Методика выбора навигационных приемников на основе нечетких областей предпочтений

Задача выбора навигационных приемников рассматривается для образцов сложной инновационной техники: беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), роботизированных механизмов, геологоразведывательных комплексов и в первую очередь зависят от предпочтения лица, принимающего решения (ЛПР) [1] и носят зачастую нечеткий характер [2, 3, 4]. Поскольку экспертные суждения о технических характеристиках сложных изделий, также могут быть нечеткими, поэтому для решения данной задачи воспользуемся аппаратом «мягких вычислений» и методом нечетких областей предпочтений [5]. Значимость данной задачи обусловлена в первую очередь развитием инновационноактивных отраслей промышленности [6, 7, 8], к которым относится и космическая отрасль.

Для решения поставленной задачи будем использовать критерии двух видов.

Технические критерии:

• -    точность позиционирования в автономном режиме;

• -    точность позиционирования в RTK-режиме;

• -    количество каналов для слежения;

• -    количество каналов для захвата;

• -    поддерживаемые навигационные системы;

• -    время холодного старта;

• -    время теплого старта;

• -    время горячего старта;

• -    точность определения углов ориентации;

• -    точность определения скорости;

• -    чувствительность при слежении;

• -    чувствительность при обнаружении;

• -    чувствительность при холодном старте;

• -    минимальная рабочая температура;

• -    максимальная рабочая температура;

• -    максимальная влажность;

• -    частота выдачи решения;

• -    потребление электроэнергии;

• -    длина;

• -    ширина;

• -    высота;

• -    вес.

Рассматриваются также следующие и экономические критерии:

– цена устройств и оборудования – это инвестиции заказчика или их подрядчиков в аппаратное обеспечение;

– уровень клиентского сервиса – определяется качеством предоставления конечным пользователям помощи и поддержки по оборудованию и услугам на базе ГНСС;

– стоимость дополнительных услуг – связана с периодическими расходами, необходимыми для использования дифференциальной коррекции и поправок спутникового сигнала;

– гибкость платы за услуги – это возможность выбора коммерческих услуг на конкретные временные периоды.

Методы и принципы исследования

Остановимся более подробно на методике выбора навигационного оборудования.

Введем следующие обозначения:

i – номер критерия (i=1..n),

Ui – шкала i-го критерия состоящая из qi нечетких градаций.

U i= { g i 1 ,g i 2,- g j          (1)

где gij – нечеткая градация шкалы критерия,

M j ⁽ x )

ния x j-й градации.

– функция, определяющая для i-го критерия нечеткую принадлежность значе-

Комбинации значений градаций всех критериев разбивают критериальное пространство на области. Множество всех таких областей – это декартовое произведение множеств Ui:

Y = { g 11 , g 12 >-> g 1 q ₁ }^X{ g 21 , g 22 ,"-, g 2 q₂ }^X---^X{ g nl , g n 2 ,---, g nq n    ⁽²⁾

n

Q = Y l= П q .            (3)

i = 1

Для случая градаций, представленных

«четкими» числами, определение уровня предпочтений в шкалах с высокой степе- нью детализации – это достаточно трудоемкая для ЛПР процедура. Однако нечеткие градации требуется существенно меньше, так как они могут покрывать достаточно большие области критериального пространства с различным уровнем принадлежности [9].

Пусть ЛПР задал предпочтения в некотором подмножестве множестве Y:

k =1..K – номер области предпочтений, для которой ЛПР задал свои предпочтения (число таких областей K <  Q);

pk – нечеткий уровень предпочтительности k-й области;

P k ⁽ y )

– функция принадлежности ран- га навигационного приемника y для уровня предпочтительности pk;

Mk = (j1, j2, …, jn) – это вектор номеров градаций, для k-й нечеткой области пред-M почтений kl = n

Многокритериальный анализ выполнялся для ряда навигационных приемников, представленных на коммерческом рынке:

– NV08C-RTK-A – это высокоточный мультисистемный навигационный приемник. Он обеспечивает навигация с точностью до нескольких сантиметров. Для определения углов ориентации используется фазовые измерения сигналов систем GPS, ГЛОНАСС, а в будущем BeiDou и GALILEO. NV08C-RTK-A может применяться в составе инновационной навигационной аппаратуры, обеспечивая низкое энергопотребление, высокую точность и производительность.

– NV08C-RTK-M – это двухчастотный высокоточный мультисистемный навига- ционный приемник. Он использует фазовые измерения сигналов L1/L2 систем ГЛОНАСС, GPS и обеспечивает навигацию с сантиметровой точностью. NV08C-RTK-M разработан для применения в составе мобильной навигационной аппаратуры, обеспечивающей низкое энергопотребление, компактные габариты, высокую точность навигации и необходимую производительность.

– ComNav K700 – это высокоэффективный ГНСС-приемник. Его можно успешно применять для решения задачи позиционирования в таких приложениях, как картографические работы, ГИС, мониторинг деформаций зданий и сооружений, мониторинг подвижных объектов в реальном времени и других приложениях, где требуется дециметровая точность. Он обладает широким функционалом и низкой стоимостью.

– ComNav K708 – это флагман продукции ComNav. Приемник поддерживает работу со всеми спутниковыми системами на всех частотах, что позволяет пользователям быть уверенными в эффективности К708 и в далеком будущем.

– SinoGNSS K728 – это двухантенная двухчастотная ГНСС-плата позволяет определять высокоточные координаты и курс. Принимает RTK поправки формата RTCM 2.х, 3.х, CMR.

– SinoGNSS K501G – это двухсистемная двухчастотная ГНСС-плата начального уровня. Встроенная память 100 Мб, "сырые" данные легко конвертируются в формат RINEX с помощью бесплатной утилиты. При открытой опции RTK может осуществлять прием/передачу поправок.

– SinoGNSS К726 – это компактная двухантенная ГНСС плата, которая позволяет определять высокоточные координаты с точностью до 1 см, а также вектор движения с точностью до 0,02°. Обладая компактными размерами К726, хорошо подойдет для установки на системы БПЛА и другие подвижные платформы.

Задача определения уровня предпочтительности данных навигационных приемников решалась с использованием заданных значений критериев (x1, x2, … xn). Значения критериев были приведены к нечеткому виду путем задания функции принадлежности конкретного значения критеРия ^ IX(х) .

Нечеткие области предпочтений записываются в форме нечеткой импликации вида:

ЕСЛИ нечеткие значения критериев = нечетким градациям области Mk ТО предпочтительность навигационного приемника = заданному для области нечёткому уровню предпочтений pk . Данная импликация записывается в виде: