Отзыв_официального_оппонента_АфанасьеваВ.Н. (Разработка высокоточных алгоритмов коррекции навигационных систем летательных аппаратов)

Ученому секретарю Диссертационного совета Д 212,141.02 МГГУ им. Н.Э. Баумана к.т.н., доценту Муратову И.В. 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5„стр. 1 ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА на диссертационную работу Шэнь Кай «Разработка высокоточных алгоритмов коррекции навигационных систем летательных аппаратов», представленной к защите на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.01 — «Системный анализ, управление и обработка информации (в технических системах)» Актуальность работы.

Определение навигационных параметров различных динамических объектов, в частности летательных аппаратов (ЛА), осуществляется с помощью навигационных систем и комплексов. На современном этапе развития измерительной техники наиболее точными навигационными системами являются инерциальная навигационная система (ИНС) и спутниковые навигационные системы (СНС) ГЛОНАСС и ОРИ.

Навигационные системы имеют разнообразные погрешности, поэтому для повышения точности навигационных параметров ЛА применяют различные схемы алгоритмической коррекции, которые предполагают совместную обработку сигнююв ИНС и СНС. Особенностями ИНС является высокая помехозащищенность, но с течением времени погрешности увеличиваются и могут достигать неприемлемых величин. Сигналы СНС также содержат ошибки, обусловленные слабой помехозащищенностью канала передачи информации. Они могут быть вызваны целым рядом факторов — от местонахождения до неблагоприятных погодных условий.

Некоторые источники ошибок, возникающих при работе СНС, являются трудно устранимыми. Методы алгоритмической коррекции хорошо разработаны и позволяют успешно компенсировать основные погрешности ИНС, Развитие технических средств и в первую очередь вычислительной техники позволяю реализовывать сложные алгоритмы оптимизации подвижных объектов, функционирующих в условиях неполной информации о состоянии объекта и его взаимодействия со внешней средой. Конструирование таких алгоритмов и методов реализации этих алгоритмов и посвящена диссертационная работа Шин Кай, что являетоя янлаяеи евоеврененной и акгувльнрй.

Целью иссе та ионной аботы является повьппение точности определения навигационной информации алгоритмическим путем за счет использования моделей с повышенными качественными характеристиками наблюдаемости и идентифицируемости. Для достижения поставленной цели решаются следующие основные за ачи: 1. Разработка критерия степени наблюдаемости переменных состояния нелинейных нестационарных систем; 2. Разработка критерия степени идентифицируемости параметров нестационарной модели динамических объектов; 3. Разработка комплексного критерия селекции алгоритма МГУА; 4.

Разработка адаптивного нестационарного фильтра Калмана с повышенными характеристиками наблюдаемости; Метр ы иссле ования. При решении сформулированных задач использовались методы теории автоматического управления, системного анализа, навигационных систем, метод группового учета аргументов и генетический алгоритм. Проверка эффективности разработанных алгоритмов проводится моделированием по данным лабораторного эксперимента с реальными навигационными системами. На чная новизна представленных в диссертации исследований заключается в следующем: 1. Разработан оригинальный численный критерий степени наблюдаемости переменных состояния нелинейных нестационарных систем; 2.

Разработан численный критерий степени идентифицируемости параметров нестационарной модели динамических объектов; 3. Разработан адаптивный нестационарный фильтр Калмана с повышенными характеристиками наблюдаемости; 5. Разработан алгоритм МГУА с комгшексным критерием селекции, позволяющим строить модели с повышенными характеристиками наблюдаемости и идентифицируемости. Тео етическая и и актическая значимость пол ченных ез льтагов нсспейоваззий.

Разработанные ыпоритмы опенипызиа и прогнозировызии позволяют осуществить высокоточную коррекцию навигационной информации ЛА в условиях неполной информации о состоянии среды и наличия неконтролируемых внешних воздействий. Повышение точности навигационной информации ЛА осуществляется путем алгоритмической коррекции с ис1юльзовапием моделей с повышенными характеристиками наблюдаемости и идентифицируемости. Разработанные алгоритмы позволяют повысить точность навигационной информации без существенных материальных затрат, и легко реализуемы в БЦВМ. Сйостоаейносзь поиуиенпых результатов диссертационных иссиедований определяется строгими доказательствами, опирающимися на методы математического конструирования алгоритмов адаптации, математического моделирования, результаты которых согласуются с известными данными, опубликованными в открытой печати.

Результаты диссертационного исследования, а также разработанные алгоритмы коррекции, оценивания, прогнозирования и комплексирования были 2 использованы в учебном процессе на кафедре «Системы автоматического управления» МГТУ им. Н.Э. Баумана и при реализации конкретного технического проекта в Нанкинском университете науки и технологий (Нанкин, КНР). Ап оба ия аботы. Основные положения диссертации прошли апробацию на научных симпозиумах, конференциях, семинарах различного уровня.

Нтбаикайив. ббатериалам диссертадиовной работы соларьватьсв в тб работах, в том числе 12 опубликованных в журналах из перечня изданий, рекомендованных ВАК РФ, в том числе 7 работ из них входят в Ксорпв и ФеЬ о1' Яс1епсе. Ст кт а и объем аботы. Диссертация включает введение, 3 глав, заключения, списка литературы из 108 наименований источников отечественных и зарубежных авторов. Диссертации содержит 126 страниц машинописного текста. Текст диссертации изложен на 126 машинописных страницах, содержит 26 рисунков. Обзор диссертационной работы Во введении дае с обоснование антуан ности темы диссертадии и характеристика области исследований, а также краткий обзор научных результатов, непосредственно относящихся к теме работы. Обосновывается актуальность темы и направления исследований, проводимых в диссертационной работе, практическая значимость темы, а также приведено краткое содержание рабо'и ь В~~~в аой пиве <гНааигадионные системы летательных аппаратов» ривсден обзор состояния проблемы построения навигационных систем, которые используются для определения параметров современных ЛА.

Приведен сравнительный анализ наиболее распространенных навигационных систем. Представлены модели погрешностей ИНС и схемы алгоритмической компенсации погрешностей. Сформулирована постановка задачи диссертационного исследования. Во вто ой главе «Исследование качественных характеристик моделей динамических систем» рассмотрены способы определения качественных характеристик математических моделей динамических систем. Представлены критерии степени наблюдаем ости компонент вектора состояния линейных стационарных систем, а также критерии степени идентифицируемости параметров стационарных моделей динамических систем.

Исследованы критерии наблюдаемости переменных состояния нелинейных нестационарных систем. Разработан численный критерий степени наблюдаемости переменных состояния нелинейных нестацио парных систем. Модифицирован известный численный критерий степени идентифицируемости параметров стационарных моделей для нестационарного случая. В т етьей главе «Алгоритмы коррекции навигационной информации» представлены результаты построения линейных и нелинейных фильтров используемые в схемах коррекции навигационных систем в выходном сигнале. В условиях исчезновения сигналов от внешних измерительных систем применяется коррекция с помощью прогнозирующих моделей погрешностей ИНС. Для построения прогнозирующих моделей использованы алгоритм МГУА и генетический алгоритм.

Представлены результаты конструирования адаптивного фильтра Калмана, в котором использована модель с повышенным характеристикам наблюдаемости; адаптивного фильтр Калмана, агрегированного с алгоритмом МГУА или генетическим алгоритмом и критерием степени наблюдаемости переменных состояния нелинейных систем. В четве той главе «Экспериментальные исследования» приведены результаты экспериментальных исследований разработанных алгоритмов.

Эффективность предложенных алгоритмов проверена с использованием моделирования полунатурного моделирования с реальными ИНС, установленными на неподвижном основании. Исследована эффективность предложенных в работе алгоритмов с использованием полунатурного моделирования с реальной ИНС, установленной на неподвижном основании; приведены результаты моделирования: нестационарного фильтра Калмана, алгоритма МГУА с комплексным критерием селекции, модифицированного нелинейного фильтра Калмана; представлены результаты анализа точностных характеристик разработанных алгоритмов.

Анализ точностных характеристик разработанных алгоритмов показал их эффективность и работоспособность для повышения точности навигационных систем ЛА. В заключении диссертации представлены основные полученные результаты диссертационной работы. К основным результатам исследований, представленных в диссертации, следует отнести: 1. разработан численный критерий степени наблюдаемости переменных состояния нестационарных моделей динамических систем; 2, разработан численный критерий степени наблюдаемости переменных состояния нелинейных моделей динамических систем; 3.

разработан численный критерий степени идентифицируемости параметров нестационарной модели динамических систем; 4. разработан адаптивный нестационарный фильтр Калмана с повышенными характеристиками наблюдаемости; 5. разработан алгоритм МГУЛ с комплексным критерием селекции, позволяющим строить модели с повышенными характеристиками наблюдаемости и идентифицируемости; 6. разработаны адаптивные модификации нелинейного фильтра Калмана, включающие улучшенные модели, построенные алгоритмами МГУА и ГА. По ~ иссе та~ ии имеются еле ю ие замечания: Стр.43-44. «Система (2.1) и (2.2) называется полностью наблюдаемой на интервале времени (Г„,Г, ~, если вектор состояния х, = х(Г,) можно определить по известному вектору измерений к(~).