|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Разработка методов и алгоритмов решения проблемы инерциальной векторной гравиметрии на основе комплексирования инерциально-спутниковых данных и геофизических моделейНИР
Development of methods and algorithms for solving the inertial vector gravimetry problem based on the integration of inertial navigation and satellite navigation data and geophysical models
- Руководитель НИР: Парусников Н.А.
- Ответственные исполнители: Болотин Ю.В., Вязьмин В.С., Голован А.А.
- Участники НИР: Вавилова Н.Б., Козлов А.В., Папуша И.А., Попеленский М.Ю.
- Подразделение: Кафедра прикладной механики и управления
- Срок исполнения: 28 декабря 2018 г. - 25 декабря 2021 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 19-01-00179
- Номер ЦИТИС: АААА-А19-119120690025-2
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Аналитическая механика, устойчивость движения проблемы управления и оптимизации, мехатроника
- ПН России: Транспортные и космические системы
- Направление технологического прорыва России: Стратегические информационные технологии
- Критическая технология России: Технологии информационных, управляющих, навигационных систем
-
Рубрики ГРНТИ:
- 30.03.19 Математические методы механики
-
Ключевые слова:
аномалия сила тяжести, вейвлет-анализ, оптимальное оценивание, инерциальная навигация, спутниковая навигация, авиационная гравиметрия
airborne gravimetry, gravity disturbance, wavelet analysis, gnss navigation, inertial navigation, optimal estimation -
Описание:
Целью проекта является разработка методов и алгоритмов инерциальной векторной гравиметрии, направленных на одновременное определение всех трех компонент вектора силы тяжести по данным аэрогравиметрической съемки. Для разрешения задачи предполагается привлечение информации о пространственном поведении поля силы тяжести в локальном районе съемки. Предполагается использование геофизических моделей на основе марковских случайных полей и гармонического вейвлет-разложения на сфере. На основе указанных моделей будут разработаны постановки и алгоритмы решения проблемы инерциальной векторной аэрогравиметрии как задачи оптимального оценивания. Результаты проекта внесут вклад как в прикладную геофизику, так и в теорию оценивания и теорию инерциальной навигации.
-
Abstract:
The aim of the project is the development of methods and algorithms of inertial vector gravimetry for determination of the gravity vector from airborne survey data. To solve the problem, it is supposed to use information about the spatial behavior of the gravity in the local survey area. It is supposed to use geophysical models based on Markov random fields and harmonic wavelet decomposition on the sphere. On the basis of these models, the porblem statement and algorithms for solving the problem of vector airborne gravimetry will be developed as problems of optimal estimation. The results of the project will contribute both to applied geophysics, and to the theory of estimation and the theory of inertial navigation
-
Планируемые результаты:
Ожидаемые результаты реализации проекта. 1) Будут разработаны и опробованы на модельных и полунатурных данных алгоритмы векторной аэрогравиметрии на основе сферических вейвлет-разложений поля и на основе двумерных марковских случайных полей. Ожидается существенное улучшение точности оценок вектора силы тяжести (по крайней мере на 30% для горизонтальных компонент) по сравнению со стандартным стохастическим подходом. Планируется внедрение в прикладное ПО перспективного векторного гравиметра GT-3A разработки компании «Гравиметрические технологии». 2) Будет разработан алгоритм обработки первичных измерений СНС на основе метода l1/l2-аппроксимации. На основе обработки экспериментальных данных, содержащих сбои, будут показаны эффективность и надежность алгоритма по сравнению со стандартными методиками. 3) Будет разработан компьютерный полунатурный имитатор задач инерциальной аэрогравиметрии на основе моделей функционирования аэрогравиметра GT2A.
- Добавил в систему: Вязьмин Вадим Сергеевич
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 28 декабря 2018 г.-25 декабря 2019 г. | Разработка методов и алгоритмов решения проблемы инерциальной векторной гравиметрии на основе комплексирования инерциально-спутниковых данных и геофизических моделей |
| Результаты этапа: В 2019 г. получены следующие основные результаты: 1. Разработана математическая модель поля силы тяжести, основанная на параметризации возмущающего потенциала на траектории летательного аппарата сферическими базисными скейлинг-функциями. Были выбраны скейлинг-функции Абеля-Пуассона, которые характеризуются локальностью в пространстве и возможностью контроля ширины частотного диапазона на сфере. Указанные свойства важны при решении задачи векторной гравиметрии (см.п.2). 2. Разработан алгоритм решения задачи векторной гравиметрии, основанный на оптимальном оценивании параметров модели поля силы тяжести (п.1) и инструментальных погрешностей инерциальных датчиков векторного гравиметра по измерениям на траектории полета летательного аппарата. Особенностью алгоритма является учет пространственной коррелированности поля силы тяжести. Данная информация не учитывается традиционными методами, основанными на моделях вектора силы тяжести во времени. 3. Проведена проверка разработанного в п.2 алгоритма на сымитированных данных бескарданного векторного аэрогравиметра. Проведено сравнение с традиционным методом, основанным на моделировании вектора силы тяжести во времени. Показано, что разработанный алгоритм (п.2) способен существенно повысить точность оценивания вектора силы тяжести. 4. Разработаны элементы компьютерного полунатурного имитатора данных бескарданной аэрогравиметрии, включающие имитацию компонент вектора силы тяжести, погрешностей инерциальных датчиков БИНС и СНС (на основе записей измерений реальных приборов в статических экспериментах). 5. Разработан алгоритм оценивания аномалии силы тяжести на повторных галсах по измерениям скалярного аэрогравиметра, учитывающий пространственные свойства аномалии (зависимость от координаты вдоль галса). Алгоритм основан на пространственной модели аномалии на галсе, построенной при помощи базисных сплайнов. Алгоритм был тестирован на данных аэрогравиметра GT-2A и сравнивался со стандартным алгоритмом, основанным на марковских моделях силы тяжести. Показано, что новый подход позволил повысить точность оценивания аномалии на повторных галсах на 15-20%. 6. Разработаны методики калибровки рассинхронизации гироскопических трактов и сайз-эффекта БИНС, нечувствительные к погрешностям калибровки остальных параметров модели погрешностей инерциальных датчиков. 7. Исследована возможность интеграции данных низкоточной БИНС и ГНСС с целью определения углов крена и тангажа носителя до 0.1 градуса и координат до 1 метра. Разработан алгоритм интеграции, основанный на постобработке данных, расширенных моделях погрешностей БИНС и статистическом анализе качества данных ГНСС. Алгоритм проверен обработкой реальных данных, полученных в экспериментах с автомобилем. На основе сравнения с интегрированным решением прецизионных БИНС и ГНСС показана достижимость требуемой точности. | ||
| 2 | 26 декабря 2019 г.-26 декабря 2020 г. | Разработка методов и алгоритмов решения проблемы инерциальной векторной гравиметрии на основе комплексирования инерциально-спутниковых данных и геофизических моделей |
| Результаты этапа: | ||
| 3 | 1 января 2021 г.-25 декабря 2021 г. | Разработка методов и алгоритмов решения проблемы инерциальной векторной гравиметрии на основе комплексирования инерциально-спутниковых данных и геофизических моделей |
| Результаты этапа: Полученные результаты на Этапе 3: 1) разработан полный комплекс алгоритмов постобработки измерений бескарданного аэрогравиметра; 2) разработана методика выполнения аэрогравмиетрической съемки с бескарданным аэрогравмиетром и проверена на практике при обработке данных реальных съемок; 3) на основе обработке экспериментальных данных сделан вывод об успешном примении разработанных алгоритмов к обработке измерений бескарданного аэрогравиметра; 4) достигнутая точность оценивания силы тяжести составила 1 мГал на основе анализа статистики по пересечениям съемочных галсов. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".