MAG-TRACK

Nawigacja magnetyczna
bez GPS, odporna na jamming
dla platform bezzałogowych.

Korzystamy z anomalii ziemskiego pola magnetycznego, magnetometrów i algorytmów uczenia maszynowego. System nie potrzebuje sygnału satelitarnego i działa w warunkach walki elektronicznej.

Platforma do badan systemu MAG-TRACK
Mapa anomalii magnetycznych fragmentu powierzchni Ziemi
Mapa anomalii magnetycznych fragmentu powierzchni Ziemi

Nawigacja magnetyczna bez GPS

MAG-TRACK to system nawigacji magnetycznej, który działa bez GPS i jest odporny na jamming.

Opieramy się na:

  • anomaliach ziemskiego pola magnetycznego
  • sieciach neuronowych i filtrach cząsteczkowych
  • magnetometrach skalarnych oraz wektorowych
  • fuzji danych z sensorów
  • własnych algorytmach estymacji pozycji

Nie potrzebujemy sygnału satelitarnego. Pozycję wyznaczamy na podstawie mapy anomalii magnetycznych, więc system pozostaje sprawny także wtedy, gdy GPS jest zakłócany lub niedostępny.

Projekt realizuje zespół z IPPT PAN we współpracy z partnerami. Zajmujemy się dynamiką układów, fizyką pola magnetycznego, modelowaniem sygnatur, przetwarzaniem sygnałów i uczeniem maszynowym. Finansowanie: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, program SZAFIR.

Zalety systemu

Stabilne odniesienie

Anomalie pola magnetycznego Ziemi praktycznie się nie zmieniają w skali czasowej misji. Dają naturalny, lokalny układ odniesienia niezależny od satelitów.

Odporność na EW

Nie korzystamy z sygnałów radiowych ani satelitarnych. Jamming i spoofing GPS nie mają wpływu na działanie systemu.

Różne platformy

Sprawdzamy system na platformach powietrznych, nawodnych i podwodnych. Nie jest związany z konkretnym rozmiarem ani typem pojazdu.

Bez odometrii

Pozycję estymujemy z mapy magnetycznej, a nie z integracji prędkości. Błędy się nie kumulują tak jak w klasycznej dead-reckoningu.

Integracja z autopilotem

Podłączamy się do istniejących systemów pokładowych, w tym ArduPilot. Kalibracja magnetometrów odbywa się przez dedykowane GUI.

Detekcja obiektów podwodnych

Pomiary pola magnetycznego służą do wykrywania, charakteryzowania i lokalizowania obiektów podwodnych na podstawie ich charakterystycznych sygnatur magnetycznych.

Kluczowe technologie systemu

SE

AI Navigation

MAG

Magnetic Navigation

SF

Sensor Fusion

ML

Machine Learning

EW

EW Resistance

AG

Autonomous Guidance

Dron VTOL MAG-TRACK

Dron VTOL z magnetometrami skalarnymi oraz wektorowymi. Służy do mapowania anomalii i testów detekcji i lokalizacji obiektów podwodnych.

Platforma badawcza VTOL — widok z tyłu
Platforma badawcza VTOL — widok z boku
Platforma badawcza VTOL — widok z tyłu
Platforma badawcza VTOL — widok z góry
Platforma badawcza VTOL — widok 3/4
Zbliżenie na głowicę magnetometru
Dron MAG-TRACK na plaży
Dron MAG-TRACK na plaży

Jeden system — wiele domen

UAV

Bezzałogowe statki powietrzne

UGV

Bezzałogowe pojazdy naziemne

USV

Bezzałogowe jednostki nawodne

UUV

Bezzałogowe pojazdy podwodne

Wykrywanie i lokalizacja obiektów podwodnych

System MAG-TRACK umożliwia detekcję i lokalizację obiektów podwodnych na podstawie anomalii pola magnetycznego generowanych przez te obiekty.

Obiekty podwodne

Model obiektu podwodnego

Modele numeryczne generują wzorcowe sygnatury magnetyczne, które potem służą do trenowania sieci neuronowych.

sub_marin MAG-TRACK — funkcjonalność systemu

Sygnatura magnetyczna

Sygnatura uzyskana z symulacji bliźniaka cyfrowego obiektu podwodnego.

Interfejs operatorski

Interfejs graficzny operatora obsługuje zarówno nawigację, jak i detekcję magnetyczną. Podczas integracji z nową platformą służy on również do kalibracji magnetometru, walidacji czujników, filtrowania pomiarów oraz charakteryzacji zakłóceń elektromagnetycznych generowanych przez platformę.

Interfejs GUI MAG-TRACK — nawigacja i detekcja

Operator widzi mapę anomalii, porównanie błędów pozycji (GPS / INS / MAG-TRACK) oraz parametry lotu w czasie rzeczywistym.

  • Mapa pola magnetycznego w czasie rzeczywistym
  • Porównanie błędów: MAG vs GPS, INS vs GPS
  • Kalibracja i filtracja odczytów
  • Tryby: Navigation / Detection / Calibration
  • Zmiany dobowe i krótkookresowe referencyjnego pola magnetycznego otoczenia

Przepływ danych systemu

01

Magnetometry

Pomiar wektora i skalara pola magnetycznego

02

Moduł Predykcyjny

Fuzja danych · deep learning · filtracja

03

Solwer Trajektorii

Estymacja pozycji na podstawie mapy magnetycznej

04

Autopilot

Sterowanie platformą (Ardupilot/ własny algorytm)

6
TRL
0
Partnerów
14,98
mln PLN
100
% finansowanie krajowe
Narodowe Centrum Badań i Rozwoju
Projekt finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu SZAFIR
(umowa nr DOB-SZAFIR/01/B/018/04/2021),
wartość projektu 14 980 917 PLN, wartość dofinansowania 14 980 917 PLN.
Flaga i godło Rzeczypospolitej Polskiej

Publikacje i Patent

Prezentacja dorobku naukowo-badawczego opracowanego w ramach projektu MAG-TRACK.

Measurement Journal
Artykuł w czasopiśmie

Magnetic anomaly navigation using Particle Filtering and an enhanced velocity propagation model

Pisarski D., Popławski B., Jankowski Ł., Faraj R.
MEASUREMENT, ISSN: 0263-2241, Vol. 278, pp. 121656, 2026
Streszczenie: W artykule przedstawiono oryginalną metodę...
Measurement Journal
Artykuł w czasopiśmie

Efficient real-time positioning using Bayesian analysis and magnetic anomaly field

Jankowski Ł., Pisarski D., Konowrocki R., Popławski B., Faraj R.
MEASUREMENT, Vol. 233, pp. 114738, 2024
Streszczenie: Praca opisuje wydajny algorytm pozycjonowania...
SMART 2025
Referat konferencyjny

Magnetometer-based Particle Filter with enhanced velocity input for GPS-independent navigation of UAV

Pisarski D., Faraj R., Konowrocki R., Popławski B., Jankowski Ł.
SMART 2025, Linz (AT), pp. 1-12, 2025
Streszczenie: Artykuł prezentuje adaptację filtra...
AeroBest 2025
Referat konferencyjny

Magnetometer-based Particle Filter with enhanced velocity input for GPS-independent navigation of UAV

Pisarski D., Faraj R., Jankowski Ł., Popławski B., Konowrocki R.
AeroBest 2025, Lisbon (PT), pp. 583-592, 2025
Streszczenie: Referat przedstawia zaawansowane algorytmy...
Patent Application
Zgłoszenie patentowe

Statyw, układ oraz sposób kalibracji magnetometrów skalarnych...

Konowrocki R., Pisarski D., Faraj R.
Zgłoszenie patentowe P.451923, IPPT PAN, 2025
Streszczenie: Przedmiotem zgłoszonego wynalazku jest system oraz sposób kalibracji magnetometrów, w szczególności magnetometrów przeznaczonych do wykonywania pomiarów pola magnetycznego w warunkach, w których na wynik pomiaru mogą wpływać zakłócenia magnetyczne generowane przez elementy układu, w którym magnetometr jest zainstalowany.
Sposób kalibracji realizowany za pomocą opisanego systemu umożliwia wyznaczenie i kompensację wpływu zakłóceń magnetycznych związanych z konstrukcją oraz pracą urządzeń i podzespołów platformy, na której zainstalowany jest kalibrowany magnetometr. W szczególności sposób ten pozwala ograniczyć błędy oraz fluktuacje wskazań magnetometru wynikające z pola magnetycznego generowanego przez elementy elektroniczne, elektryczne, elektromechaniczne lub inne elementy platformy. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie poprawy dokładności i powtarzalności pomiarów pola magnetycznego wykonywanych przez magnetometr podczas jego eksploatacji w docelowym układzie. Rozwiązanie może być stosowane w różnych systemach pomiarowych, nawigacyjnych i orientacyjnych, w których istotna jest kompensacja wpływu własnego pola magnetycznego urządzenia lub obiektu na wskazania magnetometru.

Partnerzy projektu

Postępy projektu

2024

Start projektu

Rozpoczęcie prac badawczo-rozwojowych w programie SZAFIR (NCBR).

2024

Publikacja w MEASUREMENT

Jankowski i in., „Efficient real-time positioning using Bayesian analysis and magnetic anomaly field”, MEASUREMENT, DOI: 10.1016/j.measurement.2024.114738.

2024–2025

Mapowanie anomalii

Pomiary i budowa map pola magnetycznego na obszarach testowych.

2025

Testy UAV w GPS-denied

Loty platformy VTOL z MAG-TRACK bez sygnału GPS.

2025

Konferencje ECCOMAS

SMART 2025 (Linz) oraz AeroBest 2025 (Lizbona) — artykuły o filtrze cząsteczkowym z ulepszonym wejściem prędkości.

2026

Druga publikacja w MEASUREMENT

Pisarski i in., „Magnetic anomaly navigation using Particle Filtering and an enhanced velocity propagation model”, MEASUREMENT, DOI: 10.1016/j.measurement.2026.121656.

2025–2026

Demonstrator TRL 6

Walidacja w warunkach zbliżonych do operacyjnych. Patent application 451923: Konowrocki et al., „Tripod, system and method for calibrating scalar magnetometers mounted on unmanned platforms”.

Kontakt

Pytania o projekt, współpracę lub testy — napisz do nas.
Lider konsorcjum: Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN.

IPPT PAN

ul. Pawińskiego 5B, 02-106 Warszawa

www.ippt.pan.pl

mag-track@ippt.pan.pl

Podaj imię i nazwisko.
Podaj prawidłowy adres e-mail.
Podaj temat wiadomości.
Napisz treść wiadomości.