Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание технологии построения отказоустойчивых комплексных навигационных систем для беспилотных аппаратов с использованием технического зрения

Докладчик: Черноморский Александр Исаевич

Должность: профессор, Заместитель заведующего кафедрой

Цель проекта:
1. Формулировка задачи/проблемы, на решение которой направлен реализуемый проект. Одним из направлений обеспечения различных потребностей современного общества становится разработка и создание беспилотных аппаратов (БА), решающих широкий круг задач. Такие аппараты производят различные виды наблюдения за территориями и объектами в интересах обеспечения безопасности и экологии, как с воздуха, так и в водной среде и с поверхности Земли. На базе таких аппаратов формируются роботизированные транспортные средства (РТС), которые находят всё большее применение в воздушном и наземном транспорте, сельском хозяйстве, при добыче полезных ископаемых, освоении морских ресурсов. Этими аппаратами доставляются грузы, ведется поиск и разведка ископаемых, решаются многие другие задачи. При этом наиболее динамично развиваются рынки роботизированных воздушных и наземных аппаратов. Общее число таких аппаратов в мире постоянно растет, совершенствуются их облик, бортовое оборудование, улучшаются технические характеристики, и, как следствие, возрастают возможности в решении многочисленных задач. Больших успехов в разработке таких аппаратов достигли специалисты Израиля, США, Австралии, Франции, Германии, Кореи. В России этому вопросу также уделяется большое внимание. С увеличением количества БА и расширением сфер их применения возрастает потребность интеграции беспилотных аппаратов в общее пространство с пилотируемыми/управляемыми транспортными средствами. При этом встает проблема выдерживания требуемого уровня точности позиционирования аппаратов, и, что еще более важно, обеспечения требуемого уровня надежности навигационного обеспечения БА, определяемого в терминах целостности, доступности и непрерывности. Без решения этой проблемы беспилотные аппараты не смогут эксплуатироваться в едином пространстве с другими транспортными средствами. Указанная проблема может быть эффективно решена на основе комплексирования навигационной информации различных бортовых систем. В сложившейся практике наиболее часто основной такого комплексирования служит бесплатформенная инерциальная навигационная система (БИНС), корректируемая от других бортовых средств. В предлагаемой работе помимо традиционных средств коррекции – спутниковых навигационных систем (СНС) ГЛОНАСС/GPS, одометрических систем, аэрометричесикх систем, радиотехнических систем и др. - будут использованы возможности предоставляемые системами технического зрения, по информации от которых будет строиться режим картографирования в реальном времени и процедуры коррекции БИНС. Разрабатываемые алгоритмы комплексной обработки информации позволяют не только оценивать погрешности каждой из подсистем, входящих в состав комплекса, но и строить адаптивные алгоритмы обнаружения и исключения отказов. Для БА, использующих сигналы СНС, актуальной задачей является построение адаптивных алгоритмов комплексных навигационных систем, устойчивых к помехам различной природы и неизвестного вида, включая наиболее критичный тип, вызывающий медленно нарастающие со временем ошибки. Существующие алгоритмы не позволяют надежно диагностировать такого рода помехи для всех спутников рабочего созвездия и обнаружить некатастрофический отказ, например, инерциальных датчиков БИНС. Решением может быть использование навигационных систем на базе технического зрения. Такие системы позволяют одновременно решать задачи определения параметров ориентации и навигации БА и определять координаты реперных точек в относительных или абсолютных системах координат (SLAM-технология). Системы технического зрения несмотря на свои достоинства обладают рядом ограничений, не позволяющих использовать их в качестве единственного источника навигационной информации на борту БА. Прежде всего это проблемы нарастания погрешности со временем и ограничения на сходимость решения. Использование трех систем - БИНС, приёмника СНС и системы на основе технического зрения с применением адаптивных робастных алгоритмов комплексной обработки информации позволяют получить преимущества каждой из них при нивелировании недостатков, и использовать БА даже в критичных режимах. Применение разработанных в рамках выполнения ПНИ методики формирования облика навигационного комплекса, состава и структуры аппаратного и программно-алгоритмического обеспечения позволит повысить конкурентоспособность отечественных БА. Предлагаемые подходы и планируемые результаты будут актуальны для различных применений, например, в составе роботизированных карьерных самосвалов, роботизированной сельскохозяйственной технике, беспилотных летательных аппаратов различных классов и областей применения. Увеличение числа датчиков и систем приводит к ухудшению массо-габаритных характеристик комплекса. Эта проблема решается путем минимизации необходимого состава датчиков и миниатюризации предлагаемых элементных, схемных и структурных решений. Актуальность заявляемого проекта определяется современными тенденциями развития транспортных систем, требующих внедрения широкой и полной автоматизации при высокой степени защищенности пользователей и окружающей среды, что возможной только на основе обеспечения необходимого уровня надежности информационного обеспечения процесса управления движением БА и РТС. Именно на решение этой проблемы и нацелен проект, который призван решить имеющиеся технические трудности в организации навигационного обеспечения указанных аппаратов и систем. Предлагаемые решения позволят повысить конкурентоспособность отечественных разработчиков автоматизированных транспортных систем, робототехнических систем и беспилотных аппаратов. Необходимо отметить, что использование существующих методов и технологий не позволяет решать проблему столь эффективно, как это возможно с использованием предлагаемой технологии комплексирования инерциальной и картографической информации, получаемой от систем технического зрения. Существующие зарубежные аналоги дороги, имеют ограничения по поставкам и часто не могут быть использованы без существенных доработок. Кроме того, последующая модернизация систем на закупленных экспортных образцах будет невозможна. Предлагаемые пути решения проблемы с одно стороны базируются на существующих передовых решениях, а с дугой на оригинальных авторских разработках научного коллектива, подтверждаемые публикациями и результатами интеллектуальной деятельности. Актуальность предлагаемого направления исследования подтверждается рядом долгосрочных прогнозов развития научно-технологических направлений в России. В частности, «Долгосрочный прогноз научно-технологического развития России - 2030» (Министерство образования и науки РФ) дает такие перспективные направления как информационно-коммуникационные технологии (ИКТ), транспортные системы, и проблемы, решаемые в рамках заявляемого прикладного научного исследования (ПНИ) относятся именно к к указанным направлениям. Еще одним перспективным направлением заявлены в указанном прогнозе системы технического зрения, которые также являются важным компонентом в предлагаемом проекте. Перспективными направлениями рынка признаны «…интеллектуальные транспортные системы автоматизированного и автоматического управления воздушными транспортными средствами, в т.ч. беспилотными, а также их группами; ... системы мониторинга, контроля и надзора за обеспечением безопасности на транспорте…». В рамках этих направлений могут быть использованы результаты заявляемого исследования. Перспективы развития этих приоритетных направлений определяется ужесточением стандартов безопасности транспортных средств и систем, чему в полной мере отвечает главное содержание заявляемого проекта. Помимо этого проект решает такие важные проблемы как развитие интеллектуальных автоматических беспилотных транспортных средств и национальных телекоммуникационных и навигационных систем. Перспективность и актуальность заявляемого исследования подтверждает документ "Долгосрочные приоритеты прикладной науки в России" (Министерство образования и науки РФ), который обозначает такие перспективные направления исследований как «Разработка методов и средств высокоточной навигации», "Системы высокоточной автономной посадки летательных и спускаемых аппаратов, навигации и маневрирования наземных и водных транспортных средств", "Создание универсальных интегрированных навигационных систем на основе микромеханических чувствительных элементов и аппаратуры спутниковой навигации". Заявляемый проект полностью соответствует этим направлениям. Это же подтверждает и документ "Долгосрочный прогноз научно-технологического развития России", который в качестве приоритетных областей научных исследований обозначает "Системы автономной посадки летательных и спускаемых аппаратов, навигации наземных и водных транспортных средств" соответствующие предлагаемому проекту. Таким образом, заявляемый проект соответствует тенденциям развития данной области науки и техники, и решает важнейшую задачу повышения надежности навигационного обеспечения управления движением на основе комплексного подхода к обработке всей бортовой информации, включая техническое зрение и картографирование. Такой подход позволяет повышать точность и надежность комплекса и всего БА/РТС не аппаратными, а прежде всего программно-математическими средствами, обеспечивая при этом повышение экономических и массогабаритных показателей. Существенной стороной проекта является новизна заявляемых решений, что подтверждается большим объемом самостоятельно проводимых группой исследований, большим числом публикаций и наличием собственных охраняемых результатов интеллектуальной деятельности. В ходе реализации ПНИ предполагается создать объекты, способные к правовой охране. 2. Формулировка цели реализуемого проекта; конечного продукта, создаваемого с использованием результатов, планируемых при выполнении проекта; места и роли проекта и его результатов в решении задачи/проблемы. Основной целью проекта является получение научных результатов, которые позволят создавать новые виды научно-технической продукции - навигационные системы подвижных объектов, обладающие качественно новыми характеристиками. Вывод на рынок навигационных систем с высокими показателями отказоустойчивости и точности позволит повысить надежность и точность управления подвижными объектами, в том числе беспилотными аппаратами различного назначения. Беспилотная (роботизированная) техника занимает значительную долю мирового рынка в сфере транспорта, строительства, машиностроения, потребительской электроники и оборонной техники. На сегодняшний день нужды отечественных потребителей в большинстве из перечисленных сфер удовлетворяются за счет импортной продукции. Анализ осуществленных и разрабатываемых проектов в области создания отечественных беспилотных (роботизированных) аппаратов позволяет сделать вывод о том, что наиболее сложной при реализации проекта задачей является создание системы автоматического управления беспилотным аппаратом. Высокая степень сложности задачи во многом обусловлена недостаточной точностью и надёжностью навигационных систем, построенных на основе традиционных технологий, применяющихся в пилотируемой технике. Навигационная система в свою очередь является информационным ядром системы управления. Таким образом, создание технологии построения помехозащищенных комплексных навигационных систем для беспилотных аппаратов потенциально позволяет снизить зависимость от импорта за счет его замещения отечественной продукцией, произведенной на основе предлагаемой технологии. Учитывая высокую актуальность описанной выше цели проекта на мировом уровне, реализация проекта также повысит экспортный потенциал отечественных предприятий.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, существующих и перспективных аналогов навигационных комплексов беспилотных (роботизированных) авиационных и наземных транспортных средств, реализующих функции одновременной навигации, картографирования, обнаружения и исключения отказов на базе инерциальных, спутниковых измерений, систем технического зрения.
2.Результаты патентных исследований аналогов и решений.
3. Методика формирования состава и структуры аппаратного, математического и программно-алгоритмического обеспечения робастных навигационных комплексов роботизированных транспортных средств на базе инерциальных, спутниковых систем и систем технического зрения, исходя из требований к точности и надежности определения параметров ориентации, навигации и определения координат реперных точек. Ожидается, что разработанная методика построения навигационного комплекса (НК) будет отличаться от существующих подходов учетом повышенных требований к точности и надежности навигационного обеспечения при условии улучшения конкурентных преимуществ, как на этапах разработки, так и эксплуатации.
4. Состав и структура бортового оборудования стенда натурных испытаний аппаратного, алгоритмического и программно-математического обеспечения разрабатываемого робастного навигационного комплекса на базе автомобильного транспортного средства.
5. Состав, структура, математическое и программно-алгоритмическое обеспечение робастной комплексной навигационной системы, реализующей в едином алгоритме оптимальной обработки информации задачи оценки и определения уровня прогноза точности оценки подсистем комплекса, определения координат реперных точек, а также обнаружения, оценки, сопровождения и исключения из решения измерений содержащих возмущения, заранее неизвестной природы, уровня, времени возникновения и пропадания, превышающих требуемый порог. Таким образом, ожидается получение результата в виде состава, структуры, математического и программно-алгоритмического обеспечения робастной комплексной навигационной системы, которая будет обладать функцией контроля целостности рабочих навигационных полей, с целью исключения как скачкообразных, так и медленно нарастающих возмущений.
6. Дискретный алгоритм бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), дискретный алгоритм курсовертикали, дискретный алгоритм первичной обработки информации от оптико-электронной системы. Перечисленные алгоритмы являются основой работы подсистем навигационного комплекса.
7. Математические модели погрешностей инерциальных датчиков, бесплатформенной инерциальной навигационной системы, курсовертикали, погрешностей первичной обработки сигналов от оптико-электронной системы, погрешностей определения дальностей, радиальных скоростей и набега фазы по измерениям от глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) ГЛОНАСС/GPS. От адекватности использованных математических моделей погрешностей подсистем зависит конечная точность и надежность навигационного комплекса, построенного на основе оптимальной обработки информации. Ожидается, что полученные в ходе работы математические модели позволят использовать их при создании навигационных комплексов на базе предложенной методики.
8. Методика, математическое и программно-алгоритмического обеспечение стенда имитации возмущений для проведения испытаний оптико-электронной системы. Подтверждение и исследование основных свойств предлагаемых подходов к построению навигационных систем возможно только при создании условий наиболее близких к реальным. Стенд имитации возмущений для проведения испытаний оптико-электронной системы позволит всесторонне оценить основные свойства системы, что необходимо, в том числе, для составления математической модели её погрешностей. Проведенный в ходе подготовки заявки предварительный анализ публикаций показывает, что среди отечественных источников информации об аналогичных работах достаточно мало.
9. Методика, математическое и программно-алгоритмическое обеспечение проведения калибровки и идентификации моделей погрешностей инерциальных датчиков, оценки характеристик работы БИНС комплекса на двухосном поворотном столе с термокамерой. Так как БИНС является информационным ядром навигационного комплекса особое внимание следует уделять вопросам калибровки и идентификации моделей погрешностей инерциальных датчиков. Кроме того, требуется проведение оценки характеристик БИНС. Такие работы необходимо на специальном, как правило, дорогостоящем оборудовании, поэтому получение и публикация результатов такого исследования представляет несомненный научный и практический интерес. В рамках ПНИ исполнители работ будут иметь доступ к такому оборудованию.
10. Методика, математическое и программно-алгоритмическое обеспечение имитационного моделирования траектории движения роботизированного транспортного средства, имитационное моделирование внутренних и внешних возмущений различной природы, моделирования алгоритмов ориентации и навигации датчиков и систем, входящих в состав навигационного комплекса, имитационное моделирование алгоритмов комплексной обработки информации, в том числе адаптивного алгоритма оценки погрешностей и прогноза областей неопределённости параметров ориентации и навигации, возмущений, алгоритма интегрально контроля целостности.
11. Методика натурных испытаний макета комплексной навигационной системы на базе автомобильного транспорта. В ходе работы исполнителем будет создана оригинальная методика испытаний навигационных систем различного назначения, в том числе авиационных, с использованием сравнительно доступного автомобильного транспорта.
12. Макет навигационного комплекса.
13. Стенд имитации возмущений для отладки алгоритмов первичной обработки информации оптико-электронной системы.
14. Стенд натурных испытаний навигационного комплекса на базе автомобильного транспортного средства выполненный в корпусе автомобильного бокса для установки на крыше транспортного средства.
15. Результаты имитационного моделирования.
16. Результаты испытаний оптико-электронной системы на стенде имитации возмущений.
17. Результаты калибровки и испытаний инерциальных датчиков на двухосном поворотном столе с термокамерой.
18. Результаты испытаний макета навигационного комплекса на стенде натурных испытаний на базе автомобильного транспорта.
19. Предложения и рекомендации по реализации результатов ПНИ.
20. Проект ТЗ на ОКР по разработке комплексной навигационной системы на базе инерциально-спутниковых систем и систем технического зрения для беспилотных транспортных средств.

Для получения планируемых результатов в рамках ПНИ следует решить следующие задачи:
1. Разработка методики построения навигационного комплекса (НК) роботизированного транспортного средства с повышенными требованиями к точности и надежности навигационного обеспечения при условии улучшения конкурентных преимуществ, как на этапах разработки, так и эксплуатации.
2. Создание робастного адаптивного алгоритма комплексной оптимальной обработки навигационной информации (КОИ) с устойчивостью к внутренним и внешним помехам неизвестной природы, структуры и вида;
3. Разработка алгоритм контроля целостности комплексной навигационной системы (КНС) в составе бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) и системы технического зрения (СТЗ);
4. Создание макета КНС на основе предложенных методик и алгоритмов;
5. Проведение экспериментальных исследований КНС с использованием макета;
6. Обобщение полученных теоретических и экспериментальных результатов, в том числе с целью выделения результатов, способных к правовой охране.
По мере роста числа задач и интеграции беспилотных аппаратов в общее пространство с управляемыми человеком воздушными и наземными транспортными средствами возникает задача повышения уровня точности определения параметров движения роботизированных транспортных средств (РТС), и, что более критично, обеспечения требуемого уровня надежности навигационного обеспечения РТС – целостности, доступности, непрерывности. Однако, решение этих задач с применением более точных измерителей, приводит к снижению конкурентоспособности РТС, прежде всего с точки зрения стоимости РТС и его эксплуатации. Таким образом, перед разработчиками РТС стоит задача построения НК с учётом повышения требований к точности и надежности навигационного обеспечения при условии улучшения конкурентных преимуществ, как на этапах разработки, так и эксплуатации. Решение этой задачи возможно путём формирования ядра НК, которое будет применимо для большинства воздушных и наземных РТС и разработки методик выбора измерителей, структур и состава математического и программно-алгоритмического обеспечения такого ядра. Тем самым достигается унификация, что в конечном итоге предоставит преимущества разработчикам РТС. При формировании ядра НК следует использовать минимальный набор датчиков и систем, ориентируясь на те из них, которые получили широкое распространение в коммерческих, а не специальных приложениях. Такие продукты более доступны с точки зрения стоимости и ограничений на применение. Унификация алгоритмического обеспечения совместно с повышением точности и надежности комплекса достигается за счёт использования алгоритмов КОИ, как основы алгоритмического обеспечения НК, позволяющих оценить погрешности каждой из подсистем и построить адаптивные алгоритмы обнаружения и исключения отказов различного вида.
В качестве основы современных НК РТС, используются инерциальные системы, и, прежде всего, БИНС. Особенностями БИНС являются автономность и помехозащищенность, но и нарастание погрешностей со временем. С целью коррекции БИНС наиболее широкое распространение получили ГНСС ГЛОНАСС/GPS. Их серьезным недостатком является низкая помехозащищённость. Одним из вариантов повышения точности и надежности комплекса является использование измерений от оптических систем – видео/фотокамер и лазерных дальномеров (систем технического зрения). Основной принцип работы систем на базе таких измерителей состоит в формировании навигационного поля на основе распознавания и привязки к некоторой системе координат реперных точек с последующим отслеживанием движения относительно этих точек. Каждая из рассмотренных систем не позволяет поддерживать высокий уровень точности. КОИ от любых двух систем позволяет получить более высокий уровень точности определения параметров ориентации и навигации и построить адаптивные комплексные алгоритмы обнаружения и исключения возмущений в измерениях ГНСС или СТЗ. Однако КОИ не позволяет диагностировать и исключать таким образом отказ каждой из систем в силу невозможности выявления источника погрешностей. Использование трёх систем различной природы измерений при глубокой интеграции в едином алгоритме КОИ информации позволит не только повысить конечную точность работы комплекса и уменьшить время оценки параметров, но и диагностировать и оценивать уровень возмущений, как в отдельных измерениях подсистем, так и отказ подсистем в целом. Также в работе предлагается использовать адаптивный подход к построению оптимального оценивателя, дающий возможность оценки погрешностей измерений подсистем заранее неизвестного вида, происхождения, времени появления и времени исчезновения. Тем самым достигается устойчивость комплекса к внутренним и внешним помехам неизвестной природы, структуры, вида, и, соответственно, достигается улучшение робастных свойств комплекса.
Наиболее часто используемый в настоящее время подход к построению НК РТС заключается в обобщённой последовательности шагов: выбор измерителей – разработка алгоритмов ориентации и навигации – разработка алгоритмов КОИ. Такой подход обусловлен, прежде всего, малым количеством предложений и негибкой структурой отечественного рынка датчиков и систем и относительной "закрытостью" западного рынка. Однако такой подход не является оптимальным с точки зрения получения требуемой точности и надежности работы комплекса в целом. Очевидно, что обратный порядок при построении структуры навигационной части комплекса (требования – режимы работы – измерения – разработка алгоритмов КОИ – разработка алгоритмов ориентации и – выбор измерителей) является более гибким и надёжным с точки зрения достижения результата. Использование предлагаемой унифицированной методики построения комплексов вокруг ядра в виде БИНС, ГНСС и СТЗ совместно с предлагаемым подходом к формированию облика робастных алгоритмов оптимальной обработки информации позволит разработчикам получить гибкий инструментарий проектирования НК для различных классов РТС, и, как следствие, снизить конечную стоимость проектирования и уменьшить время разработки.
Задача обнаружения и исключения за заданный временной интервал измерений, содержащих возмущения, которые приводят к критическому нарастанию погрешностей, является сложной и актуальной. Так, в процессе эксплуатации ГНСС в составе бортового оборудования (БО) воздушных судов (ВС) согласно установленным нормативам требуется выдерживать заданные показатели качества работы системы – точность, доступность, непрерывность и целостность навигационной информации на всех этапах полета. Назначением алгоритмов автономного контроля целостности на борту ВС является обнаружение и исключение из рабочего созвездия потребителя неверного навигационного измерения. Так, например, Квалификационные требования БО спутниковой навигации (КТ-34-01, редакция 4) в режиме неточного захода на посадку устанавливают порог времени задержки сигнализации не более 10 секунд при вероятности невыдачи сигнала предупреждения 0.001 раз на час полёта, вероятности выдачи ложного сигнала предупреждения 0.00001 раз, вероятности ошибочного исключения 0.001 раз и порога срабатывания сигнализации 550 метров. В публикациях авторского коллектива было показано, что предлагаемый в рамках ПНИ подход к формированию адаптивных алгоритмов КОИ позволяет в случае построения навигационного ядра на базе только двух систем, например, БИНС и ГНСС, одновременно обнаруживать, оценивать и исключать измерения от (N-4) НКА ГНСС, где N – общее число рабочих спутников ГНСС. Однако, использование двух систем не позволяет выявить отказ БИНС или ГНСС без назначения опорного решения в виде решения БИНС или ГНСС. Введение в состав ядра третьей навигационной системы позволяет не только улучшить характеристики оптимального оценивания, но и позволит диагностировать отказ одной из систем в целом.
Отдельно следует обозначить типы погрешностей и их влияние на параметры точности и надежности. Для разработки требований и процедур проверки комплексированных по разным схемам БИНС/ГНСС, комитет RTCA SC-159 FAA сформировал рабочую группу, которая исследовала вопрос обнаружения отказов, вызванных медленно нарастающими ошибками. Поскольку у БИНС отсутствует высокочастотный шум, система обнаруживает случайные дрейфы. При этом не удается обнаружить отказ, вызванный медленно нарастающей ошибкой. Алгоритмы оптимальной обработки на базе семейства фильтров Калмана, наиболее часто используемые в комплексных системах, имеют тенденцию «приспосабливаться» и включать в своё решение любой медленноменяющийся переменный дрейф. Поэтому при работе алгоритмов такого типа, медленно нарастающая ошибка может легко избежать обнаружения.
Таким образом, для гражданской авиации, и, соответственно, для авиационных РТС актуальной задачей является построение адаптивных алгоритмов КНС, устойчивых к помехам ГНСС различной природы и неизвестного вида, включая наиболее критичный тип помех – медленно нарастающих со временем. Существующие алгоритмы не позволяют диагностировать такого рода помехи для всех НКА рабочего созвездия и обнаруживать отказ, например, инерциальных датчиков БИНС. Решением может быть использование навигационных систем на базе СТЗ.
Подлежащие разработке методики и алгоритмы КНС требуют экспериментального доказательства работоспособности и исследования свойств систем, построенных на их основе. Для этого в рамках исследований необходимо провести имитационное моделирование, а также создать макет помехозащищенной КНС на основе предложенных методик и алгоритмов. Экспериментальные исследования с использованием макета, учитывая новизну предлагаемого подхода, целесообразно провести с использованием стенда натурных испытаний НК на базе автомобильного транспортного средства. Таким образом, одной из частных задач, решаемых в ходе ПНИ также является создание стенда натурных испытаний НК на базе автомобильного транспортного средства.
Решение сформулированных выше научно-технических задач ввиду безусловной новизны и оригинальности подхода к их решению предоставляет возможность получения результатов исследования, способных к правой охране.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Ожидаемые результаты ПНИ могут быть использованы в различных отраслях: транспорт, строительство, сельское хозяйство, оборонная и бытовая потребительская техника и других. Столь широкий охват сфер применения результатов ПНИ связан с возрастающей необходимостью применения роботизированной (беспилотной) техники для решения широкого круга задач. Возможность исключения человека из процесса управления напрямую зависит от точности и надежности роботизированной системы управления беспилотным аппаратом. Информационной основой функционирования системы управления является навигационный комплекс – комплекс средств, вырабатывающих информацию о местоположении, параметрах движения и ориентации управляемого объекта в пространстве. Таким образом, создание технологии построения отказоустойчивых комплексных навигационных систем для беспилотных аппаратов с использованием технического зрения как раз и позволит существенно повысить точность и надежность систем их управления.
Одной из заявленных задач ПНИ является разработка методики построения навигационного комплекса роботизированного транспортного средства (в широком смысле этого понятия) с повышенными требованиями к точности и надежности навигационного обеспечения при условии улучшения конкурентных преимуществ, как на этапах разработки, так и эксплуатации. Решение этой задачи предполагает появление у заинтересованных отечественных предприятий, в том числе - у индустриального партнера, исполнителей ПНИ, конкурентных преимуществ. Широкий круг отечественных разработчиков навигационных комплексов для различного вида техники (наземный, морской, авиационный транспорт, роботизированная сельскохозяйственная, строительная, добывающая, оборонная, бытовая потребительская техника) получит гибкий инструментарий проектирования навигационных комплексов для различных классов роботизированной техники, и, как следствие, сможет снизить конечную стоимость проектирования и уменьшить время разработки. Такой инструментарий подразумевает унификацию алгоритмического обеспечения совместно с повышением точности и надежности работы навигационного комплекса, что достигается за счёт использования оригинальных алгоритмов комплексной обработки информации.
Созданные на основе результатов данного исследования навигационные системы со значительно улучшенными потребительскими свойствами позволят повысить уровень использования отечественной роботизированной техники во многих отраслях экономики, что, безусловно, должно работать на создание положительного социально-экономического эффекта.
Решение сформулированных в заявке проекта задач, ввиду безусловной новизны и оригинальности подхода к их решению, предоставляет возможность получения результатов исследования, способных к правой охране. Учитывая рост потребностей российской экономики к продукции, позволяющей снизить зависимость от импорта, а также повысить экспортный потенциал отечественных предприятий, лицензионные возможности результатов ПНИ представляются достаточно широкими.

Текущие результаты проекта:
1. Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, существующих и перспективных аналогов навигационных комплексов беспилотных (роботизированных) авиационных и наземных транспортных средств, реализующих функции одновременной навигации, картографирования, обнаружения и исключения отказов на базе инерциальных, спутниковых измерений, систем технического зрения.
2.Результаты патентных исследований аналогов и решений.
3. Методика формирования состава и структуры аппаратного, математического и программно-алгоритмического обеспечения робастных навигационных комплексов роботизированных транспортных средств на базе инерциальных, спутниковых систем и систем технического зрения, исходя из требований к точности и надежности определения параметров ориентации, навигации и определения координат реперных точек.
4. Состав и структура бортового оборудования стенда натурных испытаний аппаратного, алгоритмического и программно-математического обеспечения разрабатываемого робастного навигационного комплекса на базе автомобильного транспортного средства.
5. Состав, структура, математическое и программно-алгоритмическое обеспечение робастной комплексной навигационной системы, реализующей в едином алгоритме оптимальной обработки информации задачи оценки и определения уровня прогноза точности оценки подсистем комплекса, определения координат реперных точек, а также обнаружения, оценки, сопровождения и исключения из решения измерений содержащих возмущения, заранее неизвестной природы, уровня, времени возникновения и пропадания, превышающих требуемый порог.
6. Дискретный алгоритм бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), дискретный алгоритм курсовертикали, дискретный алгоритм первичной обработки информации от оптико-электронной системы. Перечисленные алгоритмы являются основой работы подсистем навигационного комплекса.
7. Математические модели погрешностей инерциальных датчиков, бесплатформенной инерциальной навигационной системы, курсовертикали, погрешностей первичной обработки сигналов от оптико-электронной системы, погрешностей определения дальностей, радиальных скоростей и набега фазы по измерениям от глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) ГЛОНАСС/GPS.