Интернет конференция по проблемам теории и практики управления

Название: Квадратнокорневой расширенный фильтр Калмана с переключением режима измерений для задач навигации
Автор: Максим Игоревич Макаров
Соавторы:
Морозов Ю. В., Макаров М. И., Коргин Н. А.,Фархадов М. П., Далингер Я. М.
Аннотация:
Рассматривается задача совместного позиционирования и оценивания ориентации подвижного объекта по данным инерциального измерительного блока (ИНС) и спутниковой навигационной системы (ГНСС). Предлагается квадратнокорневой расширенный фильтр Калмана (SR-EKF) с
переключением режима обработки измерений курса. Квадратнокорневая реализация основана на QR-разложении и обеспечивает численную устойчивость и гарантированную положительную полуопределённость ковариационной матрицы. Для компенсации деградации ГНСС-сигнала в условиях многолучевости и затенения (при проездах под мостами) реализован механизм переключения: при превышении порога по метрике качества сигнала (СКО) коррекция курса отключается, а ковариация измерительного шума масштабируется. Описаны нелинейная модель движения, модель измерений по данным положения, скорости и курса от ГНСС и крена/тангажа от акселерометра, а также асинхронный многоскоростной алгоритм интеграции. Работоспособность подтверждена на
реальных данных двух маршрутов с эпизодами деградации ГНСС при проездах под мостами.
Ключевые слова:
расширенный фильтр Калмана, квадратнокорневая реализация, QR-разложение, ИНС, ГНСС, позиционирование,
кватернион, переключение режима, многолучевость

Название: Особенности построения сглаженной траектории при наличии большого числа точек траектории
Автор: Максим Игоревич Макаров
Соавторы:
Морозов Юрий Викторович ИПУ 16 лаб.
Аннотация:
В статье представлен метод сглаживания траектории, полученной с использованием высокочастотных данных о движении мототехники по пересечённой местности, с целью повысить точность и плавность траекторий в условиях присутствия шума. Основное внимание уделено особенностям применению квинтических В-сплайнов, которые обеспечивают высокую степень гладкости при описании траектории и предварительной фильтрации данных. В статье последовательно описаны технические и математические сложности, возникающие при реализации алгоритма на реальных данных, а также предложены методы их преодоления. Один из таких методов — фильтрация выбросов для устранения резких отклонений исходной траектории с использованием цифрового фильтра Баттерворта. Рассмотрены и протестированы различные подходы для работы с большим количеством точек траектории, включая разбиение данных на отдельные перекрывающиеся окна с их последовательной сшивкой, что значительно улучшает производительность алгоритма. Для оптимизации вычислений также предложено использовать разреженные матрицы, эффективно работающие с большим объемом данных и занимающих сущесвенно меньший объем памяти компьютера по стравнению с традиционными. Эффективность предложенного подхода подтверждена на примерах, где визуализированы сглаженные траектории, полученные из зашумленных данных.
Ключевые слова:
В-сплайн, GNSS приемник, кривизна, оптимизация, сглаживание траекторий