POZITsIONIROVANIE I IDENTIFIKATsIYa PARAMETROV DVIZhENIYa PODVODNOGO APPARATA PO NABLYuDENIYaM SO SLUChAYNYMI ZAPAZDYVANIYaMI

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Рассматривается система нелинейных стохастических функциональноразностных уравнений с ограниченным запаздыванием. Предполагается, что рассматриваемая систеМодель стохастической системы наблюдения, учитывающая случайные временные задержки между поступившим наблюдением и фактическим состоянием движущегося объекта, адаптирована для решения задачи идентификации параметров движения. Приведены уравнения для оптимальной байесовской идентификации. Для практического решения к задаче применен условно-минимаксный нелинейный фильтр (УМНФ). Подробно обсуждается синтез УМНФ, включая выбор структуры фильтра, на примере задачи позиционирования автономного подводного аппарата по наблюдениям стационарных акустических маяков. Выполнен вычислительный эксперимент на близкой к практическим потребностям модели с использованием трех вариантов фильтра - типовой аппроксимации обновляющего процесса, метода линейных псевдонаблюдений и геометрической интерпретации результатов угловых измерений.

About the authors

A. V BOSOV

Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» РАН

Email: ABosov@frccsc.ru
д-р техн. наук Москва, Россия

References

  1. Bar-Shalom Y., X.-R. Li, Kirubarajan T. Estimation with Applications to Tracking and Navigation: Theory, Algorithms and Software. John Wiley & Sons, Inc. 2002.
  2. Ehlers F. (Ed.) Autonomous Underwater Vehicles: Design and Practice (Radar, Sonar & Navigation). London, UK: SciTech Publishing, 2020.
  3. Kebkal K.G., Mashoshin A.I. AUV acoustic positioning methods // Gyroscopy Navig. 2017. V. 8. P. 80-89.
  4. Christ R.D., Wernli R.L. The ROV Manual: A User Guide for Remotely Operated Vehicles. 2nd Edition. Oxford, UK: Butterworth-Heinemann, 2013.
  5. Босов А.В. Фильтрация состояния нелинейной динамической системы по наблюдениям со случайными запаздываниями // АиТ. 2023. № 6. С. 49-66.
  6. Bosov A. Tracking a Maneuvering Object by Indirect Observations with Random Delays // Drones. 2023. V. 7 (468).
  7. Босов А.В. Оптимальная фильтрация состояния нелинейной динамической системы по наблюдениям со случайными запаздываниями // Информатика и ее применения. 2023. Т. 17. Вып. 3. С. 8-17.
  8. Bernstein I., Friedland B. Estimation of the State of a Nonlinear Process in the Presence of Nongaussian Noise and Disturbances // J. Franklin Instit. 1966. V. 281. No. 6. P. 455-480.
  9. Arulampalam S., Maskell S., Gordon N.J., Clapp T. A Tutorial on Particle Filters for On-line Non-linear/Non-Gaussian Bayesian Tracking // IEEE Trans. Signal Processing, 2002. V. 50. No. 2. P. 174-188.
  10. Julier S.J., Uhlmann J.K., Durrant-Whyte H.F. A new approach for filtering nonlinear systems // Proc. IEEE Amer. Control Conf. (ACC’95), 1995. P. 1628-1632.
  11. Пугачев В.С. Рекуррентное оценивание переменных и параметров в стохастических системах, описываемых разностными уравнениями // ДАН СССР. 1978. Т. 243. № 5. С. 1131-1133.
  12. Пугачев В.С. Оценивание переменных и параметров в дискретных нелинейных системах // АиТ. 1979. № 6. С. 63-79.
  13. Pankov A.R., Bosov A.V. Conditionally minimax algorithm for nonlinear system state estimation // IEEE Trans. Autom. Control. 1994. V. 39. No. 8. P. 1617-1620.
  14. Пугачев В.С., Синицын И.Н. Стохастические дифференциальные системы. Анализ и фильтрация. 2-е изд. М.: Наука, 1990. Гл. ред. физ.-мат. лит.
  15. Pugachev V.S., Sinitsyn I.N. Stochastic differential systems-Analysis and filtering. Chichester: Wiley, 1987.
  16. Lin X., Kirubarajan T., Bar-Shalom Y., Maskell S. Comparison of EKF, pseudomeasurement, and particle filters for a bearing-only target tracking problem // Signal and Data Processing of Small Targets 2002, Proceedings of the AEROSENSE 2002, Orlando, FL, USA, 1-5 April 2002; Drummond, O.E., Ed.; International Society for Optics and Photonics, SPIE: Bellingham, WA, USA, 2002. V. 4728. P. 240-250.
  17. Miller A., Miller B. Stochastic control of light UAV at landing with the aid of bearing-only observations // Proceedings of the Eighth International Conference on Machine Vision (ICMV 2015), Barcelona, Spain, 19-21 November 2015; Verikas, A., Radeva, P., Nikolaev, D., Eds.; International Society for Optics and Photonics, SPIE: Bellingham, WA, USA, 2015. V. 9875. P. 474-483.
  18. Huber P.J., Ronchetti E.M. Robust Statistics. Wiley Series in Probability and Statistics (2 ed.). Wiley, 2011.
  19. Льюнг Л. Идентификация систем. Теория для пользователя. М.: Наука, 1991. Ljung L. System Identification—Theory For the User. 2 ed. N.J.: PTR Prentice Hall, 1999.
  20. Bertsekas D.P., Shreve S.E. Stochastic Optimal Control: The Discrete-Time Case. NY: Academic Press, 1978.
  21. Albert A. Regression and the Moor-Penrose Pseudoinverse. N.Y. Academ.: Academic Press, 1972.
  22. Miller A., Miller B., Miller G. AUV navigation with seabed acoustic sensing // Proceedings of the 2018 Australian New Zealand Control Conference (ANZCC), Melbourne, VIC, Australia, 7-8 December. 2018. P. 166-171.
  23. Miller A., Miller B., Miller G. On AUV Control with the Aid of Position Estimation Algorithms Based on Acoustic Seabed Sensing and DOA Measurements. Sensors 2019, 19, 5520.
  24. Miller A., Miller B., Miller G. Navigation of Underwater Drones and Integration of Acoustic Sensing with Onboard Inertial Navigation System // Drones. 2021. V. 5 (83).
  25. Hodges R. Underwater Acoustics: Analysis, Design and Performance of Sonar. N.Y.: Wiley, USA, 2011.
  26. Weirathmueller M., Weber T.C., Schmidt V., McGillicuddy G., Mayer L., Huff L. Acoustic Positioning and Tracking in Portsmouth Harbor, New Hampshire // Proc. OCEANS 2007, Vancouver, BC, Canada, 29 September-4 October, 2007. P. 1-4.
  27. Wong G.S.K., Zhu S.-M. Speed of sound in seawater as a function of salinity, temperature, and pressure // J. Acoust. Soc. Am. 1995. V. 97. P. 1732-1736.
  28. Dushaw B.D., Worcester P.F., Cornuelle B.D., Howe B.M. On Equations for the Speed of Sound in Seawater // J. Acoust. Soc. Am. 1993. V. 93. P. 255-275.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences