Д.Д. Емельянов, Е.Я. Рубинович. Траекторное управление наблюдениями в 3D с борта БПЛА по угломерной информации ... С. 112-130

УДК 517.977

MSC: 49N30, 49N35, 93B52

DOI: 10.21538/0134-4889-2020-26-1-112-130

Работа выполнена при частичной поддержке Программы 7 Президиума РАН.

В 3D рассматривается задача управления траекторией беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Цель управления – повышение точности оценивания пространственных координат БПЛА по дискретным угловым измерениям положения некоторого неподвижного маяка в процессе наведения БПЛА на заданное терминальное множество. Измерения зашумлены дискретным белым шумом с известными характеристиками. Общее время наведения задано.

Ключевые слова: БПЛА, угловые измерения, управление наблюдениями, терминальное наведение

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.   Nardone S.C., Aidala V.J. Optimization of observer trajectories for bearings-only target localization // IEEE Trans. Aerospace and Electronic Syst. 1981. Vol. AES-17, no. 2. P. 162–166. doi: 10.1109/TAES.1981.309141 

2.   Liu P.T. An optimum approach in target tracking with bearing measurements // J. Optim. Theory Appl. 1988. Vol. 56, no. 2. P. 205–214. doi: 10.1007/BF00939407 

3.   Oshman Y., Davidson V. Optimization of observer trajectories for bearings-only target localization // IEEE Trans. Aerospace and Electronic Syst. 1999. Vol. 35, no. 3. P. 892–902. doi: 10.1109/7.784059 

4.   Miller A., Miller B. Tracking the UAV trajectory on the basis of bearing-only observations // Proc. 53rd IEEE Conf. Decision and Control — CDC2014. 2014. N Y: IEEE, 2014. P. 4178–4184. doi: 10.1109/CDC.2014.7040040 

5.   Zajic T., Mahler R.P.S. Particle-systems implementation of the PHD multitarget tracking filter // Proc. SPIE Conf. Series. 2003. Vol. 5096. P. 291–299.

6.   Lanneuville D., Houssineau J. Passive multi-target tracking with GM-PHD filter // Proc. 13th Conf. Inform. Fusion. N Y: IEEE, 2010. P. 1–7. doi: 10.1109/ICIF.2010.5711954 

7.   Bar-Shalom Y., Willett P.K., Tian X. Tracking and data fusion: A Handbook of algorithms. Storrs, CT: YBS-Press, 2011. 1235 p.

8.   Lin X., Kirubarajan T., Bar-Shalom Y. [et al.] Comparison of EKF pseudomeasurement and particle filters for a bearing-only target tracking problem // Proc. SPIE Conf. Series Signal and Data Processing of Small Targets / eds. Oliver E. Drummond. 2002. Vol. 4728. P. 240–250.
doi: 10.1117/12.478508 

9.   Андреев К.В., Рубинович Е.Я. Траекторное управление наблюдателем за мобильной целью по угломерной информации // Автоматика и телемеаника. 2016. № 1. С. 134–162.

10.   Miller S.A., Harris Z.A., Chong E.K.P. A POMDP framework for coordinated guidance of autonomous uavs for multitarget tracking // EURASIP J. Adv. Signal Process. Special issue on signal processing advances in robots and autonomy. 2009. Article ID: 724597. 17 p. doi: 10.1155/2009/724597 

11.   Емельянов Об одной задаче траекторного управления наблюдениями // Автоматика и телемеханика. 1997. Вып. 10. C. 47–58.

12.   Liptser R.S., Shiryaev A.N. Statistics of random processes. NY: Springer-Verlag, 1978. 457 p. doi: 10.1007/978-3-662-13043-8 

Поступила 15.01.2020

После доработки 2.02.2020

Принята к публикации 10.02.2020

Емельянов Дмитрий Дмитриевич
канд. техн. наук
ведущий науч. сотрудник
STFC Rutherford Appleton Laboratory
Harwell, OX11 0QX UK
e-mail: d.emeliyanov@outlook.com

Рубинович Евгений Яковлевич
д-р техн. наук, профессор
главный науч. сотрудник
Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН
г. Москва
e-mail: rubinvch@ipu.rssi.ru

Ссылка на статью: Д.Д. Емельянов, Е.Я. Рубинович. Траекторное управление наблюдениями в 3D с борта БПЛА по угломерной информации // Тр. Ин-та математики и механики УрО РАН. 2020. Т. 26, № 1. С. 112-130.

English

D.D. Emeliyanov, E.Ya. Rubinovich. Trajectory control of 3D observations from an UAV by angular measurements

We consider the 3D problem of controlling the trajectory of an unmanned aerial vehicle (UAV). The purpose of the control is to increase the accuracy of estimating the spatial coordinates of the UAV from discrete angular measurements of the position of a fixed beacon in the process of guidance of the UAV to a given terminal set. The measurements are contaminated by a discrete white noise with known characteristics. The total guidance time is specified.

Keywords: UAV, angular measurements, control of observations, terminal guidance

Received January 15, 2020

Revised February 2, 2020

Accepted February 10, 2020

Funding Agency: This work was partially supported by the Program fundamental research No. 7 of the Presidium of the Russian Academy of Sciences.

Dmitry Dmitrievich Emeliyanov, Cand. Sci. (Engineering), Particle Physics Department of STFC Rutherford Appleton Laboratory, Harwell Science and Innovation Campus, OX11 0QX UK,
e-mail: d.emeliyanov@outlook.com

Evgeny Yakovlevich Rubinovich, Dr. Sci. Engineering, Prof., Trapeznikov Institute of Control Sciences of the Russian Academy of Sciences, Moscow, 117997 Russia, e-mail: rubinvch@ipu.rssi.ru

Cite this article as: D.D.Emeliyanov, E.Ya.Rubinovich. Trajectory control of 3D observations from an UAV by angular measurements, Trudy Instituta Matematiki i Mekhaniki URO RAN, 2020, vol. 26, no. 1, pp. 112–130.