Аннотация. Сигналы навигационных космических аппаратов играют огромную роль в определении собственного пространственного положения подвижных объектов, а также в уточнении показаний систем инерциальной навигации. В последние годы все чаще требуется решать задачи управления движением в условиях слабых или непостоянных сигналов навигационных спутников. Причинами нестабильного сигнала от космических аппаратов могут быть помехи естественного и искусственного происхождения, особенности окружающей среды, например, плотная городская застройка, мощные источники электромагнитного поля, такие как линии электропередач, и другие факторы. Исторически сложившийся путь развития навигационных систем, способствующий, в частности, повышению качества навигационного решения, предполагает последовательное увеличение степени интеграции между инерциальной и спутниковой навигационными системами. Долгое время успешно используются на практике слабосвязанные, сильносвязанные и тесносвязанные навигационные системы. В настоящей статье рассматривается задача глубокой интеграции инерциальной и спутниковой навигационных систем с целью повышения качества навигационного решения при воздействии помех. Показана реализуемость линейного навигационного фильтра системы коррекции, инвариантного к движению объекта управления, на базе которого может быть построена распределенная в вычислительном плане глубокоинтегрированная радиоинерциально-спутниковая навигационная система. В работе представлена структурная схема распределенной глубокоинтегрированной радиоинерциально-спутниковой навигационной системы и определен перечень параметров, которые должны дополнительно поступать от навигационной аппаратуры потребителя (НАП) сигналов глобальной навигационной спутниковой сети в навигационный фильтр по сравнению с известными решениями. Предложен способ высокочастотных преобразований «сырых» радионавигационных параметров в программном обеспечении НАП. Предложена модель погрешностей опорных сигналов: переменной и постоянной составляющей фазы, а также частоты опорных сигналов. Выведены формулы расчета оценок псевдодальности, псевдоскорости и псевдоускорения для формирования в фильтре корректирующих поправок, которые в том числе должны позволить повысить качество навигационного решения, получаемого по показаниям спутников, при условии нестабильного сигнала от космических аппаратов.

Ключевые слова: навигационный фильтр, инерциальные навигационные системы, спутниковые навигационные системы, фильтр Калмана, навигационная информация 

Для цитирования: Тазьба А. М., Шевчик А. А., Александров А. А. Глубокая интеграция инерциальной и спутниковой навигационных систем с использованием линеаризованного фильтра Калмана // Аэрокосмическая техника и технологии. 2026. Т. 4, № 2. С. 346–356. https://doi.org/10.52467/2949-401X-2026-4-2-346-356; https://elibrary.ru/ceathe

Библиографический список

1. Богданов В. С., Кедров В. Д., Тазьба А. М. Особенности построения интегрированных инерциально-спутниковых навигационных систем // Информационно-управляющие системы. 2005. Т. 15, № 2. C. 49–52. https://elibrary.ru/KXZXNF
2. Александров А. А., Тазьба А. М., Ермолина М. А., Русальчук А. А. Разработка бортовых алгоритмов для повышения помехоустойчивости интегрированных инерциально-спутниковых навигационных систем // XLVI Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С. П. Королева и других выдающихся отечественных ученых – пионеров освоения космического пространства. Королевские чтения 2022 : XLVI Академические чтения по космонавтике, Москва, 25–28 января 2022 года. Том 4. Москва: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2022. С. 525–528. https://elibrary.ru/IPNIVL
3. Александров А. А., Шевчик А. А. Эволюция радиоинерциально-спутниковых навигационных систем при переходе между различными уровнями интеграции // Аэрокосмическая техника и технологии. 2024. Т. 2, № 4. С. 177–185. https://doi.org/10.52467/2949-401X-2024-2-4-177-185
4. Пешехонов В. Г. Высокоточная навигация без использования информации глобальных навигационных спутниковых систем // Гироскопия и навигация. 2022. Т. 30, № 1(116). С. 3– https://doi.org/10.17285/0869-7035.0084
5. Патент № RU 2846217 C2. Глубокоинтегрированная инерциально-спутниковая навигационная система на основе метода синхронного детектирования с распределенной системой вычислений и линейным инвариантным навигационным фильтром. Опубл. 02.09.2025. Бюл. № 25.
6. Кабанов С. А. Оптимизация динамики систем при действии возмущений. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. 200 с. ISBN 978-5-9221-0972-7
7. Andrievsky B., Kuznetsov N. V., Kuznetsova O. A., Leonov G. A. Switching algorithm for data fusion of small low-cost UAV navigation system // IFAC Proceedings Volumes. 2013. Vol. 46, no. 30, pp. 206–211. https://doi.org/10.3182/20131120-3-FR-4045.00015
8. Kabanov S. A., Mitin F. V. Synthesis of Optimal Fixed-wing UAV Landing Control Under Changing Terminal Conditions // Unmanned Systems. 2025. Pp. 1–15. https://doi.org/10.1142/S2301385027500208
9. Шмидт Д. Т. Эксплуатация навигационных систем на основе GPS в сложных условиях окружающей среды // Гироскопия и навигация. 2019. Т. 27, № 1(104). С. 3– https://doi.org/10.17285/0869-7035.2019.27.1.003-021
10. Патент № RU2334199 C1. Инерциально-спутниковая навигационная система с комбинированным использованием спутниковых данных / А. А. Фомичев, А. Б. Колчев, В. Б. Успенский, Ю. Ю. Брославец, К. Ю. Счастливец, П. В. Ларионов, Р. В. Пугачев, Т. Н. Вахитов, С. М. Китаев. Опубл. 20.09.2008. Бюл. № 26. 15 с.
11. Тазьба А. М., Леви Ю. В., Ермолина М. А. Структура интегрированных навигационных систем на базе бесплатформенных инерциальных систем средней точности // Интегрированные инерциально спутниковые системы навигации. 2004. С. 115–127. https://elibrary.ru/SDQEKX
12. Бакитько Р. В., Болденков Е. Н., Булавский Н. Т., Дворкин В. В., Ефименко B. C., Косенко В. Е., Нартов В. Я., Мерой А. И., Перьков А. Е., Тюбалин В. В., Урличич Ю. М., Харисов В. Н., Чеботарев В. Е., Шатилов А. Ю. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А. И. Перова, В. Н. Харисова. Изд. 4-е, перераб. и доп. М.: Радиотехника, 2010 г. 800 с.
13. Патент № RU2087867 C1 Комплексная инерциально-спутниковая навигационная система / В.Д. Белов, Г. А. Гунбин, В. Д. Кедров, С. В. Кораолев, Ю. В. Леви, В. Г. Меркин, Л. В. Польсман, С. Г. Скроцкий, Т. А. Стрельцова, А. М. Тазьба, А. А. Фомичев. Опубл. 20.08.1997. 10 с.
14. Патент RU 2277696 C2. Интегрированная инерциально-спутниковая навигационная система / А. А. Фомичев, А. Б. Колчев, В. Б. Успенский, Ю. Ю. Брославец, Г. А. Чистяков, К. Ю. Счастливец, С. М. Китаев. Опубл. 10.06.2006. Бюл. № 16. 14 с.
15. Yang Y., Zhou J., Nies H., Loffeld O., Knedlik S. Development of a Deeply-Coupled GPS/INS Integration Algorithm using Quaternions // Proceedings of the 16th International Conference on Information Fusion, FUSION 2013, Istanbul, Turkey, July 9-12, 2013, рр. 1791–1796.