Отзыв ведущей организации (Разработка высокоточных алгоритмов коррекции навигационных систем летательных аппаратов)

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ А(сц(10(-(ернсэе 001цестБО "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (АО "РПКБ") УТВЕРЖДАЮ Генеральный конструктор, Президент АО «РПКБ», доктор технических наук, профессор, ~~::- 'Засл~яЪ~ный деят ль науки РФ « Щ»~ 00 ' 2017 г. Г.И. Джанджгава ОТЗЫВ ведущей организации на диссертацию Шэнь Кая «Разработка высокоточных алгоритмов коррекции навигационных систем летательных аппаратов», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.01— Системный анализ, управление и обработка информации (в технических системах) Повышение точности навигационных определений в реальном масштабе времени — актуальная задача для различных подвижных объектов, в том числе летательных аппаратов разных классов.

Решение этой задачи осуществляется по двум направлениям: повышение качественных характеристик измерительной базы и повышение эффективности комплексной обработки информации. Повышение точности и стабильности измерений сопряжено с большими техническими и технологическими трудностями и затратами времени. Алгоритмические методы, подкрепленные высоким уровнем современных вычислительно-коммуникационных средств бортового оборудования, могут обеспечить высокое качество навигационных определе- 1ГЗ160 Москооскоо обо., с Роме»скос, 7о. Гкрооао, С. 7 !=.

«~од: сок!~((о',~око.со соя;. д~кссс~ Кок о Фокс 7(С75', 1оа1-07-95, 7(С76 60-19-77 ний при меньших затратах времени и ресурсов. Этим объясняется большое внимание, традиционно уделяемое разработчиками бортового оборудования вопросам комплексной обработки информации (КОИ). Диссертационная работа, нацеленная на дальнейшее усовершенствование алгоритмов КОИ, безусловно актуальна. Заявленная цель работы — повышение точности определения навигационной информации алгоритмическим путем за счет использования моделей с повышенными качественными характеристиками наблюдаемости и идентифицируемости — соответствует современному уровню проработанности проблемы.

Для достижения этой цели предлагается осуществить распространение известных методов оценки наблюдаемости и идентифицируемости отдельных переменных состояния как отношений дисперсий наблюдаемой (идентифицируемой) и измеряемой величин на класс нестационарных нелинейных систем, а также синтез алгоритмов моделей в реальном масштабе времени на основе накопленной статистики из- мерений, Решение задач осуществлялось на основе методов теории автоматического управления, статистической обработки измерений в реальном масштабе времени, моделирования навигационных систем и их погрешностей, группового учета аргументов. Экспериментальная проверка полученных результатов осуществлена методами математического моделирования и лабораторных исследований предложенных алгоритмов: при постобработке полетных записей и при обработке в реальном времени информации навигационных систем (ИНС Ц-ОбО и спутникового приемника) в наземной лаборатории.

Поставленные задачи и выбранные методы исследования соответствуют заявленной цели и обеспечивают ее достижение. Научной новизной обладают следующие основные результаты диссертационной работы: разработка численных критериев степени наблюдаемости и идентифицируемости переменных состояния нестационарных и нелинейных систем; разработка адаптивного нестационарного фильтра Калмана с динамической адаптивной подстройкой моделей на основе метода группового учета аргументов, Практическая значимость результатов проведенных исследований заключается в разработке метода повышения точности прогнозирования погрешностей ИНС за счет уточнения математической модели погрешностей с использованием метода группового учета аргументов.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов и заключения, списка литературы из 108 наименований. В первой главе диссертации рассмотрены основные навигационные системы, используемые в бортовых комплексах — инерциальные и спутниковые (приемники сигналов ГЛОНАСС и бРЯ), описаны некоторые известные методы их комплексирования: разомкнутая и замкнутая схемы коррекции.

Для платформенной ИНС приведены полные и линеаризованные модели погрешностей. Отмечен недостаток разомкнутой схемы коррекции — различие между реальным поведением погрешностей ИНС и используемой при прогнозировании модели, которое особенно заметно при нестационарном режиме (маневрировании ЛА). Сделан вывод о необходимости уточнения прогнозируемой модели в реальном масштабе времени на основе критериев наблюдаемости. В качестве замечания можно указать на допущенное чрезмерное упрощение модели при ее линеаризации, при котором выпадают как высокочастотные, так и низкочастотные (суточные) составляющие.

Во второй главе описаны известные критерии наблюдаемости и идентифицируемости параметров линейной динамической системы, указано, что их практическое применение затруднено из-за необходимости построения матриц большой размерности и определения их рангов. Рассмотрены модификации критериев за счет использования поскалярной обработки векторов некоррелированных или декоррелированных измерений, на основе которых получены вычислительные алгоритмы для формирования степени наблюдаемости для нестационарных условий в виде отношения дисперсий наблюдаемой переменной состояния и измерений. Полученные результаты имеют научную новизну и практическую ценность для разработчиков программно-математического обеспечения КОИ. В качестве замечания можно указать на то, что иллюстрация полученных алгоритмов применительно к анализу модели погрешностей ИНС дана для платформенной системы, в то время как наибольший интерес представляют системы бесплатформенные, особенно микромеханические.

Критерии на основе дисперсий дают оценки качества наблюдения или идентификации для длительных интервалов измерений, при этом практическое значение, особенно для динамичных систем, имеют также мгновенные оценки. Третья глава посвящена разработке алгоритмов коррекции ИНС по данным приемников сигналов глобальных спутниковых систем. Особое внимание уделено разработке алгоритмов прогнозирования погрешностей ИНС в перерывах между из- мерениями.

С целью повышения точности прогнозирования предложено использование адаптивной структуры моделей на основе метода группового учета аргументов, основанного на рекурсивном селективном отборе базовых моделей с постепенным усложнением формируемой модели. В качестве критериев отбора указаны: минимум смещения, регулярность, баланс, простота, а также лучшая наблюдаемость и идентифицируемость, При выборе схем комплексирования выбрана разомкнутая схема как более помехозащищенная. В качестве замечания следует указать, что в работе не раскрыты способы объ- единения критериев в конкретных алгоритмах коррекции. Также следует указать, что, поскольку вид и количественные характеристики модели погрешностей ИНС определяются в основном физическими особенностями используемых инерциальных измерителей и условиями эксплуатации, то при проектировании алгоритмов коррекции вид базовых моделей и используемых критериев должны осуществляться с учетом анализа этих характеристик и условий.

В третьей главе сформулировано имеющее научную новизну предложение по синтезу алгоритма коррекции сигналов ИНС (по разомкнутой схеме) на основе нелинейного фильтра Калмана и алгоритма модификации модели. В четвертой главе описаны результаты экспериментальных исследований научных положений диссертации, проведенные с платформенной ИНС Ц-ОбО, Показана возможность улучшения точности оценки погрешностей ИНС (дрейфа и отклонения платформы) при выборе коэффициентов модели с учетом значений критериев наблюдаемости. Также показана возможность синтеза работоспособных алгоритмов с адаптацией модели на основе метода группового учета аргументов.

В качестве замечания можно указать на отсутствие предложений по выбору па- раметров управления контуром оценивания по расчетным значения критериев. Общие выводы по работе соответствуют заявленной цели, задачам и достигнутому результату — дальнейшему развитию прикладной теории оценивания парамет- ров навигационных систем. Кроме указанных выше можно отметить еще ряд замечаний: допущены недочеты в оформлении рукописи (так, на рис. 3.1, 3.2 отсутствуют обозначения входных сигналов, плохая читаемость ряда графиков на рис. 4.11, 4.13, 4.17); критерий степени наблюдаемости переменных состояния нелинейных моделей, разработанный только для одного класса нелинейных систем — представимых в виде линейных параметризованных дифференциальных уравнений, в выводах по работе указан расширительно — для нелинейных систем.

Содержание автореферата диссертации в целом отражает ее структуру и соответствует содержанию работы. Представленный перечень докладов и публикаций автора по теме диссертации содержит 23 работы, из них 12 — в рецензируемых изданиях, входящих в Перечень ВАК Минобрнауки РФ. К работе приложены акты о внедрении ее результатов в учебный процесс в МГТУ им.

Н.Э. Баумана и в научно-исследовательские работы в Нанкинском университете науки и технологий, подтверждающие практическую ценность и научную новизну диссертации. Заключение Рассмотренная диссертация является научно-квалификационной работой, выполненной на высоком научном уровне, содержащей новое решение научной задачи повышения точности определения навигационных параметров в авиационных комплексах, имеющее значение для развития авиационного приборостроения. Научные результаты получены с применением современных методов теорий управления и обработки информации, практическая значимость результатов дает основания считать, что диссертант владеет необходимыми навыками исследования.

Диссертационная работа полностью соответствует квалификационным требованиям п. 9 «Положения о порядке присуждения ученых степеней», утвержденного постановлением Правительства Российской Федерации от 24.09.2013г, № 842, предъявляемым к диссертациям на соискание ученой степени кандидата наук„а ее автор — Шэн Кай — заслуживает присуждения ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.01 — Системный анализ, управление и обработка информации (в технических системах).

Отзыв рассмотрен на заседании Учебно-научного центра АО «РПКБ», протокол № 11/к от 12.09.2017. Главный конструктор ПО АО «РПКБ», д,т.н., профессор М.И. Орехов ГФУ; Ф'- Директор учебно-научного центра АО «РПКБ», д.т.н. ,,'«,',Ф ..""' А.В. Бабиченко .