On the problem of increasing accuracy of coordinates determination of a machine-tractor unit by information and navigation equipment of a parallel driving system

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: The Federal Scientific and Technical Program for the Development of Agriculture on 2017–2025 deals with the creation and implementation of competitive domestic technologies based on the scientific achievements. Therefore, the development and investigation of parallel driving systems for a machine-tractor unit with information and navigation equipment in the direction of increasing their accuracy of coordinates determination are relevant.

AIMS: Improving the accuracy of coordinates determination of the software and hardware complex for the parallel driving system based on algorithms for correcting and filtering information data of navigation equipment.

METHODS: The simulation of the machine-tractor unit (MTU) is carried out in MATLAB/Simulink and contains the models of physical modules of coordinates correction for cases of tilt, geographic coordinates transformation into plane coordinates, orientation and velocity of the machine-tractor unit and the Kalman filter.

RESULTS: Using the proposed mathematical model, a simulation of a machine-tractor unit operation with a parallel driving system is carried out. The adequacy of theoretical studies is confirmed by large-scale bench and field tests. The scientific novelty of the study lies in the proposed algorithms for correction of datas obtained from GPS/GLONASS receivers (computer program registration certificate No. 2019617131), the implementation of the 3D visualization of the machine unit on a tablet screen with the Android operating system (computer program registration certificate Nos. 2018613106 and 2020613458).

CONCLUSIONS: The practical meaning of the present study lies in usability of the proposed algorithms for corrections and filtration of navigation equipment data under creating modern hardware and software systems for parallel driving of a machine-tractor unit.

About the authors

Rustam R. Galiullin

Bashkir State Agrarian University

Author for correspondence.
Email: rustam6274@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1031-5068
SPIN-code: 5661-1922

Dr. Sci. (Tech.), Professor

Russian Federation, Ufa

References

  1. GOST R 51794-2008. Global navigation satellite systems. Coordinate systems. Methods for transforming the coordinates of the determined points. Moscow: Standartinform; 2009. Available from: https://allgosts.ru/07/040/gost_r_51794-2008 (in Russ).
  2. Tyapkin VN, Garin EN. Methods for determining the navigation parameters of mobile vehicles using the GLONASS satellite radio navigation system: monograph. Krasnoyarsk: Sib. Fed. Univ.; 2012. (in Russ).
  3. Gultyaev AK. User interface design and development. St. Petersburg: Korona-print; 2010. (in Russ).
  4. Shanurov GA. Satellite geodesy. Moscow: MIIGAiK; 2015. (in Russ).
  5. Belik AG, Tsyganenko VN. Quality and reliability of software systems: textbook. Omsk: OmSTU; 2018. (in Russ).
  6. Vasiliev SA, OpenGL. Computer graphics: textbook. Tambov: Tambov State Tech. Univ.; 2005. (in Russ).
  7. Nekrasov KA, Potashnikov SI, Boyarchenkov AS, Kupryazhkin AYa. Parallel computations of general purpose on graphic processors: textbook. Yekaterinburg: Ural Univ.; 2016. (in Russ).
  8. Savochkin VA. Traction dynamics of a wheeled tractor. Moscow: MSTU “MAMI”; 2005. (in Russ).
  9. Lakhtina NYu, Manushakyan KG. Technical support of telematic systems. Systems for determining the location and identification of vehicles: textbook. Moscow: MADI; 2017. (in Russ).
  10. Kurshin AV. Modified Navigation Algorithm for Determining AES Position from Signals GPS/ GLONASS. Elektronnyy zhurnal «Trudy MAI». 2013;66. Available from: https://trudymai.ru/upload/iblock/d68/d6820b6d3ad40e95892899b93c00a157.pdf Accessed: 02.04.2022. (in Russ).
  11. Mamedbekov SN, Omarov AO, Radjabov RG. Modeling the transfer of geodetic coordinates of points from the surface of an ellipsoid to a plane in the conformal Gauss-Krueger projection. Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. 2016;42(3):110–118. (in Russ).
  12. Voevoda AA, Troshina GV. Modeling a Kalman Filter with an Updated Sequence in Simulink. Sbornik nauchnykh trudov NGTU. 2015;2(80):7–17. doi: 10.17212/2307-6879-2015-2-7-17 (in Russ).
  13. NovAtel OEMStar [internet] Available from: http://www.gnssplus.ru/gnss-receivers/boards/38-novatel-oemstar.html Accessed: 15.10.2021.
  14. OEM729 [internet] Available from: http://www.gnssplus.ru/gnss-receivers/boards/323-oem729.html Accessed: 23.11.2021.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The vehicle location in a two-dimensional space: xi, yi are current tractor coordinates, a is an orientation angle, a1 is a wheel turn angle.

Download (101KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Analytical schemes of determination of MTU coordinates deviation when an MTU is tilted: 1 – a tilt sensor; 2 – a tractor; 3 – a satellite receiver antenna; xS and yS are sensor (accelerometer) axes; a is the orientation angle; ax and ay are lateral and longitudinal tractor tilts, δх and δу are tractor deviations at longitudinal and lateral tractor tilts; Ha is receiver antenna height, m.

Download (179KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The module of coordinates coorection at MTU tilts.

Download (125KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The module of geographic coordinates transformation into plane rectangular coordinates.

Download (141KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The module of orientation and velocity.

Download (197KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. The module of an MTU.

Download (238KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. The model of an MTU.

Download (331KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. The “Filter 2” module.

Download (45KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. The MTU track.

Download (257KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. The MTU route at a plane with x and y axes.

Download (217KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. The results of track simulation and satellite signal filtering: R and Q values are: a – 0.05 and 1; b – 0.5 and 1; c – 1 and 0.05.

Download (561KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Galiullin R.R.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».