical solution is a method for correcting the numbered coordinates of an aircraft group, according to which, in order to improve the accuracy of determining coordinates when flying an aircraft over a non-referenced terrain, on each aircraft in a formation, the parameters of the relative position of the nearest flying aircraft are measured, sequentially from one end of the formation to to another, the coordinates of each aircraft are specified by performing recurrent processing of the observation vector and are transmitted to the next closest aircraft to refine the coordinates of the latter. The observation vector is formed as the difference between the vector of the calculated coordinates of the aircraft and the vector of the calculated coordinates according to the measured or received parameters of the relative position and the components of the aircraft's speed, as well as the received coordinates of the nearest aircraft. After a certain number of steps of recurrent processing on each aircraft in the formation, the reckoning coordinates are corrected and the corrected coordinates are taken as a reference point, relative to which the reckoning of coordinates is carried out until the next correction [5].

Недостатком прототипа является низкая точность определения координат из-за ограничения, заключающегося в измерении взаимных координат относительно единственного ближайшего последующего или предыдущего в строю ЛА.The disadvantage of the prototype is the low accuracy of determining the coordinates due to the limitation, which consists in measuring the mutual coordinates relative to the only nearest subsequent or previous aircraft in the formation.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности определения координат ЛА.The objective of the present invention is to improve the accuracy of determining the coordinates of the aircraft.

Технический результат заключается в повышении точности навигации ЛА, действующих в составе группы, средствами межсамолетной навигации за счет выполнения алгоритма обработки навигационных параметров ЛА, полученных от автономных навигационных систем и систем межсамолетной навигации.The technical result consists in increasing the navigation accuracy of aircraft operating as part of a group by means of inter-aircraft navigation by performing an algorithm for processing aircraft navigation parameters obtained from autonomous navigation systems and inter-aircraft navigation systems.

Сущность изобретения заключается в том, что при движении группы ЛА вдоль заданной траектории без локальных ориентиров на каждом шаге оценивания определяют навигационные параметры, включающие собственные координаты, собственные скорости и относительное местоположение ЛА относительно другого ЛА, путем формирования вектора наблюдений и осуществления коррекции счисленных навигационных параметров путем рекуррентной обработки. На каждом шаге оценивания на каждом ЛА формируются векторы собственных наблюдений координат и скоростей, при этом вектор собственных наблюдений координат состоит из измеренных собственных декартовых координат и набора наблюдений за взаимными координатами, определяемыми как разность собственных координат и данных, полученных средствами межсамолетной навигации о координатах других, находящихся в зоне видимости приборов, ЛА в группе, а вектор собственных наблюдений скоростей состоит из измеренных собственных скоростей и набора наблюдений за взаимными скоростями, определяемыми как разность собственных скоростей и данных, полученных средствами межсамолетной навигации о скоростях других, находящихся в зоне видимости приборов, ЛА в группе, затем векторы собственных наблюдений координат и скоростей, а также погрешности таких наблюдений передаются по каналам связи всем ЛА в группе, после чего на каждом ЛА формируются векторы наблюдений координат и скоростей группы ЛА, которые включают векторы наблюдений координат и скоростей всех ЛА взаимодействующих в группе, и ковариационные матрицы ошибок наблюдений, включающие дисперсии погрешностей определения собственных и взаимных навигационных параметров, затем на каждом шаге оценивания на основе заранее заданных матриц оптимальных коэффициентов происходит вычисление оптимальных, в плане минимума ошибок, независимых от предыдущих состояний статических оценок навигационных параметров и ковариационных матриц ошибок статического оценивания, после этого на каждом шаге оценивания на каждом ЛА происходит выделение из векторов навигационных параметров группы собственных координат и скоростей и их последующая обработка двумерным фильтром Калмана путем экстраполирования навигационных параметров, основанным на модели динамического изменения состояния координат и скоростей, формирования ошибок оценки параметров как разностей между статической оценкой и экстраполированными значениями навигационных параметров, вычисления ковариационных матриц ошибок экстраполяции и ошибок оценивания параметров навигации одного ЛА. Полученные ошибки оценивания навигационных параметров применяют при формировании управляющих сигналов на каждом ЛА для коррекции траектории движения ЛА.The essence of the invention lies in the fact that when a group of aircraft moves along a given trajectory without local landmarks, at each step of estimation, navigation parameters are determined, including their own coordinates, proper speeds and relative position of the aircraft relative to another aircraft, by forming an observation vector and correcting the numbered navigation parameters by recurrent processing. At each step of the estimation, vectors of own observations of coordinates and velocities are formed on each aircraft, while the vector of own observations of coordinates consists of measured own Cartesian coordinates and a set of observations of mutual coordinates, defined as the difference of the own coordinates and data obtained by means of in-plane navigation about the coordinates of others, in the visibility zone of the instruments, an aircraft in the group, and the vector of own observations of velocities consists of the measured proper velocities and a set of observations of the mutual velocities, defined as the difference of the intrinsic speeds and the data obtained by means of inter-aircraft navigation about the speeds of other aircraft in the visibility zone of the instruments in the group, then vectors of own observations of coordinates and velocities, as well as errors of such observations are transmitted through communication channels to all aircraft in the group, after which vectors of observations of coordinates and velocities of the aircraft group are formed on each aircraft, which include vectors n coordinates and velocities of all aircraft interacting in the group, and covariance matrices of observation errors, including the variances of errors in determining the intrinsic and mutual navigation parameters, then at each step of the estimation, based on predetermined matrices of optimal coefficients, the optimal ones are calculated in terms of the minimum errors, independent of the previous ones. states of static estimates of navigation parameters and covariance matrices of errors of static estimation, after which, at each step of estimation on each aircraft, a group of eigen coordinates and velocities are extracted from the vectors of navigation parameters and their subsequent processing by a two-dimensional Kalman filter by extrapolating navigation parameters based on a dynamic state change model coordinates and velocities, the formation of errors in the estimation of parameters as the differences between the static estimate and the extrapolated values of the navigation parameters, the calculation of the covariance matrices of the errors side of extrapolation and estimation errors of navigation parameters of one aircraft. The resulting errors in the estimation of the navigation parameters are used in the formation of control signals on each aircraft to correct the aircraft trajectory.

Способ определения координат группы ЛА при межсамолетной навигации заключается в следующем. На каждом шаге оценивания на каждом ЛА формируются векторы собственных наблюдений координат и скоростей, при этом вектор собственных наблюдений координат состоит из измеренных собственных декартовых координат и набора наблюдений за взаимными координатами, определяемыми как разность собственных координат и данных, полученных средствами межсамолетной навигации о координатах других, находящихся в зоне видимости приборов, ЛА в группе, а вектор собственных наблюдений скоростей состоит из измеренных собственных скоростей и набора наблюдений за взаимными скоростями, определяемыми как разность собственных скоростей и данных, полученных средствами межсамолетной навигации о скоростях других, находящихся в зоне видимости приборов, ЛА в группе. Векторы собственных наблюдений координат и скоростей, а также погрешности таких наблюдений передаются по каналам связи всем ЛА в группе. После обмена информацией о навигационных параметрах каждого ЛА в строю на каждом ЛА формируются векторы наблюдений координат и скоростей группы ЛА, которые включают векторы наблюдений координат и скоростей всех ЛА взаимодействующих в группе, при этом векторы наблюдений за координатами и скоростями имеют ковариационные матрицы ошибок наблюдений, включающие дисперсии погрешностей определения собственных и взаимных навигационных параметров. Затем на каждом шаге оценивания на основе заранее заданных матриц оптимальных коэффициентов происходит вычисление оптимальных, в плане минимума ошибок, независимых от предыдущих состояний статических оценок навигационных параметров и ковариационных матриц ошибок статического оценивания. После этого на каждом шаге оценивания на каждом ЛА происходит выделение из векторов навигационных параметров группы собственных координат и скоростей и их последующая обработка двумерным фильтром Калмана путем экстраполирования навигационных параметров, основанным на модели динамического изменения состояния координат и скоростей, формирования ошибок оценки параметров как разностей между статической оценкой и экстраполированными значениями навигационных параметров, вычисления ковариационных матриц ошибок экстраполяции и ошибок оценивания параметров навигации одного ЛА [6]. Полученные ошибки оценивания навигационных параметров применяются при формировании управляющих сигналов на каждом ЛА для коррекции траектории движения ЛА. The method for determining the coordinates of an aircraft group during inter-aircraft navigation is as follows. At each step of the estimation, vectors of own observations of coordinates and velocities are formed on each aircraft, while the vector of own observations of coordinates consists of measured own Cartesian coordinates and a set of observations of mutual coordinates, defined as the difference of the own coordinates and data obtained by means of in-plane navigation about the coordinates of others, in the visibility zone of the instruments, an aircraft in the group, and the vector of own observations of velocities consists of the measured proper velocities and a set of observations of the mutual velocities, defined as the difference of the intrinsic speeds and the data obtained by means of inter-aircraft navigation about the speeds of other aircraft in the visibility zone of the instruments in Group. The vectors of own observations of coordinates and velocities, as well as the errors of such observations, are transmitted via communication channels to all aircraft in the group. After the exchange of information about the navigation parameters of each aircraft in the formation on each aircraft, vectors of observations of coordinates and velocities of the aircraft group are formed, which include vectors of observations of coordinates and velocities of all aircraft interacting in the group, while the vectors of observations of coordinates and velocities have observational error covariance matrices, including variance of errors in determining the intrinsic and mutual navigation parameters. Then, at each step of the estimation, on the basis of predetermined matrices of optimal coefficients, the calculation of the optimal, in terms of minimum errors, independent of the previous states, static estimates of the navigation parameters and the covariance matrices of the errors of static estimation takes place. After that, at each step of the estimation on each aircraft, a group of eigen coordinates and velocities are extracted from the vectors of the navigation parameters and their subsequent processing by the two-dimensional Kalman filter by extrapolating the navigation parameters based on the model of the dynamic change in the state of coordinates and velocities, the formation of parameter estimation errors as differences between the static estimation and extrapolated values of navigation parameters, calculation of covariance matrices of extrapolation errors and errors in estimation of navigation parameters of one aircraft [6]. The obtained errors in the estimation of the navigation parameters are used in the formation of control signals on each aircraft to correct the aircraft trajectory.

Исследования методом математического моделирования работы алгоритма, реализующего заявляемый способ, показали, что эффективность предлагаемого решения повышается при увеличении количества ЛА в строю. Зависимость точности оценивания навигационных параметров от величины внешних неконтролируемых воздействий уменьшается при повышении точности систем межсамолетной навигации.Studies by the method of mathematical modeling of the operation of the algorithm that implements the claimed method have shown that the effectiveness of the proposed solution increases with an increase in the number of aircraft in the ranks. The dependence of the accuracy of the estimation of navigation parameters on the magnitude of external uncontrolled influences decreases with an increase in the accuracy of intership navigation systems.

По сравнению с известным решением заявленный способ позволяет значительно повысить точность определения координат при полетах ЛА строем.In comparison with the known solution, the claimed method can significantly improve the accuracy of determining coordinates during aircraft flights in formation.

Источники информации:Information sources:

1. Пат. 2683993 Российская Федерация, МПК G01S 5/00. Способ определения локальных координат и система для осуществления указанного способа [Текст] / Кононов В. В., Тихоновский В. Л., Мариненков Д. В. [и др.] ; заявитель ООО «НЕОСФЕРА» ; заявл. 23.01.2018 ; опубл. 03.04.2019. Бюл. № 10. – 23 с. : ил. 1. Pat. 2683993 Russian Federation, IPC G01S 5/00. A method for determining local coordinates and a system for implementing this method [Text] / V. V. Kononov, V. L. Tikhonovsky, D. V. Marinenkov [and others]; applicant LLC NEOSPHERE; declared 01/23/2018; publ. 04/03/2019. Bul. No. 10. - 23 p. : ill.

2. Пат. 2606241 Российская Федерация, МПК G01C 21/00, G01S 5/14. Способ определения относительного положения летательных аппаратов при межсамолетной навигации [Текст] / Бабуров С. В., Гальперин Т. Б., Герчиков А. Г. [и др.] ; заявитель ЗАО «ВНИИРА-Навигатор» ; заявл. 21.07.2015 ; опубл. 10.01.2017. Бюл. № 1. – 22 с. : ил.2. Pat. 2606241 Russian Federation, IPC G01C 21/00, G01S 5/14. Method for determining the relative position of aircraft during interplane navigation [Text] / Baburov S. V., Galperin T. B., Gerchikov A. G. [and others]; applicant ZAO VNIIRA-Navigator; declared 07.21.2015; publ. 10.01.2017. Bul. No. 1. - 22 p. : ill.

3. Пат. 7024309 Соединенные Штаты Америки, МПК G01S 13/93. Autonomous station keeping system for formation flight [Текст] /
PAUL M . DOANE ; заявитель The United States of America as represented by the Secretary of the Air Force ; заявл. 28.08.2003 ; опубл. 04.04.2006. – 11 с. : ил.
3. Pat. 7024309 United States of America, IPC G01S 13/93. Autonomous station keeping system for formation flight [Text] /
PAUL M. DOANE; applicant The United States of America as represented by the Secretary of the Air Force; declared 28.08.2003; publ. 04.04.2006. - 11 p. : ill.

4. Пат. 6926233 Соединенные Штаты Америки, МПК B64C 3/0, B64C 9/00. Automatic formation flight control system (AFFCS) –a system for automatic formation flight control of vehicles not limited to aircraft, helicopters, or space platforms [Текст] / James John Corcoran ; заявитель James John Corcoran ; заявл. 21.02.2004 ; опубл. 09.08.2005. – 8 с. : ил.4. Pat. 6926233 United States of America, IPC B64C 3/0, B64C 9/00. Automatic formation flight control system (AFFCS) –a system for automatic formation flight control of vehicles not limited to aircraft, helicopters, or space platforms [Text] / James John Corcoran; the applicant James John Corcoran; declared 02.21.2004; publ. 09.08.2005. - 8 p. : ill.

5. Пат. 2091713 Российская Федерация, МПК G01C 23/00. Способ коррекции счисленных координат группы летательных аппаратов [Текст] / Тютелев В. В., Ксеновонтов В. Е., Ободников С. Б. ; заявитель Ксеновонтов В. Е. ; заявл. 02.04.1992 ; опубл. 27.09.1997. 5. Pat. 2091713 Russian Federation, IPC G01C 23/00. Method for correcting the numbered coordinates of a group of aircraft [Text] / Tyutelev VV, Ksenovontov VE, Obodnikov SB; applicant V. Ye. Ksenovontov; declared 04/02/1992; publ. September 27, 1997.

6. Васильев К.К. Оптимальная обработка сигналов в дискретном времени: Учеб. пособие. – М.: Радиотехника, 2016. – 288 с.: ил.6. Vasiliev K.K. Optimal signal processing in discrete time: Textbook. allowance. - M .: Radiotekhnika, 2016 .-- 288 p .: ill.

Claims (1)

Способ определения координат группы летательных аппаратов при межсамолетной навигации, в котором при движении группы летательных аппаратов вдоль заданной траектории без локальных ориентиров на каждом шаге оценивания определяют навигационные параметры, включающие собственные координаты, собственные скорости и относительное местоположение летательных аппаратов относительно другого летательного аппарата, путем формирования вектора наблюдений и осуществления коррекции счисленных навигационных параметров путем рекуррентной обработки, отличающийся тем, что на каждом шаге оценивания на каждом летательном аппарате формируются векторы собственных наблюдений координат и скоростей, при этом вектор собственных наблюдений координат состоит из измеренных собственных декартовых координат и набора наблюдений за взаимными координатами, определяемыми как разность собственных координат и данных, полученных средствами межсамолетной навигации о координатах других находящихся в зоне видимости приборов летательных аппаратов в группе, а вектор собственных наблюдений скоростей состоит из измеренных собственных скоростей и набора наблюдений за взаимными скоростями, определяемыми как разность собственных скоростей и данных, полученных средствами межсамолетной навигации о скоростях других находящихся в зоне видимости приборов летательных аппаратов в группе, затем векторы собственных наблюдений координат и скоростей, а также погрешности таких наблюдений передаются по каналам связи всем летательным аппаратам в группе, после чего на каждом летательном аппарате формируются векторы наблюдений координат и скоростей группы летательных аппаратов, которые включают векторы наблюдений координат и скоростей всех летательных аппаратов, взаимодействующих в группе, и ковариационные матрицы ошибок наблюдений, включающие дисперсии погрешностей определения собственных и взаимных навигационных параметров, затем на каждом шаге оценивания на основе заранее заданных матриц оптимальных коэффициентов происходит вычисление оптимальных в плане минимума ошибок, независимых от предыдущих состояний статических оценок навигационных параметров и ковариационных матриц ошибок статического оценивания, после этого на каждом шаге оценивания на каждом летательном аппарате происходит выделение из векторов навигационных параметров группы собственных координат и скоростей и их последующая обработка двумерным фильтром Калмана путем экстраполирования навигационных параметров, основанным на модели динамического изменения состояния координат и скоростей, формирования ошибок оценки параметров как разностей между статической оценкой и экстраполированными значениями навигационных параметров, вычисления ковариационных матриц ошибок экстраполяции и ошибок оценивания параметров навигации одного летательного аппарата, после чего полученные ошибки оценивания навигационных параметров применяют при формировании управляющих сигналов на каждом летательном аппарате для коррекции траектории движения летательных аппаратов.A method for determining the coordinates of a group of aircraft during inter-aircraft navigation, in which, when a group of aircraft moves along a given trajectory without local reference points, at each step of estimation, navigation parameters are determined, including their own coordinates, proper speeds and the relative position of aircraft relative to another aircraft, by forming a vector observations and correction of numbered navigation parameters by means of recurrent processing, characterized in that at each step of estimation, vectors of own observations of coordinates and velocities are formed on each aircraft, while the vector of own observations of coordinates consists of measured eigen Cartesian coordinates and a set of observations of mutual coordinates, defined as the difference between their own coordinates and data obtained by means of in-plane navigation about the coordinates of other instruments in the visibility zone fly aircraft in the group, and the vector of own observations of velocities consists of the measured proper velocities and a set of observations of the mutual velocities, defined as the difference between the proper velocities and the data obtained by means of in-plane navigation on the velocities of other aircraft instruments in the range of visibility in the group, then the vectors of the own observations of coordinates and velocities, as well as the errors of such observations are transmitted via communication channels to all aircraft in the group, after which vectors of observations of coordinates and velocities of the group of aircraft are formed on each aircraft, which include the vectors of observations of coordinates and velocities of all aircraft interacting in the group , and covariance matrices of observation errors, including the variances of errors in determining the intrinsic and mutual navigation parameters, then at each step of the estimation on the basis of predetermined matrices of optimal coefficients, optimal in terms of minimum errors, independent of the previous states, static estimates of navigation parameters and covariance matrices of static estimation errors, after which, at each step of estimation, on each aircraft, a group of eigen coordinates and velocities is extracted from the vectors of navigation parameters and their subsequent processing by a two-dimensional Kalman filter by extrapolating the navigation parameters based on the model of dynamic changes in the state of coordinates and velocities, generating errors in the estimation of parameters as differences between the static estimate and extrapolated values of navigation parameters, calculating the covariance matrices of extrapolation errors and errors in estimating the navigation parameters of one aircraft, after which the resulting errors in estimating navigation parameters parameters are used in the formation of control signals on each aircraft to correct the trajectory of movement of aircraft.
RU2020110580A 2020-03-13 2020-03-13 Method of determining coordinates of group of aircraft during inter-flight navigation RU2738039C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020110580A RU2738039C1 (en) 2020-03-13 2020-03-13 Method of determining coordinates of group of aircraft during inter-flight navigation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020110580A RU2738039C1 (en) 2020-03-13 2020-03-13 Method of determining coordinates of group of aircraft during inter-flight navigation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2738039C1 true RU2738039C1 (en) 2020-12-08

Family

ID=73792592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020110580A RU2738039C1 (en) 2020-03-13 2020-03-13 Method of determining coordinates of group of aircraft during inter-flight navigation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2738039C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2123171C1 (en) * 1997-12-08 1998-12-10 Открытое акционерное общество "Московский вертолетный завод им.М.Л.Миля" System of group navigation of aircraft
RU2222781C2 (en) * 2002-01-10 2004-01-27 ОАО "Московский институт электромеханики и автоматики" Information system of interaircraft navigation
RU2504733C1 (en) * 2012-07-27 2014-01-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Меридиан" Method of relative drift in movable carrier navigation systems and system to this end
US9104201B1 (en) * 2012-02-13 2015-08-11 C&P Technologies, Inc. Method and apparatus for dynamic swarming of airborne drones for a reconfigurable array
RU2606241C1 (en) * 2015-07-21 2017-01-10 ЗАО "ВНИИРА-Навигатор" Method of aircraft relative position determining during inter-plane navigation
RU2624994C1 (en) * 2016-06-16 2017-07-11 АО "ВНИИРА-Навигатор" Method of determining relative position at enroute air navigation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2123171C1 (en) * 1997-12-08 1998-12-10 Открытое акционерное общество "Московский вертолетный завод им.М.Л.Миля" System of group navigation of aircraft
RU2222781C2 (en) * 2002-01-10 2004-01-27 ОАО "Московский институт электромеханики и автоматики" Information system of interaircraft navigation
US9104201B1 (en) * 2012-02-13 2015-08-11 C&P Technologies, Inc. Method and apparatus for dynamic swarming of airborne drones for a reconfigurable array
RU2504733C1 (en) * 2012-07-27 2014-01-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Меридиан" Method of relative drift in movable carrier navigation systems and system to this end
RU2606241C1 (en) * 2015-07-21 2017-01-10 ЗАО "ВНИИРА-Навигатор" Method of aircraft relative position determining during inter-plane navigation
RU2624994C1 (en) * 2016-06-16 2017-07-11 АО "ВНИИРА-Навигатор" Method of determining relative position at enroute air navigation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АНДРЕЕВ Л.В. и др. Межсамолетная навигация группы летательных аппаратов, Известия высших учебных заведений. Приборостроение, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, N11, 2009. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11036237B2 (en) Radar-based system and method for real-time simultaneous localization and mapping
EP1435555B1 (en) Robot localization system
CN101900558B (en) Combined navigation method of integrated sonar micro navigation autonomous underwater robot
KR101326889B1 (en) A method and system to control relative position among vehicles using dgps mobile reference station
US20140139374A1 (en) Kalman filtering with indirect noise measurements
RU2015135373A (en) Tracking system for unmanned aircraft
US9341705B2 (en) Passive ranging of a target
EP3146356B1 (en) Direct geolocation from tdoa, fdoa, and agl
CA2795775C (en) Method of guidance for aircraft trajectory correction
US20180284263A1 (en) Method of guidance of an aerial target, in particular in the vertical landing phase, and radar system implementing such a method
RU107601U1 (en) UNMANNED AIRCRAFT CONTROL SYSTEM WITH COMPLETE DEVICE FOR MEASURING HEIGHT OF FLIGHT
RU2738039C1 (en) Method of determining coordinates of group of aircraft during inter-flight navigation
CN111708008B (en) Underwater robot single-beacon navigation method based on IMU and TOF
WO2025114900A1 (en) Enhanced self-localization for drones using reconfigurable intelligent surfaces and fusion algorithm integration
JP2019109064A (en) Signal processing system, signal processing method, and signal processing program of active sensor
KR102252825B1 (en) Device for estimating line of sight rate by compensating for time delay of directivity angle and air vehicle including the same
CN114035154A (en) Motion parameter assisted single-station radio frequency signal positioning method
Kapoor et al. A bio-inspired acoustic sensor system for UAS navigation and tracking
Petty et al. Safe2Ditch Steer-to-Clear Development and Flight Testing
RU2254542C1 (en) Method for guidance of flight vehicle on intensively maneuvering target
RU2256870C1 (en) Method for heading control of flight vehicles in angle-measuring two-position radar system
CN114353827A (en) Method for analyzing matching of space-based information timeliness and accurate guidance parameters
US12092726B2 (en) Methods and systems for millimeter wave assisted vehicle navigation
JP2018112370A (en) Apparatus, method and program for measuring position of flying object
RU2262649C1 (en) Method of guidance of flying vehicles at radio radiation sources in two-position passive radar system