Registration Number
0418U003529, Candidate dissertation
Status
Кандидат технічних наук
Date
22-10-2018
popup.evolution
.
Title
Methods of adaptive estimation of unmanned aerial vehicles movement parameters based on measurement of the sensor network.
Author
Tovkach Igor Olegovych,
popup.head Zhuk Serhii Yakovych
popup.opponent Yuzefovych Volodymyr Vitsentiyovych
popup.opponent Konin Valeriy
popup.rada
National technical university of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv polytechnic institute”
Description
У дисертаційній роботі вирішена актуальна наукова задача розробки методів адаптивного оцінювання параметрів руху маневруючого БПЛА на основі TDOA- і RSS- вимірювань сенсорної мережі і при їх комплексному використанні, які дозволяють підвищити точність визначення його місцеположення.
У першому розділі дисертації показана актуальність задачі визначення параметрів руху БПЛА на основі даних сенсорної мережі, яка обумовлена появою нового класу загроз з використанням БПЛА, що призводить до необхідності розробки систем, які вирішують завдання виявлення, визначення місцеположення і параметрів руху БПЛА. Проведено аналіз методів визначення місцеположення БПЛА на основі TDOA- і RSS- вимірювань сенсорної мережі, що базуються на математичних методах максимальної правдоподібності та найменших квадратів. Відмічено, що у відомих методах обчислення координат БПЛА виконується після надходження вимірювань від всіх датчиків. Розглянуто методи калмановської фільтрації і адаптивного оцінювання параметрів руху цілі і зроблено висновок про доцільність застосування для вирішення сформульованої наукової задачі математичного апарату змішаних марківських процесів у дискретному часу. Виконано постановку задачі дослідження.
У другому розділі дисертації з використанням математичного апарату розширеної калманівської фільтрації розроблені рекурентні алгоритми визначення місцеположення БПЛА за даними сенсорної мережі на основі: TDOA-вимірювань; RSS-вимірювань; комплексної обробки TDOA- і RSS- вимірювань, які після формування початкових умов на основі вимірювань від мінімального числа датчиків, дозволяють рекурентно уточнювати на кожному кроці l місцеположення БПЛА по мірі надходження вимірювань від інших датчиків. За допомогою статистичного моделювання виконано аналіз точностних характеристик розроблених алгоритмів. Проведено їх порівняння з нижньою границею Рао-Крамера і відомими алгоритмами. Також виконано аналіз впливу конфігурації датчиків (топології) сенсорної мережі на точність визначення місцеположення БПЛА. Отримано конфігурації сенсорної мережі, які можуть бути рекомендовані, у випадках відомого і невідомого напрямків появи БПЛА.
У третьому розділі дисертації на основі математичного апарату змішаних марківських процесів в дискретному часі синтезовано оптимальні та квазіоптимальні алгоритми адаптивної фільтрація параметрів руху маневруючого БПЛА за даними сенсорної мережі на основі: TDOA-вимірювань; RSS-вимірювань; комплексної обробки TDOA- і RSS- вимірювань. Оптимальні алгоритми адаптивного є рекурентними і описують еволюцію апостеріорних розподілів оцінюваних параметрів, а оптимальні пристрої є багатоканальними і відносяться до класу пристроїв із зворотними зв'язками між каналами. Квазіоптимальні алгоритми отримані з використанням полігаусівскої апроксимації апостеріорних розподілів. Аналіз отриманих квазіоптимальних алгоритмів виконано за допомогою статистичного моделювання на ЕОМ на прикладі оцінювання параметрів руху БПЛА, що виконує на випадкових часових інтервалах заздалегідь невідомі види маневрів.
У четвертому розділі дисертації виконано аналіз ефективності розроблених в розділах 2 і 3 алгоритмів в просторі, що відповідає реальній ситуації оцінювання параметрів руху БПЛА, який випромінює радіосигнал. Розроблені алгоритми дозволяють отримати характеристики визначення місцеположення БПЛА близькі до потенційно досяжних, що визначаються нижньою границею Рао-Крамера, за всіма трьома просторовими координатам. Також розроблені адаптивні фільтр на основі TDOA- і RSS-вимірювань дозволяють розпізнати зависання і майже рівномірний рух БПЛА з ймовірністю близькою до одиниці. Адаптивний фільтр на основі комплексної обробки TDOA- і RSS- вимірювань дозволяє значно підвищити ймовірність розпізнавання короткочасних маневрів БПЛА. Крім того, проведено порівняльний аналіз обчислювальних витрат, необхідних при реалізації синтезованих алгоритмів, а також можливостей їх реалізації на базі сучасних обчислювальних систем в реальному масштабі часу.
Registration Date
2018-11-05
popup.nrat_date
2020-04-03 / 2026-06-29
