Технологии

Выход из многолучевости: оптимизация на основе графов для надёжной навигации

14 Апреля 2022
Выход из многолучевости: оптимизация на основе графов для надёжной навигации

Беспилотные автомобили и наружные мобильные роботы, чтобы достичь точности позиционирования хотя бы меньше нескольких метров, должны преодолевать многолучевые сигналы, состоящие из множества отражённых и преломленных сигналов. Этого недостаточно для автономной навигации. Комбинирование ГНСС с другими датчиками и данными 3D-картографии очень сложно и дорого. То есть существует потребность в повышении точности позиционирования в городских условиях с использованием только ГНСС.

В последнее время внимание привлекают методы, использующие оптимизацию на основе графов, включая исследования в области робототехники и компьютерного зрения. По сравнению с традиционными подходами к фильтрации, такой подход обычно обеспечивает лучшую производительность при интеграции с несколькими датчиками.

Надёжная и точная оценка положения транспортного средства путём добавления нового типа ограничения в оптимизацию на основе графа использует один приёмник с ГНСС-кинематикой относительного времени в реальном времени (TR-RTK), точным ограничением между прошлыми и текущими точками пересечения. Кроме того, добавление смещения часов между ГНСС с несколькими созвездиями в качестве оцениваемого состояния и использование переключаемого ограничения для исключения наблюдений псевдодальности и доплеровской частоты с несколькими ГНСС, которые включают ошибки многолучевости, повышает точность позиционирования.

Проблему позиционирования ГНСС можно свести, таким образом, к задаче оптимизации путём построения графа показателей на основе наблюдений ГНСС.

Точность оценки положения с помощью оптимизации графа показателей существенно зависит от структуры графа и типа используемых факторов. Самая простая структура в качестве границ напрямую использует положение и скорость, вычисленные ГНСС, и называется «слабая связь» (LC). «Сильная связь» (ТС) использует псевдодальность и доплеровские наблюдения от каждого спутника ГНСС в качестве границ. В случае TC к расчётному состоянию необходимо добавить смещение часов приёмника ГНСС. По сравнению с LC, TC может обрабатывать наблюдения с каждого спутника независимо, поэтому к наблюдениям каждого спутника можно применять методы исключения выбросов, такие как переключаемые ограничения. Поэтому ожидается, что TC повысит точность позиционирования в условиях многолучевости.

Однако точность наблюдений псевдодальностей находится на уровне метра и подвержена многолучевому распространению сигналов. Здесь мы добавляем ограничения TR-RTK-GNSS сантиметрового уровня в структуру графа на основе TC, используя наблюдения из группировки с несколькими ГНСС, чтобы обеспечить надёжное позиционирование ГНСС в многолучевых средах.

Для подтверждения эффективности предложенного метода в Японии были проведены тесты кинематического позиционирования с использованием транспортного средства в реальных городских условиях. Для оценки использовалась система с многочастотным приёмником ГНСС и высококачественным IMU. Результаты показывают, что предлагаемый метод имеет самую высокую точность по сравнению с общим методом позиционирования по одной точке, комбинированным методом со свободной связью и комбинированным методом TC.


Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал

Источник: По материалам Inside GNSS
Короткая ссылка:  vestnik-glonass.ru/~rTRiT
30.09.2025
Как докладывает руководство космического сектора ОАЭ, отрасль вступает в новую фазу, стимулируя инновации и рост, превращая страну в глобальный центр инвестиций, исследований и деловых возможностей.
29.09.2025
В России распространение средств радиоэлектронного подавления привело к значительным сбоям в работе навигационных систем в гражданском секторе. Пострадали транспорт, связь, энергетика и другие отрасли, которые зависят от спутниковой навигации. В ответ на эти проблемы формируется рынок помехоустойчивого оборудования, который, по прогнозам экспертов, будет расти «взрывными темпами» в ближайшие три-пять лет. Российские компании уже предложили свои решения, способные подавлять до 15 помех одновременно, но развитие рынка сдерживается отставанием нормативной базы и высокой стоимостью продукции.
29.09.2025
Учёные из Национального исследовательского университета МИЭТ представили инновационный метод контроля работы микросхем для использования в космосе. Эта разработка позволит создавать вакуумные нанотранзисторы следующего поколения, которые будут устойчивы к радиации и экстремально высоким или низким температурам.
26.09.2025
Учёные Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН) по заказу Ракетно-космической корпорации «Энергия» разработали установку для синтеза полупроводниковых материалов в космосе. На данный момент это единственная в мире подобная исследовательская программа. Установка прошла все предполётные испытания и отправлена на МКС 11 сентября на грузовом корабле «Прогресс МС-32».

СТАТЬИ ГЛОНАСС

Киберугрозы как реальность сегодняшнего дня
В 2024 году в нашей стране было зарегистрировано более 765 тысяч правонарушений, совершённых с применением информационно-телекоммуникационных технологий, что составляет приблизительно 40% от общего объёма преступлений. Такие данные приводит новостной сайт Центра международной торговли со ссылкой на МВД РФ. В этом году их будет зарегистрировано ещё больше – можно ни разу не сомневаться. Цифровизация проникла во все сферы деятельности, сделав нашу жизнь продвинутой и комфортной – мы привыкли мгновенно оплачивать всё что хочешь через банковские приложения, управлять бизнесом в облаке, общаться в социальных сетях и одним кликом скупать содержимое маркетплейсов. Увы – вслед за этими удобствами идут массовые утечки персональных данных, промышленный шпионаж, репутационные риски, угрозы национальной безопасности и пр. Это не только экономические потери, но и серьёзные вызовы для государственного суверенитета и общественного доверия к цифровым системам.