Библиографическое описание:Integrated processing of navigation information in a UAV group using a sigma-point Kalman filter : научное издание / D. D. Dmitriev, A. V. Zhgun, A. B. Gladyshev, V. N. Tyapkin. - Текст : непосредственный // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2026. - Т.16, №4. - P. 51-59. - The study was supported by a grant from the Russian Science Foundation no. 25-19-20070, https://rscf.ru/project/25-19-20070/, and a grant from the Krasnoyarsk Regional Science Foundation. - ISSN 2072-8735. - ISSN 2072-8743, DOI 10.36724/2072-8735-2026-20-4-51-59.
Аннотация:This article examines the problem of improving the accuracy and reliability of navigation support for unmanned aerial vehicles (UAVs) operating in a organized group. The solution is based on integrating information from various navigation systems. A method is proposed for integrating navigation information from an onboard GNSS receiver, an onboard local navigation system that measures the range and direction between UAVs, and navigation data received from other UAVs in the swarm using a data transmission system. When navigating a UAV in a group, several coordinate systems are used: local coordinate systems associated with individual UAVs and the group (leader UAV), as well as a global inertial coordinate system. Therefore, transitions between these coordinate systems require the use of rotation matrices containing nonlinear sine and cosine functions. Because of this, the UAV is considered a nonlinear system, and the resulting error distribution for position measurements will deviate from a Gaussian distribution. To solve this problem, nonlinear filtering methods are proposed. The use of a sigma-point Kalman filter as the primary processing algorithm is justified. This filter provides higher parameter estimation accuracy compared to the extended Kalman filter by approximating the distribution with a deterministic set of sigma points. A procedure for rejecting anomalous measurements (majority voting) and weighted averaging of normalized navigation parameters is proposed. It is shown that the use of a sigma-point Kalman filter allows efficient solution of the problem of integrated processing of navigation information at the level of secondary parameters from heterogeneous sources while maintaining acceptable computational complexity. A functional diagram of the onboard integrated navigation system is described.
В статье рассматривается задача улучшения точности и надежности навигационного обеспечения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), действующих в составе организованной группы, за счет комплексирования информации от различных навигационных систем. Предложен метод комплексирования навигационной информации от бортового ГНСС-приемника, инерциальной навигационной системы, бортовой локальной навигационной системы, измеряющей дальность и направления между БПЛА группы, а также навигационных данных, полученных от других БПЛА - членов группы с использованием системы передачи данных. В связи с использованием нескольких систем координат - глобальной инерциальной и локальных, связанных с отдельным БПЛА и с БПЛА-лидером, требуется использование матриц поворота при переходе между этими системами координат, которые содержат нелинейные функции синуса и косинуса, из-за чего БПЛА рассматривается как нелинейная система и результирующий закон распределения погрешности измерения положения БПЛА в группе будет отличаться от нормального. Для решения этой проблемы предложено применение нелинейных методов фильтрации. В качестве основного алгоритма обработки обосновано применение сигма-точечного фильтра Калмана, который обеспечивает более высокую точность оценки параметров по сравнению с расширенным фильтром Калмана за счет аппроксимации распределения детерминированным набором сигма-точек. Предложена процедура отбраковки аномальных измерений (мажоритарное голосование) и взвешенного усреднения центрированных навигационных параметров. Показано, что применение сигма-точечного фильтра Калмана позволяет эффективно решать задачу комплексной обработки навигационной информации на уровне вторичных параметров от разнородных источников при сохранении приемлемой вычислительной сложности. Описана функциональная схема бортового интегрированного навигационного комплекса.
