joomla

Степанов Олег Адреевич

Дата рождения: 10 января 1949 г.
 
Должность: заместитель заведующего кафедрой "Информационно-навигационных систем", начальник научно-образовательного центра АО "Концерн" ЦНИИ "Электроприбор" (Россия, Санкт-Петербург).
 
Учёное звание: профессор.
 
Ученая степень: доктор технических наук.
 
E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
Тел.: (812) 499-82-53
Факс: (812) 232-33-76
 

Членство в научных организациях и сообществах

Вице-президент международной общественной организации «Академия навигации и управления движением». Член технического комитета - TC 1.1. Modelling, Identification and Signal Processing, Международной федерации по автоматическому управлению (IFAC); член Санкт-Петербургской группы Российского национального комитета по автоматическому управлению. Член Президиума ВАК.

Член редколлегии журналов «Автоматика и телемеханика», «Гироскопия и навигация», Gyroscopy and Navigation, «Научно-технического вестник ИТМО» и «Авиакосмическое приборостроение». Член программных комитетов ряда авторитетных научных конференций, в частности, ежегодной международной конференции «Интегрированные навигационные системы» и научно-технической конференции памяти Н.Н. Острякова.
 
Почетные звания и награды
Награжден медалями «За трудовое отличие», «300 лет Российскому Флоту», «В память 300-летия Санкт-Петербурга», юбилейной медалью «100 лет со дня рождения академика В.И. Кузнецова». Лауреат премии правительства Санкт-Петербурга за выдающиеся достижения в области высшего и среднего профессионального образования за 2010 г. в номинации «В области интеграции образования, науки и промышленности».
 
Участие в научных проектах
Неоднократный руководитель инициативных грантов, выполняемых при поддержке РФФИ, в частности, гранта "Разработка эффективных методов решения нелинейных задач фильтрации при обработке навигационной информации" (2011-2013). Руководитель ежегодных грантов РФФИ на поддержку организации конференций молодых ученых «Навигация и управление движением» (2009-2014гг.); является председателем программного комитета этих конференций, начиная с 1999г. С 2014г. руководитель гранта РФФИ по теме «Байесовские методы идентификации свойств случайных процессов в задачах обработки навигационной информации», срок окончания в 2016г. Руководитель НИР «Исследование путей создания аппаратуры для навигации и наведения пешехода» (2013).
Является соруководителем международной научной лаборатории при Университете ИТМО «Интегрированные системы ориентации и навигации».
Представляет Университет ИТМО в европейском проекте Multitechnology Positioning Professional (MULTI-POS), посвященном вопросам развития и применения средств беспроводного позиционирования в бизнесе и реализуемом с 2013г. при поддержке Европейской комиссии (фонд им. Марии Кюри).
 
Область научных интересов связана с теорией линейной и нелинейной фильтрации, созданием эффективных алгоритмов обработки избыточной измерительной информации, включая обработку гравиметрических измерений, построением интегрированных навигационных, в том числе инерциально-спутниковых систем. Результаты исследований Степанова О.А. реализованы в прецизионных морских комплексах третьего и четвертого поколений, разработанных «Электроприбор».
 
Подготовка кадров высшей квалификации
Подготовил 2-х кандидатов и одного доктора наук. Осуществляет научное руководство тремя аспирантами. С 2004 г. председатель рабочей группы по реализации «Соглашения о межвузовской углубленной подготовке инженерных кадров в области навигации на базе ЦНИИ «Электроприбор», между СПбГУАП, СПбГЭТУ (ЛЭТИ) и СПбИТМО, действующего с 2004 г. и пролонгированного в 2009 г. Оппонировал три диссертации, подготовленные для получения степени Phd во Франции и Финляндии.
 
Публикации 
Имеет 196 публикаций, среди которых четыре монографии, включая неоднократно переиздаваемую монографию «Применение теории нелинейной фильтрации в задачах обработки навигационной информации», посвященную решению нелинейных задач, и двухтомное учебное пособие, рекомендованное Учебно-методическим объединением вузов по университетскому и политехническому образованию для студентов, обучающихся по направлению «Системы навигации и управление движением». Участник многочисленных международных и всероссийских конференций, в частности: проводимых раз в два года научно-технических конференций памяти Н.Н. Острякова, ежегодных международных конференций по Интегрированным навигационным системам, Всемирного конгресса по вычислительному интеллекту 2010 г., Всемирных конгрессов ИФАК, 2005, 2008, 2011 г.г., международного симпозиума по образовательным технологиям 2012 г. и ряда других. Один из основных составителей русско-английского и англо-русского в области навигации и управления движением. Этот словарь при содействии коллег из Китайской народной республики послужил основой при составлении уникального англо-русско-китайского словаря "Навигация и управление движением", изданного в 2014 году.
 
Основные научные труды 

Степанов О.А. Основные подходы и методы решения прикладных задач обработки измерительной информации. Материалы XVI конференции молодых учёных «Навигация и управление движением». 2014. С.12-35. 

Обсуждаются ключевые этапы становления и современные тенденции развития методов обработки избыточной измерительной информации, основанные на теории стохастической фильтрации. Изложение ориентировано на прикладные задачи, связанные с навигационными приложениями, наведением и траекторным слежением.
 

Лопарев А.В., Степанов О.А., Кулакова В.И.  Приближенное решение задачи робастной фильтрации с использованием метода локальных аппроксимаций спектральных плотностей. Гироскопия и навигация, 2013. №3(82). С. 85-90. 

Предлагается приближенное решение задачи стационарной робастной фильтрации при заданных ограничениях на дисперсии производных полезного сигнала с использованием фильтра, соответствующего методу локальной аппроксимации спектральных плотностей. Обсуждается оценка потерь в точности, связанных с таким приближением. Приводится пример, иллюстрирующий эффективность предложенного решения.

The feasibility of the method of local PSD approximations applied to robust filtering problems with bounded variances of signal derivatives is considered. An approximate approach to robust filter design is suggested. The filter adjustment is based on the assumption that the signal is formed as n-times integrated white noise. It is pointed out that the upper estimate of the root-mean-square filtering error in-creases by no more than 1 %  as compared with the exact solution of robust filtering problem. An example is given to illustrate the effectiveness of the solution pro-posed. 

Степанов О.А., Берковский Н.А. Исследование погрешности вычисления оптимальной байесовской оценки методом Монте-Карло в нелинейных задачах. Известия РАН. Теория и системы управления. 2013. № 1. С. 3–14. 

Предложена процедура оценивания погрешности вычисления оптимальной байесовской оценки, основанная на исследовании вида функции плотности распределения вероятности для отношения двух интегралов, вычисляемых с помощью метода Монте-Карло. Выявлена связь предложенного метода с известным дельта-методом. Проведены результаты численных экспериментов для тестовой задачи и задачи навигации по точечным ориентирам, подтвердившие эффективность предложенного метода и правильность полученных выводов.

Степанов О.А., Торопов А.Б. Линейные оптимальные алгоритмы в задачах оценивания с нелинейными измерениями. Связь с алгоритмами калмановского типа. Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2012. №7. С. 172-189. 

Применительно к простейшей задаче оценивания с нелинейными измерениями обсуждаются особенности линейного оптимального алгоритма и на этой основе анализируется его связь с алгоритмами калмановского типа, включая получивший в последнее время широкое применение так называемый UKF алгоритм. Ключевые слова: линейный оптимальный алгоритм, алгоритм калмановского типа, сопоставление, навигационные приложения.

Features of linear optimal algorithms (LOA) − for estimation problems with nonlinear measurements are investigated. The relation of the LOA with Kalman-type algorithm, such as Iterated Kalman Filter, Unscented Kalman Filter and Linear Regression Kalman Filter are discussed.

А. В. Лопарев, О. А. Степанов, И. Б. Челпанов. Использование частотного подхода при синтезе нестационарных алгоритмов обработки навигационной информации. Гироскопия и навигация. 2011. № 3 (74). С. 115-133. 

Предлагается процедура синтеза линейных нестационарных алгоритмов обработки навигационной информации, основанная на упрощении моделей входных воздействий по результатам исследования их свойств в частотной области. Рассматриваются примеры использования предложенной процедуры в задачах синтеза автономной и корректируемой гировертикалей. Проводится сравнительный анализ точности и времени переходного процесса для стационарных и нестационарных алгоритмов.

The paper considers a synthesis procedure for nonstationary filters for navigation data processing. The method combines benefits of Kalman and Wiener methods and provides comparatively simple correction algorithms, which are close to op-timal. The idea is that Wiener method is used at the phase of problem statement and analysis, and the models to be further applied at the filter adjustment are sim-plified with approximate methods developed for frequency approaches. Then the duration of transients in the resulting algorithms, and the system readiness time is reduced as compared with stationary algorithms. The examples are given to dem-onstrate the efficiency of the proposed procedure.

Степанов О.А. Фильтр Калмана. История и современность. (К 80-летию Рудольфа Эмиля Калмана). Гироскопия и навигация. 2010. № 2 (69). С. 107-121. 

Статья посвящена 80-летию одного из основателей современной теории управления Р.Э.Калмана. Кратко излагаются предпосылки получения наиболее важного его результата, связанного с созданием рекуррентной оптимальной процедуры оценивания, анализируются некоторые тенденции развития прикладных методов решения задач фильтрации. Приводятся основные биографические данные о Р. Калмане и обсуждаются его творческие связи с российскими учеными.

Степанов О. А., Осипов А. В., Васильев В. А. Нечеткие и байесовские алгоритмы в задаче нелинейного оценивания. Гироскопия и навигация. 2009. № 1 (64). С. 16-29. 

 Для решения задач нелинейного оценивания предлагается подход к построению алгоритмов, основанных на нечеткой логике. Проводится сопоставление, и обсуждаются особенности предлагаемого и байесовского подходов. Показано, что при определенных предположениях алгоритмы, получаемые в рамках двух подходов, между собой совпадают.

An approach to designing nonlinear estimation algorithms based on fuzzy logic is offered. The approach suggested is compared with the well-known Bayesian approach, their special features are discussed. It is shown that with certain assumptions the algorithms obtained in the context of two approaches agree with each other.

Степанов О.А. Нейросетевые алгоритмы в задаче нелинейного оценивания. Взаимосвязь с байесовским подходом. Материалы докладов XI конференции молодых учёных «Навигация и управление движением». 2009. С. 39-65. 

Исследуются взаимосвязь и отличия, широко применяемого при решении нелинейных задач оценивания традиционного байесовского подхода, с подходом, основанным на использовании нейронных сетей.

Кулакова В. И., Небылов А. В., Степанов О. А. Применение h2/h∞ подхода в задаче авиационной гравиметрии. Гироскопия и навигация. 2008. № 2 (61). С. 53-62. 

Рассматривается задача построения алгоритма оценивания аномалии ускорения силы тяжести (УСТ) на борту летательного аппарата при использовании измерений гравиметра и данных об изменениях высоты от спутниковой навигационной системы. Предлагается подход, основанный на смешанной H2/H∞ оптимизации. Отмечается, что при использовании этого подхода не требуется знания спектральной плотности для аномалий УСТ, а априорная информация может быть задана в виде двух параметров: дисперсии аномалии УСТ и дисперсии ее первой производной. Показано, что подобный фильтр может быть достаточно просто реализован и с его помощью гарантируется достижение точности, близкой к потенциальной.

The problem of a gravity anomaly estimation aboard an aircraft solved by using the data from a gravimeter and phase measurements of altitude from the satellite navigation system is discussed. H2H∞. filter suggested is easy to develop and it provides guaranteed accuracy which is close to the potential one.

Степанов О.А. Линейный оптимальный алгоритм в нелинейных задачах обработки навигационной информации. Гироскопия и навигация, 2006. № 4. С.11-20. 

Применительно к нелинейным задачам обработки навигационной информации, суть которых заключается в оценивании вектора постоянных параметров, в рамках байесовского подхода предлагается алгоритм, оптимальный в среднеквадратическом смысле в классе линейных алгоритмов. Обсуждаются его особенности и взаимосвязь с алгоритмом, основанным на линеаризации. Приводится пример, иллюстрирующий эффективность применения предложенного алгоритма.

Степанов О.А. Состояние, перспективы развития и применения наземных систем навигации для подвижных объектов. Гироскопия и навигация. 2005. № 2 (49). С. 95-120. 

Анализируются особенности современных систем наземной навигации и решаемых ими задач применительно к различным типам гражданских подвижных объектов. Обсуждаются тенденции развития таких систем и новые области их использования.

Степанов О.А. Связь алгоритмов оптимальной стационарной фильтрации и сглаживания. Гироскопия и навигация. 2004. №1. С. 16-27. 

Предлагается экономичный в вычислительном отношении алгоритм совместного решения задач оптимальной фильтрации и сглаживания процессов, описываемых в пространстве состояния стационарными уравнениями. Рассматриваются примеры, иллюстрирующие полученные результаты.

Степанов О.А., Кошаев Д.А. Универсальные MATLAB-программы анализа потенциальной точности и чувствительности алгоритмов линейной нестационарной фильтрации. Гироскопия и навигация, №2 (45), 2004. С. 81-93. 

Представлены разработанные в среде MATLAB программы расчета точности решения задач линейной нестационарной фильтрации при совпадении действительной и расчетной моделей для вектора состояния и измерений и при рассогласовании между моделями. Программы имеют удобный интерфейс для ввода и редактирования уравнений динамики вектора состояния и измерений. Результаты представляются в виде графиков с возможностью их просмотра и изменения в процессе решения.

Дмитриев С.П., Степанов О.А. Многоальтернативная фильтрация в задачах обработки навигационной информации. Радиотехника. 2004. №7. C. 11-17. 

Анализируется опыт, накопленный в ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор» при решении задач обработки навигационной информации с использованием алгоритмов многоальтернативной фильтрации, основанных на применении аппарата теории оптимальной нелинейной фильтрации марковских процессов.

The paper analyzes the experience of Central Scientific and Research Institute Elektropribor in signal processing of navigation data using multiple model filtering algorithms based on the theory of optimal filtering of Marcovian processes.

Степанов О. А. Интегрированные инерциально-спутниковые системы навигации. Гироскопия и навигация. 2002. № 1 (36).
С. 23-45. 

Обсуждаются особенности, состояние и перспективы развития теории и практики построения интегрированных систем навигации, основанных на комплексном использовании данных, вырабатываемых спутниковыми и инерциальными средствами.

Степанов О.А., Блажнов Б.А., Кошаев Д.А. Исследование эффективности использования спутниковых измерений при определении ускорения силы тяжести на летательном аппарате. Гироскопия и навигация. 2002. № 3 (38). С. 33-47. 

Рассматривается задача оптимального оценивания аномалии ускорения силы тяжести (УСТ) по показаниям гравиметра и данным о высоте и вертикальной скорости, полученным по фазовым и доплеровским измерениям спутниковой навигационной системы (СНС) в дифференциальном режиме. Проводится сопоставительный анализ широко применяемых алгоритмов, основанных на обработке разностей между показаниями гравиметра и производных от измерений СНС с помощью филтьров Баттерворта в прямом и обратном времени, с оптимальными стационарными алгоритмами. Исследуется потенциальная точность определения аномалии УСТ. Анализируется влияние неоднозначности фазовых измерений СНС на точность определения аномалии. Приводятся результаты, полученные по реальным гравиметрическим и спутниковым данным на самолёте.
 
Дмитриев С.П., Степанов О.А. Неинвариантные алгоритмы обработки информации инерциальных навигационных систем. Гироскопия и навигация. 2000. № 1(28). C. 24-38. 

Рассматриваются неинвариантные алгоритмы обработки информации инерциальных навигационных систем, позволяющие учесть динамические свойства объекта. Проводится их сопоставление с традиционной схемой комплексной обработки, основанной на использовании принципа инвариантности.

Дмитриев С.П., Степанов О.А., Ривкин Б.С., Кошаев Д.А., Чанг Д. Оптимальное решение задачи автомобильной навигации с использованием карты дорог. Гироскопия и навигация, 2000. № 2 (29). С. 57-68. 

В рамках марковской теории нелинейной фильтрации формулируется постановка и приводится общее решение задачи определения местоположения автомобиля на дороге при наличии внешних данных о координатах, скорости и курсе и использовании цифровой карты дорог. Цель задачи заключается в нахождении наиболее вероятной дороги, по которой движется автомобиль, и определении его местоположения на дороге с максимальной точностью. Предложен алгоритм решения задачи, и анализируется потенциальная точность решения. Проводится экспериментальная проверка разработанного алгоритма с использованием реальных измерений от спутниковой системы и данных карты дорог.

Дмитриев С.П., Степанов О.А. Нелинейные алгоритмы комплексной обработки избыточных измерений. Известия РАН. 2000. № 4. С. 52–61. 

Исследуются свойства алгоритмов комплексной обработки избыточных измерений, получаемых в условиях, когда для одной из групп измерений зависимость измеряемых величин от оцениваемых параметров нелинейная.

Дмитриев С.П., Степанов О.А., Кошаев Д.А. Исследование способов комплексирования данных при построении инерциально-спутниковых систем. Гироскопия и навигация. 1999. №3(36). С. 36-52. 

Приводятся результаты сравнительного исследования различных вариантов построения алгоритмов комплексной обработки данных о координатах и скорости в интегрированных системах, предполагающих использование информации от инерциальных и спутниковых средств.

Степанов О.А., Кошаев Д.А. Исследование методов решения задачи ориентации с использованием спутниковых систем. Гироскопия и навигация. 1999. № 2 (25). С. 30-55. 

В рамках теории оптимального оценивания предлагается постановка задачи определения ориентации по данным спутниковых навигационных систем (СНС), позволяющая учесть как нелинейную зависимость используемых фазовых измерений от углов ориентации, так и наличие целочисленных составляющих ошибок, порожденных неоднозначностью этих измерений. С позиций предложенной постановки проводится сравнительный анализ алгоритмов, используемых в настоящее время для исключения неоднозначности и непосредственного нахождения углов ориентации в условиях, когда неоднозначность исключена, и устанавливается связь этих алгоритмов с оптимальным решением. Обсуждаются различные методы повышения точности определения параметров ориентации в интегрированных системах, использующих информацию от инерциальных и спутниковых средств.

Степанов О.А., Кошаев Д.А. Решение задачи коррекции показаний навигационной системы по данным о береговой черте и точечных ориентирах в рамках теории нелинейной фильтрации. Гироскопия и навигация. 1994. № 3 (6). С. 43-55. 

Рассматривается задача коррекции показаний навигационной системы по радиолокационным и картографическим данным о береговой черте и точечных ориентирах, предлагается эффективный алгоритм ее решения, совмещающий линейные и нелинейные методы фильтрации.