Експериментальне дослідження інтегрованих навігаційних систем в задачах відстеження траєкторій квадрокоптерів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.18372/1990-5548.73.17016

Ключові слова:

глобальна навігаційна супутникова система, інерціальна навігаційна система, система наведення та управління, квадротор, експериментальні дослідження, льотні випробування

Анотація

У статті представлено результати експериментальних досліджень інтегрованої системи навігації, наведення та керування квадрокоптера. Представлені математичні основи дослідження системи. Представлено алгоритм функціонування інтегрованої системи. Наведено рівняння оптимального оцінювання. Описано особливості експериментального обладнання. Змодельована траєкторія квадрокоптера в горизонтальній площині. Досліджено координати топоцентричної системи координат. Наведено результати експериментальних досліджень. Представлені компоненти швидкості. Наведено графічні залежності кутів рискання, тангажу та крену. Отримані результати можуть бути корисними для створення перспективних навігаційних систем для квадрокоптерів. Вони дозволяють підвищити якість їх навігації.

Біографії авторів

Василь Михайлович Кондратюк , Національний авіаційний університет, Київ

Кандидат технічних наук. Cтарший науковий співробітник

Науково-навчальний центр «Аерокосмічний центр»

Світлана Іванівна Ільницька , Національний авіаційний університет, Київ

Кандидат технічних наук. Cтарший науковий співробітник

Науково-навчально центр «Аерокосмічний центр»

Олександр Вікторович Куценко, Національний авіаційний університет, Київ

Кандидат технічних наук. Cтарший науковий співробітник

Науково-навчальний центр «Аерокосмічний центр»

Ольга Андріївна Сущенко , Національний авіаційний університет, Київ

Доктор технічних наук. Професор

Факультет аеронавігації, електроніки та телекомунікацій

Марина Василівна Кондратюк , Національний авіаційний університет, Київ

Науковий співробітник

Науково-навчальний центр «Аерокосмічний центр»

Олександра Василівна Семененко, Національний авіаційний університет, Київ

Молодший науковий співробітник

Науково-навчальний центр «Аерокосмічний центр»

Посилання

V. Kharchenko, V. Kondratyuk, S. Ilnytska, O. Kutsenko, and V. Larin, "Urgent problems of UAV navigation system development and practical implementation," 2013 IEEE 2nd International Conference Actual Problems of Unmanned Air Vehicles Developments Proceedings (APUAVD). Proceedings, 2013, pp. 157–160. https://doi.org/10.1109/APUAVD.2013.6705313

S. Ilnytska, V. Kondratiuk, O. Kutsenko, and V. Konin, "Potential Possibilities of Highly Accurate Satellite Navigation Use for Landing Operations of Unmanned Aerial Systems," 2019 IEEE 5th International Conference Actual Problems of Unmanned Aerial Vehicles Developments (APUAVD). Proceedings, 2019, pp. 174–177, https://doi.org/10.1109/APUAVD47061.2019.8943873.

I. V. Ostroumov, K. Marais, and N. Kuzmenko, “Aircraft positioning using multiple distance measurements and spline prediction,” Aviation, vol. 26, no. 1, pp. 1–10, 2022. https://doi.org/10.3846/aviation.2022.16589.

Y. N. Bezkorovainyi and O. A. Sushchenko, "Improvement of UAV positioning by information of inertial sensors," 2018 IEEE 5th International Conference on Methods and Systems of Navigation and Motion Control (MSNMC). Proceedings, October 16-19, Kyiv, Ukraine, 2018, pp. 123–126. https://doi.org/10.1109/MSNMC.2018.8576307

A. Dennis, B. H. Wixom, and R. M. Roth, System Analysis and Design, Wiley, 2014.

C. S. Wasson, System Analysis, Design,and Development: Concepts, Principles, and Practices, A Wiley-Interscience publication, 2005, 832 p. https://doi.org/10.1002/0471728241

I. V. Ostroumov, V. P. Kharchenko, and N. S. Kuzmenko, "An airspace analysis according to area navigation requirements," Aviation, vol. 23, issue 2, 2019, pp. 36–42. https://doi.org/10.3846/aviation.2019.10302

I. Ostroumov and N. Kuzmenko, “Configuration Analysis of European Navigational Aids Network,” 2021 Integrated Communications Navigation and Surveillance Conference (ICNS). Proceedings, 2021, pp. 1–9, https://doi.org/10.1109/ICNS52807.2021.9441576.

O. A. Sushchenko, Y. M. Bezkorovainyi, and V. O. Golytsin, “Processing of redundant information in airborne electronic systems by means of neural networks,” IEEE 39th International Conference on Electronics and Nanotechnology, ELNANO-2019. Proceedings, Kyiv, Ukraine, April 16-18, 2019, pp. 652–655. https://doi.org/10.1109/ELNANO.2019.8783394

R. Beard, Quadrotor Dynamics and Control Rev 0.1, 2008. Available at: https://scholarsarchive.byu.edu/ facpub/13252.

Swee King Phang, Chenxiao Cai, Ben M. Chen, and Tong Heng Lee, “Design and Mathematical Modeling of a 4-Standard-Propeller (4SP) Quadrotor,” The 10th World Congress on Intelligent Control and Automation. Proceedings, Beijing, China, 2012, pp. 3270–3275. https://doi.org/10.1109/WCICA.2012.6358437

T.-S. Tsay, “Guidance and Control Laws for Quadrotor UAV,” WSEAS Transactions on Systems and Control, vol. 9, 2014, pp. 606–613.

V. Kondratiuk, V. Konin, O. Kutsenko, et al., “Testing Static and Kinematic Modes of Precise Point Positioning Service in Ukraine,” Radioelectronic and Communication Systems, vol. 62, pp. 530–540, 2019. https://doi.org/10.3103/S0735272719100054

R. C. Leishman, J. C. Macdonald, R. W. Beard, T. W. McLain, Quadrotors and Accelerometers. IEEE Control Systems Magazine, February 2014, pp. 28–41.

V. B. Larin and A. A. Tunik, “Synthesis of the Quad-Rotor Control Algorithms in the Basic Flight Modes,” TWMS Journal of Pure and Applied Mathematics”, vol. 9, no. 2, 2018, pp. 147–158.

V. B. Larin and A. A. Tunik, “On problem of synthesis of control system for quadrocopter,” International Applied Mechanics, vol. 53, no. 3, 2017, pp. 342–348. https://doi.org/10.1007/s10778-017-0816-4

A. A. Tunik, "Simplified path tracking control laws for quad-rotor considered as nonholonomic system," 2018 IEEE 5th International Conference on Methods and Systems of Navigation and Motion Control (MSNMC). Proceedings, 2018, pp. 83–89, https://doi.org/10.1109/MSNMC.2018.8576316.

P. Castillo, R. Lozano, and A. Dzul, “Stabilization of a mini rotorcraft with four rotors,” IEEE Control Systems Magazine, December 2005, pp. 45–55. https://doi.org/10.1109/MCS.2005.1550152

A. Tunik, S. Ilnytska and O. Sushchenko, "LMI-based synthesis of quadrotor guidance and control system," 2019 IEEE 5th International Conference Actual Problems of Unmanned Aerial Vehicles Developments (APUAVD). Proceedings, 2019, pp. 112–116. https://doi.org/10.1109/APUAVD47061.2019.8943927

G. M. Hoffman, S. L. Waslander, and C. J. Tomlin, “Quadrotor helicopter trajectory tracking control,” AIAA Guidance, Navigation and Control Conference and Exhibition, 18-21 August 2008, Hawaii, Honolulu, pp. 1–14. https://doi.org/10.2514/6.2008-7410

S. Boyd, L. El Ghaoui, E. Feron, and V. Balakrishnan, Linear matrix inequalities in system and control theory, Philadelphia: PA SIAM, 1994, 416 p. https://doi.org/10.1137/1.9781611970777

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-11-24

Номер

Розділ

АВІАЦІЙНИЙ ТРАНСПОРТ