ПОДХОДЫ К МОДУЛЬНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ НАЗЕМНЫХ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ
Аннотация
Цель исследования – сформировать и обобщить подходы, применяемые при проектировании
программного обеспечения навигационных систем наземных подвижных объектов. В статье опи-
сан опыт разработки программного обеспечения навигационных систем различных наземных объ-
ектов. В зависимости от типа шасси, характера решаемых функциональных задач, требований к
эргономике, степени автономности и ряда других факторов будет определяться сложность при-
меняемых программно-алгоритмических решений. Алгоритмы функционирования системы навига-
ции со всеми входящими в нее компонентами, как правило, не являются требовательными к вы-
числительным мощностям, за исключением реализации работы с цифровыми картами местно-
сти. В связи с этим, не смотря на значительное отставание отечественной элементной базы от
зарубежных аналогов, формирование комплексированного навигационного решения может быть
реализовано на ее базе. Еще одной особенностью проектирования программного обеспечения нави-
гационных систем является необходимость функционирования их в режиме реального времени.
Это необходимо для синхронной обработки, поступающей от различных источников первичной
информации, и обеспечения формирования потребителю навигационного решения со стабильной частотой. Модульный подход проектирования программного обеспечения построен на принципах
унификации внутренних функций навигационной системы и переносимости полученных ранее ре-
шений между проектами. При таком подходе каждый элемент выполнен в форме самостоятель-
ного модуля, который представляет законченную подпрограмму с набором входных и выходных
параметров. Реализация взаимодействия между модулями зависит от типа его исполнения и мо-
жет быть выполнена как на уровне встраивания исходного кода, так и на уровне обмена пара-
метрами через каналы информационного взаимодействия. Применение модульного подхода при
проектировании программного обеспечения навигационных систем наземных объектов позволяют
за короткий период создавать полнофункциональные технические решения, обеспечивающие по-
требности конечного пользователя. При этом снижается риск последующих конструктивных
ошибок и доработок в связи с увеличенным объемом проверок и накопленным опытом применения
разработанного ранее алгоритма.
Литература
St. Petersburg: Nauka i Tekhnika, 2005, 256 p.
2. Alyamov A.E., Balasov I.Yu., Bazhanov V.A. Importozameshchenie elektronnoy komponentnoy bazy v
oboronnom proizvodstve [Import substitution of electronic components in defense production],
Vserossiyskiy ekonomicheskiy zhurnal EKO [All-Russian Economic Journal ECO], 2015, No. 11
(497), pp. 19-29.
3. Shipov I.A., Vetoshkin E.V. Kompleksirovannaya navigatsiya nazemnykh robototekhnicheskikh
kompleksov [Integrated navigation of ground robotic systems], Robototekhnika i tekhnicheskaya
kibernetika [Robotics and technical cybernetics], 2021, Vol. 9, No. 2 (225), pp. 127-132.
4. Brozgul' L.I., Zaytsev A.V. Sostoyanie i perspektivy razvitiya inertsial'nykh navigatsionnykh sistem
[State and prospects for the development of inertial navigation systems], Mekhatronika,
avtomatizatsiya, upravlenie [Mechatronics, automation, control], 2006, No. 3.
5. Shipov I.A., Vetoshkin E.V., Morozov A.V. Integrirovannye inertsial'no-sputnikovye sistemy
nazemnykh robototekhnicheskikh kompleksov [Integrated inertial-satellite systems of ground-based
robotic complexes], Sb. trudov XXXII konferentsii pamyati N.N. Ostryakova v napravlenii
«Giroskopicheskie i integrirovannye inertsial'no-sputnikovye sistemy» [Collection of proceedings of
the XXXII conference in memory of N.N. Ostryakov in the direction of “Gyroscopic and integrated
inertial-satellite systems”].
6. Stallings W. Operating Systems: Internals and Design Principles. 7th ed. Prentice Hall, 2011.
7. Systems Engineering Handbook. Version 2a. INCOSE, 2004.
8. Vasil'ev K.K., Anikin A.A. Kalmanovskoe kompleksirovanie i modelirovanie navigatsionnykh sistem
[Kalman integration and modeling of navigation systems], Elektronnaya tekhnika: Mezhvuzovskiy
sbornik nauchnykh trudov [Electronic technology: Interuniversity collection of scientific papers], pod
red. D.V. Andreeva. Ul'yanovsk: UlGTU, 2005.
9. Grewal M., Henderson V., Miyasako R. Application of Kalman filtering to the calibration and alignment
of inertial navigation systems, IEEE Transactions, Automatic Control, 1991, Vol. 36.
10. Vincent Mahout. Assembly Language Programming: Arm Cortex-M3, 2011.
11. Belochkin P.E., Katsay D.A. Osobennosti modelirovaniya besplatformennoy sistemy orientatsii po
uravneniyam Eylera v srede Matlab i Mathcad [Features of modeling a strapdown orientation system
using Euler's equations in Matlab and Mathcad], Sovremennye naukoemkie tekhnologii [Modern high
technology], 2014, No. 5, pp. 18-20.
12. Zhidkova N.V., Volkov V.L. Modelirovanie besplatformennoy sistemy orientatsii [Simulation of a
strapdown orientation system], Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of
science and education], 2015, No. 1. Available at: http://www.science-education.ru/121-17099.
13. Tel G. Introduction to Distributed Algorithms. Second edition. Cambridge University Press, 2000.
14. Tranquilla J.M., Cam J.P., Al-Rizzo H.M. Analysis of a Choke Ring Groundplane for Multipath Control
in Global Positioning System (GPS) Applications, IEEE Transactions on Antennas and Propagation,
1994, Vol. 42, No. 7, pp. 905-911. DOI: https://doi.org/10.1109/8.299591.
15. Matveev V.V., Raspopov V.Ya. Osnovy postroeniya besplatformennykh inertsial'nykh navigatsionnykh
sistem [Fundamentals of constructing strapdown inertial navigation systems], ed. by V.Ya. Raspopova.
St. Petersburg: GNTS RF OAO «Kontsern «TSNII «Elektropribor», 2009, 280 p.
16. Volkov V.L. Mathematical modeling of inertial measurement systems, International Journal of Applied
and Fundamental Research, 2015, No. 2. Available at: www.science-sd.com/457-24631.
17. Shipov I.A. Realizatsiya raspredelennykh vychisleniy na otechestvennykh mikroprotsessornykh
ustroystvakh [Implementation of distributed computing on domestic microprocessor devices],
Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2022, No. 1 (225),
pp. 218-226.
18. Woodman O.J. An introduction to inertial navigation [An introduction to inertial navigation], Technical
reports published by the University of Cambridge Computer Laboratory are freely available via the Internet:
http://www.cl.cam.ac.uk/techreports/ 2007 [Technical reports published by the University of Cambridge
Computer Laboratory are freely available via the Internet: http://www.cl.cam.ac.uk/techreports/ 2007], 37 p.
19. Bilich A., Larson K. M., Axelrad P. SNR-Based Multipath Corrections to GPS Phase Measurements:
Improving the Accuracy of Permanent GPS Stations, AGU Fall Meeting Abstracts, 2002, Vol. 1, pp. 06.
20. Filippov S.I., Matakhin V.V., Shipov I.A., Petrov A.V. Primenenie metodik i instrumentov sistemnoy
inzhenerii pri sozdanii sistem nazemnoy navigatsii [Application of systems engineering methods and
tools in the creation of land navigation systems], Oboronnaya tekhnika [Defense technology], 2017,
No. 7-8, pp. 38-44.
