Robust LeGNSS positioning subsystem for UAV with correction and optimal filtering

Authors

DOI:

https://doi.org/10.18372/2073-4751.76.18235

Keywords:

LeGNSS, GNSS, LEO satellites, multi-source integration, positioning, uncrewed aerial vehicle, data analysis, error correction, optimal filtration

Abstract

The integration of LEO satellites with GNSS/INS into a robust LeGNSS positioning subsystem for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) addresses the limitations of traditional GNSS and INS systems. The proposed LeGNSS integrates low-earth orbit (LEO) satellite data with GNSS and MEMS-based inertial systems to enhance UAV positioning accuracy, reliability, and fault tolerance. It aims to overcome challenges like signal degradation and sensor errors through advanced correction and optimal filtering techniques. The paper utilizes Matlab simulations to analyse UAV positioning, considering dynamic environmental factors like wind. It emphasizes the integration of GNSS and INS systems to improve position estimation, highlighting the need for sophisticated filtering and error management. The study demonstrates improved positioning accuracy with the LeGNSS subsystem compared to traditional methods and suggests its application in various sectors employing unmanned aircraft. The research enhances UAV positioning technology and improves safety and operational efficiency.

References

Olfati-Saber R. Flocking for Multi-Agent Dynamic Systems: Algorithms and Theory. IEEE Transactions on Automatic Control. 2006. V. 51. No. 3. P. 401–420.

Zeng Y., Zhang R., Lim T.J. Wireless Communications with Unmanned Aerial Vehicles: Opportunities and Challenges. IEEE Communications Magazine. 2016. V. 54. No. 5. P. 36–42.

Colomina I., Molina P. Unmanned Aerial Systems for Photogrammetry and Remote Sensing: A Review. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. 2014. V. 92. P. 79–97.

Immerzeel W.W., van Beek L.P.H., Bierkens M.F.P. Climate Change Will Affect the Asian Water Towers. Science. 2010. V. 328. No. 5984. P. 1382–1385.

Drusch M., et al. Sentinel-2: ESA's Optical High-Resolution Mission for GMES Operational Services. Remote Sensing of Environment. 2012. V. 120. P. 25–36.

Gustafsson F., et al. Particle Filters for Positioning, Navigation, and Tracking. IEEE Transactions on Signal Processing. 2002. V. 50. No. 2. P. 425–437.

Fax J.A., Murray R.M. Information Flow and Cooperative Control of Vehicle Formations. IEEE Transactions on Automatic Control. 2004. V. 49. No. 9. P. 1465–1476.

Dolintse B.I. Architecture of Integrated Navigation Systems with Enhanced Coordinate Accuracy and Fault Detection. Problems of Informatization and Control. 2023. V. 2. No. 74. P. 31–37.

Holben B.N., et al. AERONET – A Federated Instrument Network and Data Archive for Aerosol Characterization. Remote Sensing of Environment. 1998. V. 66. No. 1. P. 1–16.

Weiser M. The Computer for the 21st Century. Scientific American. 1991. V. 265. No. 3. P. 94–104.

Zhukov I., Dolintse B. Enhancing Accuracy of Information Processing in Onboard Subsystems of UAVs. Technology Audit and Production Reserves. 2023. V. 5. No. 2(73). P. 6–10.

Arulampalam M.S., et al. A Tutorial on Particle Filters for Online Nonlinear/Non-Gaussian Bayesian Tracking. IEEE Transactions on Signal Processing. 2002. V. 50. No. 2. P. 174–188.

Downloads

Published

2023-12-25

Issue

Vol. 4 No. 76 (2023)

Section

Статті

License

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).