Dolintse B. Methods and ways to improve the accuracy of information processing in the onboard subsystems of UAV.

Українська версія

Thesis for the degree of Candidate of Sciences (CSc)

State registration number

0424U000140

Thesis Registration Form

0424U000140.pdf

Applicant for

Bogdan Dolintse

Specialization

05.13.05 - Комп'ютерні системи та компоненти

Date of defense

05-07-2024

Specialized Academic Board

Д 26.062.07

National Aviation University

Essay

The dissertation is dedicated to enhancing the efficiency of positioning systems for unmanned aerial vehicles by using data fusion methods from onboard and satellite information sources, correction methods, and optimal information processing. The object of research is the onboard subsystems of UAVs responsible for positioning, including LEO, GNSS and MEMS. The research proposes a "multi-layered system of systems" approach, which integrates signals from various sources, including LEO satellites of low Earth orbit, GNSS systems, and onboard user sensors. The combined process of synthesizing a robust LeGNSS utilizes the advantages of each component, ensuring redundancy and enhanced positioning accuracy. Error analysis showed that the proposed method surpasses traditional GNSS systems, particularly in dynamic operating conditions. The improved accuracy of the integrated robust LeGNSS subsystem is associated with integrating multiple satellite systems of various types with onboard MEMS and applying optimal information filtering methods. The study also used mathematical modeling to represent the dependencies and interactions when fusing information from various sources. The Kalman filter plays the role of a tool for optimal data processing. The findings of this research have potential applications in several fields, notably in unmanned aerial vehicles and defense sectors. Enhanced positioning accuracy can significantly improve safety, navigation accuracy, and operational effectiveness. The study stands on idealized scenarios for satellite signal reception, which might not always reflect real-world situations. Future studies could analyse the effects of challenging operational environments and consider incorporating more satellite sources or sensors to achieve even greater precision in positioning sources or sensors for further improvements in accuracy. Computer modeling of the synthesized robust LeGNSS was conducted, and its characteristics were obtained. The proposed positioning subsystem model demonstrated improved dynamic characteristics and positioning accuracy indicators compared to existing systems. Key words: UAV, LeGNSS, INS, LEO satellites, information processing, multi-satellite positioning system, precision positioning, unmanned aerial vehicles.

Thesis supervisor

Ihor ZHukov

Official opponents

Oleksandr Chemeris
Volodymyr Opanasenko

Research papers

1. Васильєв В.М., Рогожин В.О., Долінце Б.І. Схема комплексування інерціальної і супутникової навігаційних систем та її дослідження. Проблеми створення, випробування, застосування та експлуатації складних інформаційних систем: збірник наукових праць. Житомир: ЖВІ НАУ, 2013. Вип. 8. C. 20-25.

2. Васильєв В.М., Рогожин В.О., Долінце Б.І. Дослідження похибок інерціально-супутникової навігаційної системи. Наука і техніка Повітряних сил Збройних сил України. Харків: ХУПС, 2013. Вип. 3(12). C. 139-143.

3. Vasyliev V.M., Rogozhyn V.O., Dolintse B.I. Integration of inertial and satellite navigation systems using corrective circuits for UAV. Actual Problems of Unmanned Aerial Vehicles Developments (APUAVD). IEEE Xplore, 2015. Р. 193-197. DOI: 10.1109/APUAVD.2015.7346597.

4. Vasyliev V., Rogozhyn V., Dolintse B. Accuracy analysis of inertial-satellite navigation system Integrated with using corrective circuits. Electronics and Control Systems. 2015. Вип. 4(46). Р. 46–51. DOI: 10.18372/1990-5548.46.9930.

5. Vasyliev V., Dolintse B. Integration of Inertial and Satellite Navigation Systems with using Corrective Circuits and Filtering. Methods and Systems of Navigation and Motion Control (MSNMC). IEEE Xplore, 2016. Р. 275-278. DOI: 10.1109/MSNMC.2016.7783160.

6. Dolintse B., Balakin S. Risk assessment in computer networks inherent in critical infrastructures. Проблеми інформатизації та управління. 2022. №2(70). Р. 4-9. DOI: 10.18372/2073-4751.70.16840.

7. Dolintse B. Architecture of integrated navigation systems with enhanced coordinate accuracy and fault detection. Проблеми інформатизації та управління. 2023. Вип. 2(74). Р. 31-37. DOI: 10.18372/2073-4751.74.17878.

8. Zhukov I., Dolintse B. Enhancing accuracy of information processing in onboard subsystems of UAVs. Technology Audit and Production Reserves. №5/2(73), 2023. Р. 6–10. DOI: 10.15587/2706-5448.2023.287700.

9. Zhukov I., Dolintse B., Balakin S. Improving the Accuracy of Air Navigation Systems for Unmanned Aerial Vehicles. Dependable Systems, Services and Technologies (DESSERT). IEEE Xplore, 2023. P. 1-7. DOI: 10.1109/DESSERT61349.2023.10416511.

10. Dolintse B. Robust LeGNSS positioning subsystem for UAV with correction and optimal filtering. Проблеми інформатизації та управління. 2023. №4(76). Р. 10-16. DOI: 10.18372/2073-4751.76.18235.

11. Васильєв В.М., Рогожин В.О., Долінце Б.І. Моделювання та оптимізація параметрів інтегрованої інерціально-супутникової навігаційної системи з коригувальними ланцюгами. Молодий вчений. 2016. Вип. 7(34). C. 184-187.

12. Долінце Б.І. Вплив навігаційних похибок на прийняття рішень в системах попередження зіткнень літаків. Політ. Сучасні проблеми науки: ХІІ міжнар. науково-практ. конф. студентів та молодих учених, м. Київ, 4-5 квітня 2012 р.: тези доп. Київ: НАУ, 2012. С. 30.

13. Долінце Б.І. Дослідження характеристик інерціально-супутникової навігаційної системи з коректорами в динамічних режимах роботи. Політ. Сучасні проблеми науки: ХІІІ міжнар. науково-практ. конф. студентів та молодих учених, м. Київ, 3-4 квітня 2013 р.: тези доп. Київ: НАУ, 2013. С. 123.

14. Долінце Б.І. Сучасні методи та засоби обробки інформації в інтегрованих навігаційних системах літальних апаратів. Політ. Сучасні проблеми науки: ХV міжнар. науково-практ. конф. студентів та молодих учених, 8-9 квітня 2015 р.: тези доп. Київ: НАУ, 2015. С. 25.

15. Dolintse B. Modern Trends and Issues of the Development and Improve the Accuracy of Navigation Systems for UAVs. В: Safety in Aviation and Space Technologies: Proceeding of The Seventh World Congress “Aviation in the XXI-st Century”, 19-21 вересня 2016, Kyiv. Vol.2. P. 59-62.

16. Zhukov I., Dolintse B., Balakin S. Using corrective circuits and filtering for integration of low-cost inertial and satellite navigation systems. Safety in Aviation and Space Technologies: Proceeding of The Twenty Two World Congress “Aviation in the XXI-st Century”, September 28-30, 2022, Kyiv. 2022. Vol.2.2. P. 8-12.

17. Долінце Б.І. Методи зменшення похибок інерціально-супутникової навігаційної системи. Проблеми навігації і управління рухом: всеукр. наук.-практ. конф. молодих учених та студентів, 28-29 листопада 2012, Київ. Тези доп. НАУ. 2012. С. 45.

18. Васильєв В.М., Долінце Б.І. Інерціально-супутникові навігаційні системи для безпілотних літальних апаратів. Сучасні проблеми авіакосмічних технологій та систем: науково-практичний семінар, 17–21 червня 2013, м. Житомир. Тези доп. НАУ. 2013. С. 6.

19. Журавель Н.В., Долінце Б.І. Підвищення точності навігаційного сигналу за допомогою фільтру Калмана. Збірник тез доповідей XІV Міжнародної науково-практичної конференції “Комп’ютерні системи та мережні технології” (CSNT-2023), Київ, 13–14 квітня 2023. Київ: НАУ. 2023. С. 92–93.

Files

restricted.docx

Similar theses

0525U000413

Kashtalian S. Antonina

Elements of the theory and practice of creating multicomputer systems of combined anti-virus baits and traps in corporate networks

0425U000239

Ihor Y. Romanets

Intelligent computer system for detecting malicious IP-telephony messages in a corporate network

0525U000092

Yaroslav O. Osadchuk

Self-oscillating transducers of physical quantities and devices based on them for general and special purpose computer systems and networks

0425U000034

Ivan M. Zholubak

The methods and tools for creating reconfigurable units for cryptographic data protection in cyber-physical systems

0524U000165

Vadym V. Shkarupylo

Methods and means for safety-critical systems’ software and algorithmic constituent design process artifacts control