cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2025-28-5-22-40caht-2637Research ArticleТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫTRANSPORTATION SYSTEMSИсследование эффективности алгоритмов комплексирования навигационных систем на основе расширенного фильтра ВинераThe study of the efficiency of navigation system integration algorithms based on the extended Wiener filterЗасухинА. С.ZasukhinA. S.

Засухин Александр Сергеевич, начальник учебно-тренажерного центра, старший преподаватель кафедры двигателей летательных аппаратов МГТУ ГА

Москва

Alexander S. Zasukhin, The Head of the Training and Simulator Center, Senior Lecturer, the Chair of Aircraft Engine Engineering

Moscow

a.zasuhin@mstuca.ruБудаевВ. Д.BudaevV. D.

Будаев Владислав Дмитриевич, старший преподаватель кафедры двигателей летательныхаппаратов МГТУ ГА

Москва

Vladislav D. Budaev, Senior Lecturer, the Chair of Aircraft Engine Engineering

Moscow

vlad_budaev@mail.ruСизиковД. О.SizikovD. O.

Сизиков Даниил Олегович, старший преподаватель кафедры технической эксплуатации авиационных электросистем и пилотажно-навигационных комплексов МГТУ ГА

Москва

Daniil O. Sizikov, Senior Lecturer, Electrical Systems and Flight Navigation Complexes Maintenance Chair

 Moscow

d.sizikov@mstuca.ruМосковский государственный технический университет гражданской авиацииРоссияMoscow State Technical University of Civil AviationRussian Federation2025021120252852240Copyright © Засухин А.С., Будаев В.Д., Сизиков Д.О., 20252025Засухин А.С., Будаев В.Д., Сизиков Д.О.Zasukhin A.S., Budaev V.D., Sizikov D.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/2637

Комплексирование результирующих выходных сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) и инерциальной навигационной системы (ИНС) призвано обеспечить надежную, безопасную и устойчивую работоспособность навигационной системы воздушного судна (ВС). Для достижения этой цели необходимо обеспечить следующие требования к получаемым навигационным параметрам: высокая точность, непрерывность предоставления информации при длительной работе, надежность алгоритма комплексирования при приемлемых вычислительных затратах бортовой электроники ВС. В данной работе исследуется расширенный метод Винера для комплексирования навигационных систем ГНСС и ИНС в условиях нестабильной подачи навигационных данных. Обработка навигационной информации от измерительных устройств является основой обеспечения безопасности полетов и точности управления воздушным судном. Измерение навигационных параметров осуществляется в составе интегральной модульной авионики, включающей спутниковые радионавигационные системы (СРНС), инерциальную навигационную систему (ИНС), GPS/ГЛОНАСС и радиолокационные системы. Представлены результаты моделирования погрешности по скорости и положению ВС после применения расширенного фильтра Винера. Проведена оценка эффективности предложенного алгоритма на основе строгих статистических критериев.

 

Integration of the resulting output signals of the global navigation satellite system (GNSS) and the inertial navigation system (INS) is designed to ensure reliable, safe and stable performance of the aircraft navigation system. To achieve this goal, it is necessary to meet the following requirements for the obtained navigation parameters: high accuracy, continuity of information provision during long-term operation, reliability of the integration algorithm with acceptable computational costs of the aircraft onboard electronics. This paper examines the extended Wiener method for integration of GNSS and INS navigation systems under conditions of an unstable navigation data supply. Processing of navigation information from measuring devices is the basis for ensuring flight safety and aircraft control accuracy. Navigation parameters are measured as part of an integrated modular avionics system, including global navigation satellite systems (SRNS), inertial navigation system (INS), GPS/GLONASS and radar systems. The results of modeling the error in aircraft speed and position after applying the extended Wiener filter are presented. The effectiveness of the proposed algorithm was assessed based on strict statistical criteria.

комплексирование навигационных сигналоврасширенный фильтр Винерабезопасностьнадежностьточность навигационных параметровнавигационная системастатистическая оптимизацияnavigation signal integrationextended Wiener filtersafetyreliabilitynavigation parameters accuracynavigation systemstatistical optimizationReferencesПетраш В.Я. Методы и модели автоматизированного проектирования летательных аппаратов: учеб. пособие. М.: Изд-во МАИ, 2007. 92 с.Petrash, V.Ya. (2007). Methods and models of computer-aided aircraft design: Tutorial. Moscow: MAI, 92 p. (in Russian)Blomenhofer H. Accuracy, Integrity and availability of GLS-based autopilot coupled aircraft landings // NAVIGATION: Journal of the Institute of Navigation. 1996. Vol. 43, iss. 4. Pp. 420–436. DOI: 10.1002/j.2161-4296.1996.tb 01930.xBlomenhofer, H. (1996). Accuracy, Integrity and availability of GLS-based autopilot coupled aircraft landings. NAVIGATION: Journal of the Institute of Navigation, vol. 43, issue 4, pp. 420–436. DOI: 10.1002/j.2161-4296. 1996.tb01930.xВиндекер А.В., Парафесь С.Г. Выбор конструкционного материала и внешней геометрии газового руля системы склонения беспилотного летательного аппарата // Научный вестник МГТУ ГА. 2018. Т. 21, № 1. С. 67–76. DOI: 10.26467/2079-0619-2018-21-1-67-76Vindeker, A.V., Parafes', S.G. (2018). Choice of structural material and external gas rudder geometry of declination system of unmanned aerial vehicle. Civil Aviation High Technologies, vol. 21, no. 1, pp. 67–76. DOI: 10.26467/2079-0619-2018-21-1-67-76 (in Russian)Маркелов В.В. Реализация построения маршрутных траекторий для отображения на бортовых многофункциональных индикаторах / В.В. Маркелов, М.О. Костишин, И.О. Жаринов, В.А. Нечаев // Информационно-управляющие системы. 2016. № 1 (80). C. 40–49. DOI: 10.15217/issn1684-8853.2016.1.40Markelov, V.V., Kostishin, M.O., Zharinov, I.O., Nechaev, V.A. (2016). Forming route trajectories for aiborne multi-function displays. Information and control systems, no. 1 (80), pp. 40–49. DOI: 10.15217/issn1684-8853.2016.1.40 (in Russian)Петраш В.Я. Особенности автоматизированного проектирования беспилотных летательных аппаратов с аэрогазодинамическим управлением. М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2009. 95 с.Petrash, V.Ya. (2009). Features of automated design of unmanned aerial vehicles with aerogasdynamic control. Moscow: MAI-PRINT, 95 p. (in Russian)Петраш В.Я. Баллистическое и массово-геометрическое проектирование беспилотных ЛА в учебной САПР: учеб. пособие. М.: Изд-во МАИ, 2020. 98 с.Petrash, V.Ya. (2020). Ballistic and mass-geometric design of unmanned aerial vehicles in an educational CAD system: Tutorial. Moscow: MAI, 98 p. (in Russian)Яковлев Г.А., Масальцева Е.К. Моделирование траектории полета ракеты с вертикальным пуском // Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов. 2018. № 17. С. 393–402.Yakovlev, G.A., Masaltseva, E.K. (2018). Modeling the flight course of vertical launching rockets. Tekhnika XXI veka glazami molodykh uchenykh i spetsialistov, no. 17, pp. 393–402. (in Russian)Chen Q. Comparison of different k-ε models for indoor air flow computations // Numerical Heat Transfer. 1995. Vol. 28, no. 3. Pp. 353–369. DOI: 10.1080/10407799508928838Chen, Q. (1995). Comparison of different k-ε models for indoor air flow computations. Numerical Heat Transfer, vol. 28, no. 3, pp. 353–369. DOI: 10.1080/10407799508928838Du W., Zhou H., Chen W. Trajectory optimization for agile-turn of vertically launched missile // 2016 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, 2016. Pp. 2110–2115. DOI: 10.1109/ICMA.2016.755 8892Du, W., Zhou, H., Chen, W. (2016). Trajectory optimization for agile-turn of vertically launched missile. In: 2016 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, pp. 2110–2115. DOI: 10.1109/ICMA.2016.75 58892Маркелов В.В., Костишин М.О., Шукалов А.В. Коррекция курса инерциальной навигационной системы до взлета самолета по информации от спутниковой навигационной системы // Информационно-управляющие системы. 2015. № 6 (79). С. 34–39. DOI: 10.15217/issn1684-8853.2015.6.34Markelov, V.V., Kostishin, М.О., Shukalov, A.V. (2015). Aircraft inertial navigation system pre-takeoff course correction by information from a satellite navigation system. Information and control systems, no. 6 (79), pp. 34–39. DOI: 10.15217/issn1684-8853.2015. 6.34 (in Russian)Ma H.Y., Cheng P.F., Huang H.D. Research on the complete integrated GPS/INS navi¬ga¬tion system of velocity and attitude // Bulletin of Surveying and Mapping. 2016. No. 3. Pp. 10–14.Ma, H.Y., Cheng, P.F., Huang, H.D. (2016). Research on the complete integrated GPS/INS navigation system of velocity and attitude. Bulletin of Surveying and Mapping, no. 3, pp. 10–14.Murty C., Chakraborty D. Numerical characterisation of jet-vane based thrust vectorcontrol systems // Defence Science Journal. 2015. Vol. 65, no. 4. Pp. 261–264. DOI: 10.14 429/dsj.65.7960Murty, C., Chakraborty, D. (2015). Numerical characterisation of jet-vane based thrust vector control systems. Defence Science Journal, vol. 65, no. 4, pp. 261–264. DOI: 10.14429/dsj.65.7960Murty C., Rao M.S., Chakraborty D. Numerical simulation of nozzle flow field with jet-vane based thrust vector control [Электронный ресурс] // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part G Journal of Aerospace Engineering. 2010. Vol. 224, no. 5. Pp. 541–548. DOI: 10.1243/09544100JAERO677 (дата обращения: 15.08.2024).Murty, C., Rao, M.S., Chakraborty, D. (2010). Numerical simulation of nozzle flow field with jet-vane based thrust vector control. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part G Journal of Aerospace Engineering, vol. 224, no. 5, pp. 541–548. DOI: 10.1243/09544100JAERO677 (accessed: 15.08.2024).Tan X., Jian W., Han H. SVR aided adaptive robust filtering algorithm for GPS/INS integrated navigation // Acta Geodaetica et Cartographica Sinica. 2014. Vol. 43, no. 6. Pp. 590–606. DOI: 10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0093Tan, X., Jian, W, Han, H. (2014). SVR aided adaptive robust filtering algorithm for GPS/INS integrated navigation. Acta Geo-daetica et Cartographica Sinica, vol. 43, no. 6, pp. 590–606. DOI: 10.13485/j.cnki.11-2089. 2014.0093Tekin R., Atesoglu O., Leblebici-oglu K. Flight control algorithms for a vertical launch air defense missile // Advances in Aerospace Guidance, Navigation and Control / Под ред. Q. Chu, B. Mulder, D. Choukroun, E.J.van Kampen, C. de Visser, G. Looye. Berlin, Heidelberg: Springer, 2013. Pp. 73–84. DOI: 10.10 07/978-3-642-38253-6_6Tekin, R., Atesoglu, O., Leblebici-oglu, K. (2013). Flight control algorithms for a vertical launch air defense missile. In: Advances in Aerospace Guidance, Navigation and Control, in Chu Q., Mulder B., Choukroun D., van Kampen E.J., de Visser C., Looye G. (eds). Springer, Berlin, Heidelberg, pp. 73–84. DOI: 10.1007/ 978-3-642-38253-6_6Yogesh M., Hari Rao A.N. Solid particle erosion response of fiber and particulate filled polymer based hybrid composites: a review // Journal of Engineering Research and Applications. 2016. Vol. 6, iss. 1. Pp. 25–39.Yogesh, M., Hari Rao, A.N. (2016). Solid particle erosion response of fiber and particulate filled polymer based hybrid composites: a review. Journal of Engineering Research and Applications, vol. 6, issue 1, pp. 25–39.Jiang C., Zhang S.B., Zhang Q.Z. Adaptive estimation of multiple fading factors for GPS/INS integrated navigation systems [Электронный ресурс] // Sensors. 2017. Vol. 17, iss. 6. ID: 1254. DOI: 10.3390/s17061 254 (дата обращения: 15.08.2024).Jiang, C., Zhang, S.B., Zhang, Q.Z. (2017). Adaptive estimation of multiple fading factors for GPS/INS integrated navigation systems. Sensors, vol. 17, issue 6, ID: 1254. DOI: 10.3390/s17061254 (accessed: 15.08.2024).

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