eng
Выпуск #5/2024
Е. Старовойтов, Е. Скиба
НЕПРЕРЫВНАЯ НАВИГАЦИЯ ВНУТРИ И СНАРУЖИ ПОМЕЩЕНИЙ ДЛЯ РОБОТИЗИРОВАННОЙ ЛОГИСТИКИ
НЕПРЕРЫВНАЯ НАВИГАЦИЯ ВНУТРИ И СНАРУЖИ ПОМЕЩЕНИЙ ДЛЯ РОБОТИЗИРОВАННОЙ ЛОГИСТИКИ
Просмотры: 386
DOI: 10.22184/1992-4178.2024.236.5.132.137
Рассмотрена проблема обеспечения непрерывной или сквозной навигации роботов и беспилотных транспортных средств в процессе их движения внутри и снаружи сооружений. Предложен способ непрерывной навигации при переходе из зоны устойчивого приема локальной системы на открытой местности в экранирующее сооружение.
Рассмотрена проблема обеспечения непрерывной или сквозной навигации роботов и беспилотных транспортных средств в процессе их движения внутри и снаружи сооружений. Предложен способ непрерывной навигации при переходе из зоны устойчивого приема локальной системы на открытой местности в экранирующее сооружение.
Теги: artificial intelligence technologies autonomous navigation systems robotics робототехника системы автономной навигации технологии искусственного интеллекта
Непрерывная навигация внутри и снаружи помещений для роботизированной логистики
Е. Старовойтов, к. т. н., Е. Скиба
Рассмотрена проблема обеспечения непрерывной или сквозной навигации роботов и беспилотных транспортных средств в процессе их движения внутри и снаружи сооружений. Предложен способ непрерывной навигации при переходе из зоны устойчивого приема локальной системы навигации (или глобальной спутниковой навигационной системы) на открытой местности в экранирующее сооружение с установленной системой Indoor-навигации и обратно. Представлен навигационный алгоритм движения беспилотного транспортного средства, доставляющего груз из одного экранированного сооружения в другое.
К настоящему времени развитие робототехники и технологий искусственного интеллекта достигло такого уровня, на котором уже возможно исключение человека-оператора из процесса управления транспортными средствами. Сегодня экономически целесообразным выглядит массовое применение роботов и беспилотных транспортных средств (БТС) в службах доставки и транспортных компаниях [1], что позволит высвободить значительные трудовые ресурсы в логистических цепочках.
Кроме того, полностью автоматическое управление подвижными объектами повысит безопасность, снизит риски, связанные с присутствием людей в зоне воздействия неблагоприятных физических и химических факторов. По опыту пандемии COVID-19, полностью автоматическая, роботизированная доставка актуальна в условиях чрезвычайных ситуаций, карантинных ограничений и самоизоляции.
Однако практическая реализация беспилотной или роботизированной логистики сталкивается со сложностями, связанными с навигацией в плотной городской и промышленной застройке, где значительная часть маршрута обычно пролегает в труднодоступных местах (например, в складских помещениях, подземных переходах и т.п.).
Существующие навигационные системы обеспечивают или определение местоположения на открытом пространстве, либо навигацию внутри помещений. Таким образом, актуальной является проблема бесшовного перехода между зонами действия разных типов навигационных систем.
Системы автономной навигации
роботов и беспилотных транспортных средств
Для определения координат управляемых экипажем транспортных средств, БТС и мобильных роботов, широко используются глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС). ГНСС-приемник может обеспечить необходимую для перемещения в городе точность измерений только в режиме дифференциальных поправок, получаемых от контрольно-корректирующих станций, а при слабом сигнале ГНСС или его полной потере навигация невозможна. На условия приема сигнала ГНСС влияет высота застройки, рельеф местности, растительность, а также наличие искусственных помех.
Полноценной альтернативой ГНСС являются локальные системы навигации (ЛСН), создающие навигационное поле в зоне действия заранее развернутых радионавигационных опорных станций, примерами которых являются разработки компании Locata (Австралия) [2]
и АО «НИИМА «Прогресс» [3].
ГНСС и ЛСН предназначены для работы на открытой местности, то есть в условиях беспрепятственного распространения навигационных радиосигналов. Внутри зданий или сооружений с экранирующими стенами прием навигационного сигнала затруднен и для определения местоположения могут быть использованы только системы Indoor-навигации, обеспечивающие формирование навигационного поля внутри закрытых объектов.
При этом для выполнения большей части задач роботизированной и беспилотной логистики необходимо формирование непрерывного навигационного поля, в котором могут передвигаться БТС и мобильные роботы, обеспечивающие перемещение грузов «от двери до двери».
В некоторых типах сооружений могут быть участки со слабым экранированием, в которых периодически появляется сигнал ГНСС/ЛСН. В результате навигационная аппаратура абонента может неконтролируемо переключаться между сигналами Indoor-навигации и ГНСС/ЛСН, что способно привести к нарушению определения его местоположения.
БТС и мобильные роботы традиционно имеют набор чувствительных датчиков для автономной навигации ‒ телекамеры, радары, лазерные локаторы (лидары) и дальномеры, ультразвуковые дальномеры, инерциальные приборы, одометры.
Сложность заключается в том, что для надежной и точной навигации необходимо использовать несколько типов датчиков, а массовость применения требует уменьшения количества бортовой аппаратуры и снижения ее цены.
В этом плане ГНСС-приемники и абонентские терминалы ЛСН имеют большие преимущества за счет своей компактности и низкого энергопотребления. В качестве дополнительных датчиков перспективными выглядят телекамеры, так как они оптимально сочетают высокую информативность выдаваемых данных, невысокую стоимость и хорошие эксплуатационные характеристики.
Проблема непрерывной
(бесшовной) навигации
Система Indoor-навигации предназначена для создания навигационного поля внутри помещений и закрытых сооружений. В АО «НИИМА «Прогресс» для навигации рабочего персонала и посетителей общественных мероприятий (выставок, форумов, конференций и т.п.) была разработана такая система на базе технологий Bluetooth/Wi-Fi [4], в которой абонентский терминал представляет собой смартфон или планшет со специальным программным обеспечением.
Задачей бесшовной навигации при посещении и перемещении по протяженным промышленным сооружениям является постоянное определение местоположения абонента, позволяющее ему выбирать оптимальный маршрут движения и перемещаться внутри сооружения и по прилегающей к нему территории с минимально возможными отклонениями и потерями времени.
Дополнительные задачи, которые могут возникнуть в зависимости от специфики сооружения, связаны с необходимостью исключить пересечение потоков БТС (роботов), одновременное нахождение людей и техники на одном участке, предотвращение образования скоплений техники и т.д.
Для беспрепятственного перемещения абонента и определения им собственного местоположения, его навигационная аппаратура должна обеспечить быстрое
и правильное переключение между сигналами Indoor-навигации и ГНСС/ЛСН.
На практике широко применяется комплексирование ГНСС-приемника и бесплатформенных навигационных систем (БИНС) с использованием различных схем, обеспечивающих автономную навигацию при потере навигационного радиосигнала [5]. Эти схемы могут также использоваться для комплексирования БИНС с абонентским терминалом ЛСН. Но в данном случае имеет место принципиальный недостаток, который заключается в накоплении ошибки БИНС с течением времени, при этом даже дорогостоящие БИНС высокого класса точности не обеспечивают субметровую погрешность определения координат.
Способ комплексирования БИНС с приемником ГНСС и одометром, при использовании маркерных и реперных точек с известными координатами [6], позволяет снизить погрешность определения координат в автономном режиме, но имеет недостаток, связанный с накоплением ошибок одометра при движении.
Таким образом, пока еще не найдено оптимальное решение задачи непрерывной навигации при переходе из открытой местности в экранирующее сооружение и обратно, когда не происходит потери навигационного радиосигнала, неконтролируемого переключения между сигналами систем Indoor-навигации и ЛСН, а также накопления ошибки в отсутствие сигналов ЛСН и систем Indoor-навигации.
Способ непрерывной навигации
АО НИИМА «Прогресс» предложен способ непрерывной навигации при переходе БТС из открытой местности в экранирующее сооружение и обратно [7].
При навигации БТС вход в зону действия системы Indoor-навигации находится либо в зоне устойчивого приема навигационных сигналов ЛСН, от которой по связному каналу поступает команда переключения бортовой навигационной аппаратуры на сигналы системы Indoor-навигации, либо переключение выполняется при обнаружении маяка, метки или маркера, обозначающего зону действия системы Indoor-навигации, либо при отсутствии навигационных сигналов ЛСН и специальных маяков имеется переходная зона с обозначенным RFID-метками, токоведущим кабелем, магнитной лентой, контрастной полосой или другими средствами маршрута, в конце которой находится зона действия системы Indoor-навигации. При этом после входа в переходную зону прием сигналов ЛСН алгоритмически блокируется системой управления БТС, а при выходе из переходной зоны алгоритмически устанавливается приоритет сигналов системы Indoor-навигации, по которым определяется местоположение абонента до момента его выхода из зоны действия системы Indoor-навигации, которая обозначена маяком, меткой или маркером, либо через переходную зону, навигация в которой выполняется с помощью RFID-меток, токоведущего кабеля, магнитной ленты, контрастной полосы или других средств, при этом в переходной зоне алгоритмически блокируется прием сигналов системы Indoor-навигации, а при выходе из переходной зоны алгоритмически устанавливается приоритет сигналов ЛСН.
Навигация БТС осуществляется полностью автоматически, при этом предусмотрены различные варианты ситуаций. В условиях отсутствия сигналов ЛСН и системы Indoor-навигации, а также иных навигационных средств, при невозможности автономного определения местоположения, выполняется принудительная остановка БТС.
Комплект бортовой навигационной аппаратуры в минимальной конфигурации должен иметь приемопередающий блок, совместимый с ЛСН, и телекамеру. В переходной зоне маршрут может определяться по разметке на полу, указателями и другим маркерам, в том числе предназначенным для навигации персонала (рис. 1).
На границе переходной зоны и зоны действия системы Indoor-навигации размещается QR-код (рис. 2), маяк, метка или любой другой маркер, обнаруживаемый телекамерой.
Аналогично выполняется переключение на сигналы ЛСН при выходе из переходной зоны наружу.
В условиях отсутствия зоны перекрытия сигналов ЛСН и системы Indoor-навигации, непрерывная навигация БТС обеспечивается за счет переходной зоны, в которой предусмотрены средства для обозначения маршрута: это могут быть RFID-метки, токоведущий кабель, магнитная лента, контрастная полоса и т.д. Соответственно, на БТС должен быть предусмотрен считыватель RFID-меток, индукционные датчики или оптический датчик для распознавания контрастной полосы. Через переходную зону БТС автоматически перемещается в зону действия системы Indoor-навигации.
Пример использования переходной зоны с магнитной лентой для перехода между зонами покрытия ЛСН и Indoor-навигации в экранированном объеме показан на рис. 3.
В случае отсутствия навигационного сигнала в зоне покрытия ЛСН и Indoor-навигации БТС использует средства автономной навигации. Использование ГНСС-приемника в системе навигации БТС может обеспечить дополнительную надежность.
При перекрытии зон покрытия ЛСН/ГНСС и Indoor-навигации, метка для переключения между системами должна размещаться с соблюдением условия (рис. 4)
ΔR ≥ DМ, (1)
где ΔR – протяженность зоны перекрытия ЛСН/ГНСС
и Indoor-навигации; DМ – дальность обнаружения или распознавания метки.
В случае использования переходной зоны, характеристики применяемых там навигационных систем средств должны обеспечивать выполнение следующих условий
ΔS ≤ DПУ
ΔS ≤ ΔSПУ
R = RПУ+DПУ + DМ, (2)
где R – общая протяженность переходной зоны; RПУ – протяженность переходного участка между ЛСН/ГНСС и системой Indoor-навигации; ΔS – погрешность определения координат ЛСН/ГНСС; ΔSПУ – погрешность определения координат системой, используемой в переходной зоне; DПУ – дальность действия системы, используемой в переходной зоне.
В табл. 1 представлены типовые значения дальности действия и погрешности определения координат на плоскости для основных типов навигационных систем.
В качестве примера реализации способа непрерывной навигации рассмотрим задачу перемещения между двумя пунктами: доставку груза с базы на место назначения – в экранированное сооружение (склад). Навигационный алгоритм движения БТС по маршруту представлен на рис. 5.
Аппаратные решения для роботизированной логистики
АО «НИИМА «Прогресс» разработаны аппаратные решения для навигации потребителя по данным ГНСС, ЛСН и Indoor-навигации, которые могут использоваться в роботизированной и беспилотной логистике.
Навигационный модуль ПРО-04М, на базе которого создана навигационная аппаратура, позволяет осуществлять прием сигналов разных ГНСС в автономном режиме и при наличии дифференциальных поправок.
Для комплексированной навигационной системы услуг навигации (КОНСУЛ) на основе ЛСН разработаны абонентский терминал базовый (АТБ) и абонентский терминал высокоточный (АТВ), обеспечивающие навигацию в условиях отсутствия сигналов ГНСС.
Модуль на базе ПР32-В3 может быть использован в системе Indoor-навигации, использующей технологии Bluetooth/Wi-Fi.
Основные характеристики модулей для навигации подвижного абонента представлены в табл. 2.
***
Предложенное техническое решение и имеющийся задел по аппаратуре позволяют обеспечить непрерывную навигацию БТС при переходе из зоны устойчивого приема ЛСН на открытой местности в экранирующее сооружение с установленной системой Indoor-навигации и обратно, при котором не происходит потери координат, не накапливается ошибка за время прохождения маршрута и исключается неконтролируемое переключение между сигналами систем Indoor-навигации и ЛСН.
ЛИТЕРАТУРА
«Яндекс» рассказал о планах по расширению выпуска роботов-курьеров _ Forbes.ru. URL: https://www.forbes.ru/biznes/512818-andeks-rasskazal-o-planah-po-rassireniu-vypuska-robotov-kur-erov (28.05.2024)
Брагин А.С. Сравнительный анализ систем глобального и локального позиционирования // Экономика и качество систем связи. 2021. № 3. С.71–77.
Корнеев И.Л., Кузнецов А.С., Королев В.С. Режимы работы локальной системы навигации в проекте «КОНСУЛ». Потребители системы «КОНСУЛ» // Наноиндустрия. Спецвыпуск. 2021. 7s. Т.14 (107). С.57–59.
Скиба Е., Старовойтов Е. Технология BLE. Встретимся внутри // Ruбеж. https://ru-bezh.ru/evgeniy-skiba/51140-tehnologiya-ble-vstretimsya-vnutri
Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. СПб. ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. 280 с.
Голован А.А. Интеграционное решение «БИНС-одометр»: позиционный вариант // Гироскопия и навигация. 2021. Т.29. № 2 (113). С.110-125.
DOI 10.17285/0869-7035.0066.
Способ навигации с интеграцией систем и средств обеспечения сквозного позиционирования повышенной точности и устойчивости к помехам. Заявка на изобретение № 2023135430. Приоритет от 08.12.2023 / АО «НИИМА «Прогресс», АО «ГЛОНАСС» / И.Л. Корнеев, К.Ю. Борисов, З.К. Кондрашов, А.В. Григорьев, В.В. Юров, А.В. Александров, А.С. Кузнецов, В.С. Королев, Е.А. Анищенко, Е.И. Старовойтов.
Е. Старовойтов, к. т. н., Е. Скиба
Рассмотрена проблема обеспечения непрерывной или сквозной навигации роботов и беспилотных транспортных средств в процессе их движения внутри и снаружи сооружений. Предложен способ непрерывной навигации при переходе из зоны устойчивого приема локальной системы навигации (или глобальной спутниковой навигационной системы) на открытой местности в экранирующее сооружение с установленной системой Indoor-навигации и обратно. Представлен навигационный алгоритм движения беспилотного транспортного средства, доставляющего груз из одного экранированного сооружения в другое.
К настоящему времени развитие робототехники и технологий искусственного интеллекта достигло такого уровня, на котором уже возможно исключение человека-оператора из процесса управления транспортными средствами. Сегодня экономически целесообразным выглядит массовое применение роботов и беспилотных транспортных средств (БТС) в службах доставки и транспортных компаниях [1], что позволит высвободить значительные трудовые ресурсы в логистических цепочках.
Кроме того, полностью автоматическое управление подвижными объектами повысит безопасность, снизит риски, связанные с присутствием людей в зоне воздействия неблагоприятных физических и химических факторов. По опыту пандемии COVID-19, полностью автоматическая, роботизированная доставка актуальна в условиях чрезвычайных ситуаций, карантинных ограничений и самоизоляции.
Однако практическая реализация беспилотной или роботизированной логистики сталкивается со сложностями, связанными с навигацией в плотной городской и промышленной застройке, где значительная часть маршрута обычно пролегает в труднодоступных местах (например, в складских помещениях, подземных переходах и т.п.).
Существующие навигационные системы обеспечивают или определение местоположения на открытом пространстве, либо навигацию внутри помещений. Таким образом, актуальной является проблема бесшовного перехода между зонами действия разных типов навигационных систем.
Системы автономной навигации
роботов и беспилотных транспортных средств
Для определения координат управляемых экипажем транспортных средств, БТС и мобильных роботов, широко используются глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС). ГНСС-приемник может обеспечить необходимую для перемещения в городе точность измерений только в режиме дифференциальных поправок, получаемых от контрольно-корректирующих станций, а при слабом сигнале ГНСС или его полной потере навигация невозможна. На условия приема сигнала ГНСС влияет высота застройки, рельеф местности, растительность, а также наличие искусственных помех.
Полноценной альтернативой ГНСС являются локальные системы навигации (ЛСН), создающие навигационное поле в зоне действия заранее развернутых радионавигационных опорных станций, примерами которых являются разработки компании Locata (Австралия) [2]
и АО «НИИМА «Прогресс» [3].
ГНСС и ЛСН предназначены для работы на открытой местности, то есть в условиях беспрепятственного распространения навигационных радиосигналов. Внутри зданий или сооружений с экранирующими стенами прием навигационного сигнала затруднен и для определения местоположения могут быть использованы только системы Indoor-навигации, обеспечивающие формирование навигационного поля внутри закрытых объектов.
При этом для выполнения большей части задач роботизированной и беспилотной логистики необходимо формирование непрерывного навигационного поля, в котором могут передвигаться БТС и мобильные роботы, обеспечивающие перемещение грузов «от двери до двери».
В некоторых типах сооружений могут быть участки со слабым экранированием, в которых периодически появляется сигнал ГНСС/ЛСН. В результате навигационная аппаратура абонента может неконтролируемо переключаться между сигналами Indoor-навигации и ГНСС/ЛСН, что способно привести к нарушению определения его местоположения.
БТС и мобильные роботы традиционно имеют набор чувствительных датчиков для автономной навигации ‒ телекамеры, радары, лазерные локаторы (лидары) и дальномеры, ультразвуковые дальномеры, инерциальные приборы, одометры.
Сложность заключается в том, что для надежной и точной навигации необходимо использовать несколько типов датчиков, а массовость применения требует уменьшения количества бортовой аппаратуры и снижения ее цены.
В этом плане ГНСС-приемники и абонентские терминалы ЛСН имеют большие преимущества за счет своей компактности и низкого энергопотребления. В качестве дополнительных датчиков перспективными выглядят телекамеры, так как они оптимально сочетают высокую информативность выдаваемых данных, невысокую стоимость и хорошие эксплуатационные характеристики.
Проблема непрерывной
(бесшовной) навигации
Система Indoor-навигации предназначена для создания навигационного поля внутри помещений и закрытых сооружений. В АО «НИИМА «Прогресс» для навигации рабочего персонала и посетителей общественных мероприятий (выставок, форумов, конференций и т.п.) была разработана такая система на базе технологий Bluetooth/Wi-Fi [4], в которой абонентский терминал представляет собой смартфон или планшет со специальным программным обеспечением.
Задачей бесшовной навигации при посещении и перемещении по протяженным промышленным сооружениям является постоянное определение местоположения абонента, позволяющее ему выбирать оптимальный маршрут движения и перемещаться внутри сооружения и по прилегающей к нему территории с минимально возможными отклонениями и потерями времени.
Дополнительные задачи, которые могут возникнуть в зависимости от специфики сооружения, связаны с необходимостью исключить пересечение потоков БТС (роботов), одновременное нахождение людей и техники на одном участке, предотвращение образования скоплений техники и т.д.
Для беспрепятственного перемещения абонента и определения им собственного местоположения, его навигационная аппаратура должна обеспечить быстрое
и правильное переключение между сигналами Indoor-навигации и ГНСС/ЛСН.
На практике широко применяется комплексирование ГНСС-приемника и бесплатформенных навигационных систем (БИНС) с использованием различных схем, обеспечивающих автономную навигацию при потере навигационного радиосигнала [5]. Эти схемы могут также использоваться для комплексирования БИНС с абонентским терминалом ЛСН. Но в данном случае имеет место принципиальный недостаток, который заключается в накоплении ошибки БИНС с течением времени, при этом даже дорогостоящие БИНС высокого класса точности не обеспечивают субметровую погрешность определения координат.
Способ комплексирования БИНС с приемником ГНСС и одометром, при использовании маркерных и реперных точек с известными координатами [6], позволяет снизить погрешность определения координат в автономном режиме, но имеет недостаток, связанный с накоплением ошибок одометра при движении.
Таким образом, пока еще не найдено оптимальное решение задачи непрерывной навигации при переходе из открытой местности в экранирующее сооружение и обратно, когда не происходит потери навигационного радиосигнала, неконтролируемого переключения между сигналами систем Indoor-навигации и ЛСН, а также накопления ошибки в отсутствие сигналов ЛСН и систем Indoor-навигации.
Способ непрерывной навигации
АО НИИМА «Прогресс» предложен способ непрерывной навигации при переходе БТС из открытой местности в экранирующее сооружение и обратно [7].
При навигации БТС вход в зону действия системы Indoor-навигации находится либо в зоне устойчивого приема навигационных сигналов ЛСН, от которой по связному каналу поступает команда переключения бортовой навигационной аппаратуры на сигналы системы Indoor-навигации, либо переключение выполняется при обнаружении маяка, метки или маркера, обозначающего зону действия системы Indoor-навигации, либо при отсутствии навигационных сигналов ЛСН и специальных маяков имеется переходная зона с обозначенным RFID-метками, токоведущим кабелем, магнитной лентой, контрастной полосой или другими средствами маршрута, в конце которой находится зона действия системы Indoor-навигации. При этом после входа в переходную зону прием сигналов ЛСН алгоритмически блокируется системой управления БТС, а при выходе из переходной зоны алгоритмически устанавливается приоритет сигналов системы Indoor-навигации, по которым определяется местоположение абонента до момента его выхода из зоны действия системы Indoor-навигации, которая обозначена маяком, меткой или маркером, либо через переходную зону, навигация в которой выполняется с помощью RFID-меток, токоведущего кабеля, магнитной ленты, контрастной полосы или других средств, при этом в переходной зоне алгоритмически блокируется прием сигналов системы Indoor-навигации, а при выходе из переходной зоны алгоритмически устанавливается приоритет сигналов ЛСН.
Навигация БТС осуществляется полностью автоматически, при этом предусмотрены различные варианты ситуаций. В условиях отсутствия сигналов ЛСН и системы Indoor-навигации, а также иных навигационных средств, при невозможности автономного определения местоположения, выполняется принудительная остановка БТС.
Комплект бортовой навигационной аппаратуры в минимальной конфигурации должен иметь приемопередающий блок, совместимый с ЛСН, и телекамеру. В переходной зоне маршрут может определяться по разметке на полу, указателями и другим маркерам, в том числе предназначенным для навигации персонала (рис. 1).
На границе переходной зоны и зоны действия системы Indoor-навигации размещается QR-код (рис. 2), маяк, метка или любой другой маркер, обнаруживаемый телекамерой.
Аналогично выполняется переключение на сигналы ЛСН при выходе из переходной зоны наружу.
В условиях отсутствия зоны перекрытия сигналов ЛСН и системы Indoor-навигации, непрерывная навигация БТС обеспечивается за счет переходной зоны, в которой предусмотрены средства для обозначения маршрута: это могут быть RFID-метки, токоведущий кабель, магнитная лента, контрастная полоса и т.д. Соответственно, на БТС должен быть предусмотрен считыватель RFID-меток, индукционные датчики или оптический датчик для распознавания контрастной полосы. Через переходную зону БТС автоматически перемещается в зону действия системы Indoor-навигации.
Пример использования переходной зоны с магнитной лентой для перехода между зонами покрытия ЛСН и Indoor-навигации в экранированном объеме показан на рис. 3.
В случае отсутствия навигационного сигнала в зоне покрытия ЛСН и Indoor-навигации БТС использует средства автономной навигации. Использование ГНСС-приемника в системе навигации БТС может обеспечить дополнительную надежность.
При перекрытии зон покрытия ЛСН/ГНСС и Indoor-навигации, метка для переключения между системами должна размещаться с соблюдением условия (рис. 4)
ΔR ≥ DМ, (1)
где ΔR – протяженность зоны перекрытия ЛСН/ГНСС
и Indoor-навигации; DМ – дальность обнаружения или распознавания метки.
В случае использования переходной зоны, характеристики применяемых там навигационных систем средств должны обеспечивать выполнение следующих условий
ΔS ≤ DПУ
ΔS ≤ ΔSПУ
R = RПУ+DПУ + DМ, (2)
где R – общая протяженность переходной зоны; RПУ – протяженность переходного участка между ЛСН/ГНСС и системой Indoor-навигации; ΔS – погрешность определения координат ЛСН/ГНСС; ΔSПУ – погрешность определения координат системой, используемой в переходной зоне; DПУ – дальность действия системы, используемой в переходной зоне.
В табл. 1 представлены типовые значения дальности действия и погрешности определения координат на плоскости для основных типов навигационных систем.
В качестве примера реализации способа непрерывной навигации рассмотрим задачу перемещения между двумя пунктами: доставку груза с базы на место назначения – в экранированное сооружение (склад). Навигационный алгоритм движения БТС по маршруту представлен на рис. 5.
Аппаратные решения для роботизированной логистики
АО «НИИМА «Прогресс» разработаны аппаратные решения для навигации потребителя по данным ГНСС, ЛСН и Indoor-навигации, которые могут использоваться в роботизированной и беспилотной логистике.
Навигационный модуль ПРО-04М, на базе которого создана навигационная аппаратура, позволяет осуществлять прием сигналов разных ГНСС в автономном режиме и при наличии дифференциальных поправок.
Для комплексированной навигационной системы услуг навигации (КОНСУЛ) на основе ЛСН разработаны абонентский терминал базовый (АТБ) и абонентский терминал высокоточный (АТВ), обеспечивающие навигацию в условиях отсутствия сигналов ГНСС.
Модуль на базе ПР32-В3 может быть использован в системе Indoor-навигации, использующей технологии Bluetooth/Wi-Fi.
Основные характеристики модулей для навигации подвижного абонента представлены в табл. 2.
***
Предложенное техническое решение и имеющийся задел по аппаратуре позволяют обеспечить непрерывную навигацию БТС при переходе из зоны устойчивого приема ЛСН на открытой местности в экранирующее сооружение с установленной системой Indoor-навигации и обратно, при котором не происходит потери координат, не накапливается ошибка за время прохождения маршрута и исключается неконтролируемое переключение между сигналами систем Indoor-навигации и ЛСН.
ЛИТЕРАТУРА
«Яндекс» рассказал о планах по расширению выпуска роботов-курьеров _ Forbes.ru. URL: https://www.forbes.ru/biznes/512818-andeks-rasskazal-o-planah-po-rassireniu-vypuska-robotov-kur-erov (28.05.2024)
Брагин А.С. Сравнительный анализ систем глобального и локального позиционирования // Экономика и качество систем связи. 2021. № 3. С.71–77.
Корнеев И.Л., Кузнецов А.С., Королев В.С. Режимы работы локальной системы навигации в проекте «КОНСУЛ». Потребители системы «КОНСУЛ» // Наноиндустрия. Спецвыпуск. 2021. 7s. Т.14 (107). С.57–59.
Скиба Е., Старовойтов Е. Технология BLE. Встретимся внутри // Ruбеж. https://ru-bezh.ru/evgeniy-skiba/51140-tehnologiya-ble-vstretimsya-vnutri
Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. СПб. ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. 280 с.
Голован А.А. Интеграционное решение «БИНС-одометр»: позиционный вариант // Гироскопия и навигация. 2021. Т.29. № 2 (113). С.110-125.
DOI 10.17285/0869-7035.0066.
Способ навигации с интеграцией систем и средств обеспечения сквозного позиционирования повышенной точности и устойчивости к помехам. Заявка на изобретение № 2023135430. Приоритет от 08.12.2023 / АО «НИИМА «Прогресс», АО «ГЛОНАСС» / И.Л. Корнеев, К.Ю. Борисов, З.К. Кондрашов, А.В. Григорьев, В.В. Юров, А.В. Александров, А.С. Кузнецов, В.С. Королев, Е.А. Анищенко, Е.И. Старовойтов.
Отзывы читателей
